润滑油技术交流剖析

雅富顿公司

雅富顿发动机润滑油技术交流资料目录第一部分、发动机总体结构及工作原理第二部分、发动机的润滑系统第三部分、发动机润滑油的组成和检测方法第一部分、发动机总体结构及工作原理本章讲述内容：发动机的分类发动机总体构造发动机基本术语四冲程发动机的工作原理一、发动机的分类发动机是将其它形式的能量转变为机械能的机器。分类：按使用燃料分：汽油机、柴油机等。按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发动机。按冷却方式分：水冷式、风冷式按气门装置位置分：侧置式、顶置式按气缸排列分：直列式发动机、V型发动机。按气缸数分：单缸发动机、多缸发动机。二、发动机总体构造总体构造：两大机构五大系统两大机构：曲柄连杆机构、配气机构五大系统：冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系

注意：柴油机没有点火系。两大机构之－－曲柄连杆机构作用：将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。组成：由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成。两大机构之－－配气机构作用：使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。组成：它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成五大系统之－－冷却系作用：把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。组成：它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。五大系统之－－润滑系作用：润滑、冷却、清洗、防腐、密封等。组成：由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。五大系统之－－燃料系（汽油车）作用：按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧后排出废气。组成：化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进排气管、滤清器等组成。

五大系统之－－燃料系（柴油车）作用：向气缸内供应纯空气并在规定时刻向气缸内喷入柴油，燃烧后排出废气。组成：由燃油箱、喷油泵、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。五大系统之－－点火系作用：按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。组成：由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。五大系统之－－起动系作用：使静止的发动机起动。组成：由起动机及附属装置组成。三、发动机基本术语工作循环：每完成一次热功转换的工作过程。上止点：活塞离曲轴回转中心最远处。下止点：活塞离曲轴回转中心处。曲柄半径R

：连杆与曲轴连接中心至曲轴旋转中心的距离。活塞行程S：上、下两止点间的距离（mm），S=2R；冲程：活塞由一个止点到另一个止点运动一次的过程；气缸工作容积（Vh）：活塞从上止点到下止点所让出的空间容积。发动机工作容积（Vl）：发动机所有气缸工作容积之和，也叫发动机的排量。Vl=Vh×i燃烧室容积（Vc）：活塞在上止点时，活塞顶上面的空间容积。气缸总容积（Va）：活塞在下止点时，活塞顶上面的空间容积。压缩比（ε）：气缸总容积与燃烧室容积的比值。

ε=Va/Vc四、四冲程和二冲程发动机的工作原理四冲程发动机：活塞往复四个冲程完成一个循环的发动机。四个循环：进气行程压缩行程作功行程排气行程四冲程汽油机的工作过程四冲程汽油机工作原理：进气行程排气门关闭进气门开启活塞温度370~440K，压力75~90kPa示功图大气压力线PVra上止点下止点四冲程汽油机工作原理：压缩行程进气门关闭排气门关闭活塞压缩比：ε=Va/Vc示功图PVra大气压力线c上止点下止点温度600~800K，压力600~1500kPa四冲程汽油机工作原理：做功行程进气门关闭排气门关闭活塞示功图VPra大气压力线cZb上止点下止点瞬时最高：温度2200~2800K，压力3~5MPa作功终了：温度1500~1700K，压力300~500kPa

四冲程汽油机工作原理：排气行程进气门关闭排气门打开活塞示功图PVr大气压力线cZb上止点下止点温度900~1200K压力105~125kPa残余废气四冲程柴油机的工作原理喷油器喷油泵进气行程压缩行程作功行程排气行程进气门排气门纯空气温度300~370K压力800~900kPa温度800~1000K压力3~5MPa瞬时：温度1800~2200K压力5~10MPa终了：温度800~1000K压力105~400kPa温度800~1000K压力105~400kPa四冲程汽油机与四冲程柴油机的比较相同点：每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开，其余两个冲程进、排气门均关。四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其余三个冲程消耗能量。必须用外力起动。工作循环基本内容相似，主要机件的运动相同，结构基本相同。不同点：混合气的形成方式不同：汽油机是缸外混合；柴油机是缸内混合；着火方式不同：汽油机点燃式；柴油机是压燃式。燃油+airCO2+水完全燃烧的产物柴油发动机汽油发动机（间喷式）NOx微粒(柴油机)主要的污染NOxCO未燃的HC污染物质汽油机与柴油机的差别—污染的排放汽车排放物是由一氧化碳（CO）、烃类化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、和颗粒物(PM)组成。它们对人类的健康产生严重的威胁。一氧化碳与血液中血红蛋白结合会降低后者的氧气输送能力,可导致头痛、眩晕，严重时甚至导致一氧化碳中毒氮氧化物可形成二次污染,如臭氧。臭氧会造成肺部及呼吸系统失调某些碳氢化合物有毒,可能导致眼睛、喉咙、肺部发生过敏颗粒物悬浮在空气中会影响可见度，某些颗粒物可能致癌，导致肺部及心脏疾病,增加致癌率。发动机的燃烧产物目前我国大中城市50%的空气污染来自于燃油汽车的废气排放CO2NOx,CO,HC微粒温室效应（全球的)主要影响

