选机油是个技术活

LeonZhao   发表于  2013-06-20 10:30

今天要说的“机油”不是指和你用同一款手机的“机友”,当然更不是“基友”。而是你的爱车发动机里的润滑油咯。

“机油”是什么东西

 

机油是指专门用在内燃机中的润滑油,其最重要的作用是发动机内部各部件形成一层油膜,以减低磨擦阻力,减小摩擦产生的热量和磨损。其次机油要能与活塞环、气缸壁相配合,形成有效的密封,保证缸内有足够的气压以推动活塞做工。此外,机油还具有清洁、防锈、冷却等功能。我们一般最常接触到的机油,就是汽车发动机中使用的润滑油咯。

 

充分的润滑是内燃机正常运转的必要条件之一。这是因为内燃机内部各运动部件互相接触的部位均需要润滑。如果得不到充足的润滑,一台内燃机轻则出现运行效率下降、噪音增加的故障,甚至会在数分钟内卡死失效。

 

你所不知的机油身世

 

现在市面上汽车使用的机油,是由基础油和各种添加剂混合而成的。在各类机油的宣传中常常被提及的所谓全合成、半合成及矿物油指的是基础油的类型。API(美国石油协会APIThe American Petroleum Institute)将机油的基础油分为五类(如图)。

上图中复杂的“家谱”并不能帮助一般消费者挑选适合自己爱车的机油。那么,我们应该考察机油的哪些真实特性呢?其实,我们需要关注的机油特性主要有两类,一类是有关机油粘度的参数,另一类是有关机油使用寿命的参数。

 

机油粘度是衡量机油在各种状态下的流动性的最主要性能指标。机油粘度越低(更“稀”),表示机油的油膜更薄,流动性更好,但是在高温高压下对抗剪切的能力更弱。反之,机油粘度越高(更“稠”),则表示机油的油膜更厚,流动性随之减弱,但是在高温高压下的抗剪切性能更好,在较大压力下能抵抗磨损。在机油包装上,都会标有SAE(The Society of Automotive Engineers美国汽车工程师协会)提出的机油粘度等级。诸如5W40或0W30等形式。其中W前的数字表示其在低温下的粘度等级(对应冷启动工况),W后的数字表示其在高温下的粘度等级(对应暖机后的工况)。

 

长城金吉星全合成润滑油包装上的SAE粘度等级

 

在机油粘度参数中,100℃运动粘度(Kinematic Viscosity at 100℃)是机油润滑性能的核心指标。因为汽车发动机暖机工况下曲轴箱内的机油温度为100℃左右,这一参数在SAE粘度等级中用于确定机油粘度等级W后面的数字。SAE将机油在100℃的运动粘度从5.6cst-26cst区间进行了分级。如下图:

 

对于自然吸气发动机和一般较为温和的驾驶方式,发动机内部元件并不承受很高负载,选择低粘度的机油可以降低噪音和油耗。不过,具体选择“软”还“硬”的机油,还需要看你爱车的“脾气”,这在保养手册里面会有详细描述的。

 

低温表观粘度(Cold-Cranking Simulator Viscosity),也是在机油包装上能够看到的参数之一,用来表示机油在低温下的粘度。粘度越低,说明机油的流动性越高,越能快速在各润滑部位形成油膜保护。在SAE粘度等级中用于确定机油粘度等级W前面的数字。

 

除此以外,倾点(Pour Point)也是值得注意的指标,特别是对于在北方严寒地区使用车辆的朋友。倾点是指机油能够保持流动性的最低温度。当机油凝固时,油泵无法从油底壳中吸取足够的机油,这将导致发动机内各部件无法得到充分的润滑。通常低粘度机油的倾点较低,0W级别的全合成机油可达到-50℃以下。

 

除了机油的粘度,人们也关心机油的使用寿命,影响机油使用寿命的最重要的参数是总碱值(Total Base Number)。总碱值是衡量机油中碱性物质含量的指标。由于汽油或柴油在缸内燃烧时会产生一些酸性副产物。机油配方中会添加弱碱性成分以中和并清洁这些酸性物质,防止腐蚀。这就是一些机油在宣传时声称其具有清洁作用的原因。当发动机工作过程中持续不断产生酸性物质,因此机油中的碱性物质会逐渐被消耗,通常在机油的总碱值降至3以下时,就该更换了。

