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內(nèi)燃機的多級油及通用油

一、   內(nèi)燃機需要使用多級潤滑油

多級內(nèi)燃機油四季通用。

由于多級內(nèi)燃機油的黏度范圍跨越幾個黏度級別，所以在一定地區(qū)可以冬夏通用、四季使用。

     機械從設(shè)計之初其工稱間隙就已經(jīng)固定，也即對潤滑油的黏度要求(按:潤滑油的流動狀況、形成的油膜情況和油品黏度的大小)相對固定。眾所周知;潤滑油是多碳烴的混合物，它的黏度隨溫度變化而變化的程度很大。以46號液壓油為例，同一個油品在攝氏50℃時運動黏度為30mm²/s,當(dāng)溫度降低為40℃時，它的黏度上升到46mm²/s. 當(dāng)黏度指數(shù)為90時，同一個油的40℃黏度和100℃黏度可相差10倍左右。這就產(chǎn)生一個問題；例如46號液壓油、40CD柴油機油在夏天使用時黏度正合適，一到冬天氣溫下降數(shù)十度，黏度將隨之增加幾十個單位：對內(nèi)燃機的使用而言則會造成泵送和低溫啟動的困難。反之，夏季氣溫高時黏度變小的油品往往會引起油膜強度不夠，機械容易磨損的問題。在沒有多級油時，往往采用應(yīng)季換油的方法即以冬季略低或夏季略高黏度等級的同類油來替換，如入冬相應(yīng)換用32號液壓油、30CD柴機油。

又與一般工業(yè)設(shè)備不同，內(nèi)燃機工作時，同一個系統(tǒng)內(nèi)各部分工作溫度相差很大，如柴油機氣缸溫度可達(dá)300多度而底部機油箱的溫度約為100多度。因此既要保持一定的油膜，又要維持合適的黏度和流動性，這就需要油品的黏度隨溫度變化而變化的程度越小越好。多級內(nèi)燃機油恰好用以滿足內(nèi)燃機工作的這一要求。

同時，多級內(nèi)燃機油又是一個節(jié)能型油品。內(nèi)燃機油用量大，單位節(jié)油量累加起來非?？捎^。多級內(nèi)燃機油的節(jié)能性主要體現(xiàn)在節(jié)約燃料上。（節(jié)能的原理見多級內(nèi)燃機油組成一節(jié)）。

二、多級內(nèi)燃機油的構(gòu)成

內(nèi)燃機多級油的組成既要滿足好的黏溫性（高的黏度指數(shù)），又要具有節(jié)能性。多級油的基礎(chǔ)油一般由三部分組成：輕組分（低黏度油）、重組分（高黏度油）、稠化劑（黏度指數(shù)改進(jìn)劑）。低黏度油將對低溫流動性、低溫啟動性和節(jié)能起作用：上述低溫性能保證了內(nèi)燃機的低溫起動性得到改善，冷啟動的功率變小。由于油品的低溫黏度較小，泵送功率相對較小均對節(jié)約燃料有利；高黏度油起到維持油膜強度的作用，同時又能維持機油必需的壓力，不致“亮紅燈”；稠化劑起調(diào)節(jié)油品黏度的作用，使之達(dá)到一定的黏度等級，同時它兼具改進(jìn)油品黏溫性的特性功能。通過上述三者的合理組合，一個黏度范圍可以跨越幾個黏度等級、四季通用的內(nèi)燃機多級油的基礎(chǔ)油就形成了。多級油的基礎(chǔ)油制備要考慮以下三個原則；（1）在滿足最終成品多級油要求的前提下盡可能減少稠化劑的用量，不僅可以降低成本，同時可保持油品的抗剪切能力。（2）高黏度油和低黏度油之間的等級差不宜過大。（3）低黏度油的使用要考慮對成品機油揮發(fā)度的影響。

三、多級油的判斷

     多級油的定義：多級內(nèi)燃機油是指它的黏度范圍可以跨越至少二個或三個以上黏度級別，或者一個多級油的低溫黏度級號和100℃運動黏度級號之差至少等于15。例如：10W/30,它既符合10W級號要求：即低溫動力黏度（CCS）在-25攝氏度時不大于7000mpa.s, 邊界泵送溫度不高于-30攝氏度；同時還滿足SAE30黏度級號要求，即100℃時運動黏度在9.3-12.5mm²/s范圍內(nèi)，此際10W與30兩個黏度級號之差為20已大于15，所以10W/30油符合多級油的定義。另外10W/30可以涵蓋10W/15、10W/20、10W/30三個黏度等級，也就是它的工作黏度包含從SAE10W的大于等于4.1mm²/s一直可以跨越到SAE30的小于12.5mm²/s范圍。所以對氣候的適應(yīng)性就可以從-20度到+30度。

要說明的是：并不是所有帶W的內(nèi)燃機油都是多級油。W只不過是英文冬季的意思而已；如5W、10W等等。它們僅僅是一種有低溫要求的單級油。又如SAE20、SAE20W、SA E20W/20,三個黏度等級其中沒有一個是多級的，因為；SAE20是一個小黏度單級油，它不具備低溫性能。SAE20W是一個具有一定低溫流動性和相對低的傾點的小黏度單級油。SAE20W/20不符合多級油的條件，它仍舊屬于單級油。

      四、內(nèi)燃機多級油的標(biāo)示法和所謂的跨度

      在說明內(nèi)燃機油的標(biāo)示法之前，之前必須首先了解內(nèi)燃機油的黏度等級分類。我國采用的是SAE(美國汽車工程師協(xié)會)內(nèi)燃機油黏度等級分級制。    

             見下表

       J300   SAE發(fā)動機黏度分類   

*單級油不用測高溫剪切黏度

     上表所示；均為單級油，唯有將帶W和不帶W的結(jié)合起來才有可能表示為多級油：比如10W/40，就必須滿足表中10W所有低溫檢測項目以及40的100℃黏度檢測，同時還要測試高溫剪切項目。

將10W/30與10W40作比較，可以發(fā)現(xiàn)前者包含10W、15、20、30四個黏度等級，而后者則包含10W、15、20、30、40五個黏度等級。換言之，前者工作黏度從4.1mm²/s到12.5mm²/s,后者的工作黏度可從4.1mm²/s到16.3mm²/s.因此后者的跨度比前者更大。就表內(nèi)范圍而言0W/60是跨度最大的多級油，而跨度越大的多級油越難以制備。因為油品高低溫要求的平衡非常困難。

五、內(nèi)燃機多級油特別強調(diào)的兩個性能

1、高溫剪切性：

內(nèi)燃機的工作溫度高，機油箱相對較小，因此循環(huán)頻率高，機油受到的機械剪切頻率自然也較高，再加上多級油中都含有較大量的、主要由高分子化合物組成的稠化劑，倘如該高分子化合物的分子量過大，或者它的分子分布不均勻，將很容易被剪切成小分子組分，致使油品黏度快速下降，達(dá)不到原有的黏度要求。

2、蒸發(fā)損失

現(xiàn)代內(nèi)燃機節(jié)能是首要的，使用低黏度化的機油及多級油是較好的途徑。隨之而來的問題是由于內(nèi)燃機工作溫度較高，多級油中的輕組分易于揮發(fā)，造成油品黏度變大，油品的黏度超出原有要求的標(biāo)準(zhǔn)。潛在積碳的可能性增加，因此多級油在配方組成設(shè)計時必須加以蒸發(fā)損失的考慮。