空气品质(地区的)解决方案后处理对润滑油的影响热应力上升FE(节能）

润滑油与后处理系统的兼容性发动机润滑油与燃烧产物的关系美国排放法规与API柴油机油的发展发展时间柴油发动机改进的目的柴油发动机改进的内容对运转的影响对柴油机油的影响该阶段发展的柴机油的特性1987——大功率柴油机————CE1990CF-4为适应91年的排放法规，同时提高柴油机运行的经济性直喷技术、电控空燃比、减少喷油提前角、延迟柴油喷入降低NOx的排放，活塞环由矩形环变成梯形环，将环顶位置提高，消除燃烧死区，降低排气中的颗粒含量第一环槽温度升高，容易在环槽内产生积碳CE机油易产生积碳具备更好的高温清净性能，允许烟炱含量3-4%。1994CG-4为达到94年规定的柴油机排放尾气中颗粒含量的要求要求柴油含硫量小于0.05%，以降低硫酸盐颗粒的含量。柴油机的喷油压力增大，排气质量改善热负荷增加CF-4在使用中出现较明显的粘度增大、滤网堵塞和磨损等问题在缓解因氧化和烟灰造成的粘度增大以及部件磨损、提高活塞清净性方面有了进一步改善，允许烟炱含量5-6%1998CH-4为满足98年进一步降低的排放标准柴油机采用两段活塞，进一步延迟点火，以降低NOx的排放，以及采用电控系统机油中烟炱增加烟炱的处理是机油升级的关键同时通过高/低硫柴油的清净性台架，增加了碱值；高温氧化性、活塞表面清净性、烟炱分散性活塞环和缸套的磨损以及抗剪切性等有所提高，允许烟炱含量8-9%美国排放法规与API柴油机油的发展发展时间柴油发动机改进的目的柴油发动机改进的内容对运转的影响对柴油机油的影响该阶段柴油机油的特性2002CI-4满足2002年排放法规NOx含量为2.7g/KW.h废气再循环（EGR）机油中烟炱大量增加导致机油粘度上升，需要机油有更好的分散性控制由于烟炱含量上升造成的磨损、粘度上升、活塞沉积物和机油消耗2004CI-4+满足商业化的带有EGR的发动机无机油中烟炱大量增加导致机油粘度上升，需要机油有更好的分散性提高了烟炱处理能力和剪切稳定性2006CJ-4满足新的排放法规采用硫燃油和后处理装置要求油品有进一步的元素和灰分含量限制指标更苛刻，添加剂要求更好，见《规格介绍》欧美柴油机油的区别欧洲柴油机油采用了一部分API的评定项目，但为了进一步肯定油品质量，增加了自己规定的项目与美国比较较缓和的项目更苛刻的项目增加的台架试验活塞设计的不同及其对发动机的影响顶环槽至活塞顶的距离长；顶环岸和气缸之间的间隙小，窜气量小如果在顶环岸和气缸之间落入一些沉积物或积碳，易被压实OM364AOM441LA第一环槽温度较低；积碳少活塞易保持干净经过上下运动出现镜面抛光烟炱问题较美国的产生烟炱少T-8(E)磨损问题车小，气缸排量小，车速高、比功率大30%、机油容量小，柴油机强化系数高OM602AT-9M11机油温度高，发生磨损较严重，呈缸套磨光现象；对磨损性能要求高；要求换油周期长欧洲驱动内燃机油发展的主要动力来自于发动机和汽车本身性能的提高，汽车排放法规是次要因素，但从ACEA04规格开始，两者的关系越来越近汽油发动机(间喷) 柴油发动机NOxCOHCNOx微粒三元催化剂受磷影响NOx捕集器受硫影响微粒过滤器受灰分影响降低污染的排放的后处理系统为避免催化转化器中毒，ILSAC要求油品的磷不断下降，至GF-4又引入了硫含量的要求；欧洲ACEA2008也对元素含量有所要求。