 

选机油看“三围”更要看本本

 

看了这么多令人头大的参数,你是不是有点晕?其实,为爱车选机油没有那么困难。把握好下面三个原则即可:

 

选择总碱值较高的全合成机油。与矿物油和半合成机油相比,全合成机油具有更高的总碱值。虽然全合成机油本身的价格更高,但可以省下更换机油时的工时费和机滤的花销,其综合价格更低,还具有更好的性能。显然是行家之选。

 

根据用车环境确定机油的低温粘度等级。对于生活在寒冷地区的车主,在选择机油时应首先考虑其低温表观粘度和倾点。倾点应低于当地冬季最低气温10℃左右,并尽量选择低温表观粘度较低的型号,以确保低温下引擎启动顺畅。生活在中国南方的车主,40℃运动粘度应是首先需要关注的指标。因为他们的发动机磨损主要来自每次常温冷车启动的润滑不足。

 

按照厂家的要求确定机油在高温粘度等级。在暖机工况下,发动机所适用的机油粘度由其内部运动部件间的间隙、温度和载荷决定。在设计发动机时工程师需要对各个需要润滑的部位进行大量的计算校核,在试制阶段会进行数万小时的发动机台架试验和数百万公里的整车道路试验,其目的之一就是为了确保发动机的润滑系统万无一失。因此按照厂家的要求选择机油的高温粘度等级,无疑是最为稳妥可靠的做法。

 

说来说去,给爱车选机油,确实是个技术活。不过,这活的技术含量对于一般用户来说,仅限于研读用户手册。在查看汽车的用户手册时,常常会遇到厂家推荐的机油粘度等级不止一种的情况。比如下图所示的马自达6 2.0L车用户手册中的规定:

 

可见对于机油的高温粘度等级,厂家的推荐值对应气温的升高,从20至50递增。需要指出的是,此处给出的数值是非常保守的。不过请放心,现代发动机的冷却技术已经十分成熟。在电子风扇和多个水温传感器的帮助下,可保证发动机的暖机工况在各种气候条件下保持在100℃左右。除非你是个疯狂的都市飙车手,长时间激烈驾驶,才有可能出现散热能力低于发动机产热而导致热量在发动机内部聚积,温度升高的情况。对于一般的家用汽车发动机而言,其机油既要保证在-30℃的低温下能够顺利启动,也要保证在150℃的温度下提供充分的润滑。所以,在给爱车挑选机油时,“骑驴看唱本”是最稳妥的方法咯。

17条评论
  • 1楼
    夜游神四号 营养与食品安全硕士ψ 2013-06-20 16:27

    Leon组长亲笔!太专业了!

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  • 2楼
    包着 料理做者ψ 2013-06-20 16:42

    所以这么多数据的高端文章,可以一路滑翔了吧@LeonZhao

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  • 3楼
    冰糖大 果壳网策划主编 ψ 2013-06-20 16:44

    我的车误了首保正郁闷呢,此文再撒了一大把精盐。。。

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  • 4楼
    飞鱼BH1JSS 飞行爱好者,航模控ψ 2013-06-20 17:14

    我在此声明,我能看懂!

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  • 5楼
    脚底板 2013-06-24 15:43

    为什么“保持流动性的最低温度”这个指标要叫“倾点”,而不是和温度相关的什么名字~?@ LeonZhao

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  • 6楼
    冰糖大 果壳网策划主编 ψ 2013-06-24 18:39

    很多车主确实对该加哪种机油完全不懂。

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  • 7楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-24 19:14
    引用@脚底板 的话:为什么“保持流动性的最低温度”这个指标要叫“倾点”,而不是和温度相关的什么名字~?@ LeonZhao

    倾点指机油能够保持流动性的最低温度。也就是将机油装在专门的容器内,以一定的角度倾斜容器,机油能在重力的作用下流下的温度。

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  • 8楼
    zucchini 2013-06-25 14:17

    生活在中国南方的车主,40℃运动粘度应是首先需要关注的指标。因为他们的发动机磨损主要来自每次常温冷车启动的润滑不足。

    这个润滑不足是什么意思,
    高于倾点就是流动的,
    那么有油了怎么还会润滑不足?

    我现在用美孚一号5-30,现在天气会出现35°,是不是0-40更适用?