三元催化转化器概述废气催化转化器安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和氮气，故又称之为三元(效)催化转化器催化剂大都含有铂、锗等贵金属或稀土元素，价格昂贵，在正常情况下，使用寿命为八万公里左右(国产的三元催化转化器也能达到五万公里以上)，由于使用不当造成其早期失效的原因如下：1、温度过高2、慢性中毒催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象3、表面积碳4、排气恶化5、与发动机不匹配6、氧传感路失效重型柴油机尾气净化处理概述对于日益严格的国IV/V排放法规,仅靠机内净化已不能满足排放要求,必须对排气进行机外净化处理考虑技术发展的继承性,为满足未来国IV/V排放,必须将现有燃油电控(EFIS)与后处理相结合EFIS主要包括CRS(包括ACRS、XPCRS)、EUIS、EUPS；后处理主要有SCR、DPF(或POC)二者结合主要有两种技术路线：一种是EFIS+SCR,简称SCR路线；另一种是EFIS+EGR+DPF(或POC),简称EGR路线这两种路线在国际上被广泛采用,美国以EGR为主流路线,欧洲以SCR为主流这一技术方案主要是通过电控燃油高压喷射及正时,优化缸内燃烧过程,以提高缸内NOx为代价,将PM控制在排放范围内,再通过机外排气后处理即通过SCR装置,将NOx排放降至排放标准范围,排气中NOx以NO为主,约占90%。SCR的工作原理是通过剂量控制单元向排气管中喷射一定量尿素作为还原剂,还原剂在排气高温下水解产生NH3,然后与废气中的NOx反应,进一步生产N2和H2O。采用SCR路线时,通过缸内燃烧优化,燃料中的硫只要少部分转换为微粒(约1.5%),即使燃油含硫量较高(最高350ppm),颗粒排放仍可控制在国IV/V排放标准内,不会因燃油含硫造成催化剂中毒,可使用国III柴油达到国IV/V排放。SCR包括尿素供应系统、尿素喷射及控制系统(DCU)、催化剂系统(SCR箱)三部分。由于需加装SCR箱及尿素储存装置,系统更复杂,初始成本比EGR路线高,也使排气系统尺寸及整车质量增大。SCR技术路线概述EGR方案是通过降低缸内氧气浓度及燃烧温度,以控制缸内NOx排放,但会造成PM排放超标,。所以再通过机外后处理即DPF(或POC)装置,将PM排放降至排放范围EGR是将高温排气通过再循环冷却器冷却后,在进气管与空气混合后进入缸内,废气同时降低缸内氧气浓度及燃烧最高温度,从而抑制NOx生成。为避免DPF装置堵塞,须采用再生策略,主要有被动再生和主动再生两种。被动再生是通过使微粒在柴油机正常工作条件下燃烧消除微粒,但低负荷时排气温度较低,再生效率低,影响再生效果,DPF装置长期使用会堵塞,需定期拆下维护或更换。可通过使用燃油添加剂(通常为金属化合物)或在DPF装置前增加催化氧化装置(POC),提高微粒反应活性,降低着火温度,提高再生效率,但金属燃油添加剂可能造成二次污染。单独的POC装置效率较低,但国IV阶段,单独采用也可达到微粒排放要求。主动再生是通过实时监测排气背压,在背压超过设定值(一般大于0.2bar)时,ECU启动再生装置向排气中喷射燃油,通过点火或燃油自燃,提高排气温度使微粒燃烧而除去。为降低EGR及喷油再生时(主要)导致的HC排放增加,一般前置DOC装置,DOC装置由涂有催化剂(通常是贵金属如Pt)的载体组成。EGR技术路线概述EGR技术路线概述EGR路线要求喷油压力更高,以在降低NOx排放的同时减少PM排放。由于EGR及DPF装置造成背压更高,为防止DPF堵塞进行的主动再生也需消耗一定燃油,所以EGR路线经济性稍差,与国III比较,油耗提高2%～3%。POC/DOC装置不会造成二次污染,但贵金属涂层不仅降低HC,也会使燃料中的硫转变为硫酸盐颗粒覆盖涂层,导致催化剂中毒实效,所以要严格控制燃油含硫量：