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  • 9楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-25 18:15
    引用@zucchini 的话:生活在中国南方的车主,40℃运动粘度应是首先需要关注的指标。因为他们的发动机磨损主要来自每次常温冷车启动的润滑不足。这个润滑不足是什么意思,高于倾点就是流动的,那么有油了怎么还会润滑不足?我现在用美孚一号5-30,现在天气会出现35°,是不是0-40更适用?

    无奈的说,这段内容正好被编辑删掉了。。。

    40℃运动粘度(Kinematic Viscosity at 40℃)是表达机油在常温环境下润滑性能的主要指标,即常温冷车启动时的机油粘度。
    发动机在暖机工况(此时的机油粘度为10-20cSt)下的磨损是极低的。但目前机油的40℃运动粘度一般为40cSt-180cSt,远高于暖机工况的粘度,而冬季低温下的机油粘度更要高得多。如此高粘度的机油是无法让发动机得到良好润滑的。这就是“发动机90%的磨损来源于冷车启动时的磨损”这一说法的根据。因此在暖机过程中,机油粘度达到10-20cSt所需的时间越短,发动机的磨损越小。
    在选购机油时,应在满足低温和高温粘度要求的前提下,尽量选择40℃运动粘度较低的产品,以降低发动机冷启动时的磨损。

    关于选择:

    按照厂家的要求确定机油在高温粘度等级。
    在暖机工况下,发动机所适用的机油粘度由其内部运动部件间的间隙、温度和载荷决定。在设计发动机时工程师需要对各个需要润滑的部位进行大量的计算校核,在试制阶段会进行数万小时的发动机台架试验和数百万公里的整车道路试验,其目的之一就是为了确保发动机的润滑系统万无一失。因此按照厂家的要求选择机油的高温粘度等级,无疑是最为稳妥可靠的做法。
    在查看汽车的用户手册时,常常会遇到厂家推荐的机油粘度等级不止一种的情况。下图所示的是马自达6 2.0L车用户手册中的规定。

    可见对于机油的高温粘度等级,厂家的推荐值对应气温的升高,从20至50递增。需要指出的是,此处给出的数值是非常保守的。
    实际上,现代发动机的冷却技术已经十分成熟。在电子风扇和多个水温传感器的帮助下,可保证发动机的暖机工况在各种气候条件下保持在100℃左右。只有在长时间激烈驾驶,例如在赛道上驾驶,才有可能出现散热能力低于发动机产热而导致热量在发动机内部聚积,温度升高的情况。
    另一方面,即使机油的低温粘度等级相同,高温粘度等级较高的机油的低温表观粘度和40℃运动粘度也要高于高温粘度等级较低的机油。

    以5W30和5W40为例:
    虽然(5W40)的在激烈驾驶时能提供更好的润滑,但其更高的低温粘度导致每次冷启动时都需要更多的时间达到合适的粘度(10-20cSt),也就会造成更多的磨损。这意味着用户需要在激烈驾驶时的润滑不良和冷启动时的润滑不良间做出选择。对于多数不会经常把家用车开上赛道的用户而言,(5W30)显然是更佳的选择。

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  • 10楼
    冰红茶 2013-06-26 16:09
    引用@LeonZhao 的话:无奈的说,这段内容正好被编辑删掉了。。。(Kinematic Viscosity at 40℃)是表达机油在常温环境下润滑性能的主要指标,即常温冷车启动时的机油粘度。发动机在暖机工况(此时的机油粘度为10-20cSt)下的磨损是极低的。但目前机油的40℃运动粘度一般为40cSt-180cSt,远高于暖机工况的粘度,而冬季低温下的机油粘度更要高得多。如此高粘度的机油是无法让发动机得到良好润滑的。这就是“发动机90%的磨损来源于冷车启动时的磨损”这一说法的根据。因此在暖机过程中,机油粘度达到10-20cSt所需的时间越短,发动机的磨损越小。在选购机油时,应在满足低温和高温粘度要求的前提下,尽量选择40℃运动粘度较低的产品,以降低发动机冷启动时的磨损。关于选择:按照厂家的要求确定机油在高温粘度等级。在暖机工况下,发动机所适用的机油粘度由其内部运动部件间的间隙、温度和载荷决定。在设计发动机时工程师需要对各个需要润滑的部位进行大量的计算校核,在试制阶段会进行数万小时的发动机台架试验和数百万公里的整车道路试验,其目的之一就是为了确保发动机的润滑系统万无一失。因此按照厂家的要求选择机油的高温粘度等级,无疑是最为稳妥可靠的做法。在查看汽车的用户手册时,常常会遇到厂家推荐的机油粘度等级不止一种的情况。下图所示的是马自达6 2.0L车用户手册中的规定。可见对于机油的高温粘度等级,厂家的推荐值对应气温的升高,从20至50递增。需要指出的是,此处给出的数值是非常保守的。实际上,现代发动机的冷却技术已经十分成熟。在电子风扇和多个水温传感器的帮助下,可保证发动机的暖机工况在各种气候条件下保持在100℃左右。只有在长时间激烈驾驶,例如在赛道上驾驶,才有可能出现散热能力低于发动机产热而导致热量在发动机内部聚积,温度升高的情况。另一方面,即使机油的低温粘度等级相同,高温粘度等级较高的机油的低温表观粘度和40℃运动粘度也要高于高温粘度等级较低的机油。以5W30和5W40为例:虽然(5W40)的在激烈驾驶时能提供更好的润滑,但其更高的低温粘度导致每次冷启动时都需要更多的时间达到合适的粘度(10-20cSt),也就会造成更多的磨损。这意味着用户需要在激烈驾驶时的润滑不良和冷启动时的润滑不良间做出选择。对于多数不会经常把家用车开上赛道的用户而言,(5W30)显然是更佳的选择。


    额 长城全合成机油性能咋样?好吧 这有广告向~

    评论
  • 11楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-26 18:00
    引用@冰红茶 的话:额 长城全合成机油性能咋样?好吧 这有广告向~

    长城的产品公布的技术参数太少,没法评价

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  • 12楼
    冰红茶 2013-06-26 18:15
    引用@LeonZhao 的话:长城的产品公布的技术参数太少,没法评价


    有看过这个帖子不?http://www.chiphell.com/thread-610824-1-1.html感觉嘉实多很给力的说。

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  • 13楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-26 18:28
    引用@冰红茶 的话:有看过这个帖子不?感觉嘉实多很给力的说。

    这个帖子里也说了400摄氏度是不会在发动机里出现的工况,所以这个试验并不能反应机油在发动机里时的性能和化学稳定性。

    感觉这种比较有点像是用狙击枪打手机然后比较哪个手机更结实些。。。只是噱头没有多少实际意义。

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  • 14楼
    冰红茶 2013-06-26 21:39
    引用@LeonZhao 的话:这个帖子里也说了400摄氏度是不会在发动机里出现的工况,所以这个试验并不能反应机油在发动机里时的性能和化学稳定性。感觉这种比较有点像是用狙击枪打手机然后比较哪个手机更结实些。。。只是噱头没有多少实际意义。


    那么 厂家公布的数据还是值得信赖的?另外 发动机在高转速下最高温度一般多少来着~如果选择的话是否可以考虑在数据一致的情况下直接买价格低的那种呢。

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  • 15楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-26 21:43
    引用@冰红茶 的话:那么 厂家公布的数据还是值得信赖的?另外 发动机在高转速下最高温度一般多少来着~如果选择的话是否可以考虑在数据一致的情况下直接买价格低的那种呢。

    贵不一定有贵的道理,但便宜肯定有便宜的道理。而且基本不存在数据一致的情况,最基本的参数就有8项呢。。。
    不同发动机温度也不一样,一般家用车最高在250摄氏度左右吧。

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  • 16楼
    冰红茶 2013-06-26 21:47
    引用@LeonZhao 的话:贵不一定有贵的道理,但便宜肯定有便宜的道理。而且基本不存在数据一致的情况,最基本的参数就有8项呢。。。不同发动机温度也不一样,一般家用车最高在250摄氏度左右吧。


    那要你选择你会在壳牌和嘉实多之间选择哪种呢,都是全合成机油。

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  • 17楼
    LeonZhao 手电发烧友,汽车悬架工程师ψ 2013-06-26 22:15
    引用@冰红茶 的话:那要你选择你会在壳牌和嘉实多之间选择哪种呢,都是全合成机油。

    我家马6加的是AMSOIL ASM 0W20的。
    壳牌和嘉实多的产品我没仔细看过,不好评价啊。

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