两种不同技术路线的比较及欧美国家的选择降低PM机内净化机外净化为主对发动机其它要求适当优化设计更好抗磨损能力更优化的冷却系统更高的爆发压力对机油的影响不明显需要更高质量等级机油元素含量要求不高对P、S无限制（但POC/DOC有限制）对机油灰分的影响无要求有要求美国、欧洲柴油机汽车排放标准与机油的关系单位：g/km柴油机排放法规NOx微粒柴油机油规格欧洲美国欧洲美国EUROV（08-12）2.00.02E9-08阶段III（07）1.60.013CJ-4EUROⅣ（05-09）3.50.02E7-04阶段II（02）2.70.13CI-4EUROⅢ（00-06）5.00.10E5-02阶段I（98）5.40.13CH-4EUROⅡ（95-01）7.00.15E3946.750.13CG-4EUROⅠ（92-96）8.00.36E2916.750.34CF-4API柴油机油质量标准随排放标准的发展而变化CE1988CF-41991CG-419940.60Particulates颗粒(g/hp-hr)0.100.25312456CH-41998NOx(g/hp-hr)2004/2002CI-42010CJ-4美国、欧洲汽油机汽车排放标准与机油的关系单位：g/km汽油机排放法规COHCNOx汽油机油规格欧洲美国欧洲ACEA美国EUROⅣ（05-09）1.00.080.1C系列08阶段II（04）1.060.1250.078SM/GF-4EUROⅢ（00-06）2.30.150.2A198阶段I（00）2.10.190.16SL/GF-3EUROⅡ（96-01）2.30.3A196962.60.380.193SJ/GF-2EUROⅠ（92-96）2.81.0——912.60.750.25SH/GF-1不断进步的中国的排放法规欧美排放法规趋于一致；我国排放法规基本借鉴欧洲法规，目前落后于欧洲法规5-10年，但是差距在逐渐缩小。经国务院批准，2008年3月1日起，凡是注册登记北京牌照的轻型点燃式发动机的汽车（最大总质量3.5吨以下的乘用和商用汽油车），均须执行国4标准；自2008年7月1日起，凡是注册登记北京牌照的重型压燃式发动机和重型气体燃料点燃式发动机（即柴油和天然气发动机）的公交、环卫、邮政车辆，执行国4排放标准，并要求安装监控氮氧化物排放的车载排放诊断系统（OBD）；自2008年7月1日起，在全国范围内对所有新销售的车辆（汽油、柴油）实施国3排放标准。

中国重型车用柴油机的排放法规我国柴油机的排放法规与技术路线的选择截至目前,我国国内满足国IV/V排放的产品都是在国III路线基础上采用SCR方案。排放法规与发动机油的发展低S-A-P=添加剂技术的主要突破PistonDeposit活塞沉积物Corrosion腐蚀SootThickening烟炱增稠性ValveTrainWear阀系磨损Ring,LinerWear活塞环、气缸磨损OilConsumption机油消耗Sludge油泥FilterPlugging过滤器堵塞UsedOilColdPumpability旧油的低温性能Oxidation氧化稳定性HEUIOilAeration机油充气试验ShearStability剪切稳定性CI-4CH-4CG-4CF-4CF柴油机油的发展－API不同级别柴油机油的性能区别总结另外，CI-4+相比于CI-4改善了油品的烟炱分散性以及剪切稳定性，其换油周期会有所延长。为了满足2007年美国第III阶段排放法规对柴油机的要求，美国OEM在柴油机上普追采用废气冷却循环（EGR）加带有连续再生催化剂镀层的微粒过滤器(DPF)。API推出了满足其要求的新的重负荷柴油机油规格CJ一4,并于2006年10月15日起进行认证。与CI-4规格相比，CJ-4规格使用了5个新的发动机试验。而且它们都带有废气循环，比CI一4规格苛刻许多，见下表：API最新级别CJ-4清净性要求更高对阀系磨损要求更高更有效控制由于烟炱增加引起的粘度增长通过Mark台架分析CJ-4与CI-4级别油品性能的区别

MackT-10（CI-4）与T-12（CJ-4）指标对比APICJ-4与CI-4和CI-4+性能对比

OilConsumption机油消耗量ValveTrainProtection阀系保护

BearingProtection轴承保护SootControl烟炱分散性Pistondeposits活塞沉积物ShearStability剪切稳定性EmissionsFriendly排放控制

CJ-4CI-4PlusCI-4CJ一4规格首次提出了对柴油机油的硫、磷及硫酸灰份含量的限制指标，这样将限制含硫的APII类基础油的使用,而APIII、III类基础油的应用将更广泛。无论是对清净剂还是抗氧抗腐剂、抗磨剂、分散剂及粘度指数改进剂，CJ-4规格都提出了新的要求。CJ-4实验室试验评定指标与CI-4的比较1.2-1.5碱值，mgKOH/g10.0-13.08.5-10.0ACEA（欧洲汽车制造商协会）类型设置E

2E4E6E7E9重负荷柴油机油

性能字母代表润滑油工作类型，数字代表润滑油性能欧洲标准是在API的基础之上增加了在欧洲的发动机试验而形成，是满足欧洲各个汽车制造厂商而制定的最低要求。改变的关键因素欧洲柴油机油质量和标准的发展趋势是限制发动机油的元素含量以满足新的机外净化技术的发展并延长机油换油期。规格发展基于每两年一次更新的要求。为了满足2005年实行的欧IV排放标准，欧洲在2004年10月底出台了ACEA-2004内燃机油新规格。为了满足2009年实行欧V排放标准，于2008年12月提出了ACEA-08规格。1983年1989年1996年1998年1999-20022004年2007年2008年CCMCD1、D2、D3CCMCD4、D5ACEAE1、E2、E3ACEAE1、E2、E3、E4ACEAE1、E2、E3、E4、E5ACEAE2、E4、E6、E7ACEAE2、E4、E6、E7ACEAE4、E6、E7、E9ACEA-04分类ACEA2004ACEA02E2-96E3-96E4-99E5-02

苛刻使用条件下，满足欧III标准柴油机极端苛刻条件下，满足欧III标准柴油机苛刻使用条件下，满足欧II标准柴油机有正常换油期的自然吸气式和增压重负荷柴油机E2-96E4-99E6-04E7-04

保留该规格因为重负荷柴油机油设立为了老发动机的用油需要和旧E4相同，没有增加苛刻度等同于奔驰MBP228.5取消取消，由E7代替和旧E4相同，+MBP228.51化学物含量限制+MarkT10（同APICI-4）+90次循环的DIN剪切和旧E5相同，+T10（同APICI-4）+90次循环的DIN剪切M11（同E5）或M11EGR（同CI-4）都可以ACEA-04重负荷柴油机油规格及其发展在07中规定E4的TBN大于12取消在08中引入TBN大于9另外，在ACEA2008中提出了新规格E9（CJ-4）——低SAPs(硫酸盐灰分、磷、硫）,引入MarkT11台架被OM646LA替代被OM501LA替代被康明斯ISM替代被T12替代ACEA2008中变化的台架试验（苛刻度未变，且旧方法数据依然有效）ACEA-08中不同规格的其它变化减少发动机沉积物减少缸壁抛光更强的烟炱控制减少因烟炱所导致的磨损减少机油过滤器堵塞减少气缸磨损

减少轴瓦腐蚀更高的涡轮增压器保护性能减少油泥

减少阀系磨损不同级别产品性能对比ACEA2008产品档次延长换油周期UHPD中等换油周期SHPD超高性能柴油机UltraHighPerformanceDiesel极高性能柴油机HighPerformanceDiesel较高SAPS较低SAPS灰分≤2%TBN>12（E4)TNN>9(E7)灰分≤1%碱值>7TBNACEA不同级别产品的应用对比性能PerformanceACEAE2

APICF-4

toCH-4Mainline主流车辆

15W-40ACEAE1APICC

toCF/CF-4LowerMainline低性能车辆15W-4015W-40

10W-40

10W-30ACEAE7

APICG-4

toCI-4

MB228.3SHPD15W-40

10W-40??

10W-30ACEAE9

APICJ-4

MB228.31SHPDLowerSAPS极高性能柴油机SuperHighPerformanceDiesel10W-40

5W-30ACEAE4/E7

MB228.5

MAN3277UHPD10W-40

5W-30ACEAE6

MB228.51

MAN3477UHPDLowerSAPS苛刻条件超高性能柴油机UltraHighPerformanceDiesel价值ValueGr-110W-40X%Gr-111E4:TBN>12E6:Ash≤1.0%Gr-1第二部分、发动机的润滑系统发动机汽缸盖

发动机汽缸体

发动机润滑系统

集滤器机油泵油底壳机油滤清器机油散热器机油压力表机油温度表

齿轮泵在齿轮泵里,机油是在两个齿轮和齿轮壁之间，通过两个齿轮旋转来供油的.齿轮的相互锁合防止油品倒流回到盘片.因此一边产生压力过高同时另一吸力边则出现真空。

月形齿轮泵

在月形齿轮泵里,外部齿轮位于泵壳内，与内齿轮反向。优点(与普通齿轮泵相比)可以增加供油速率,尤其是在发动机低转数情况下。

润滑系统元件—机油泵

功用：将一定压力和数量的润滑油供到润滑表面。分类：齿轮式、转子式（旋转式）齿轮式机油泵齿轮式机油泵的工作演示特点：结构简单、加工方便、

工作可靠、使用寿命长应用：捷达、桑塔纳、奥迪、切诺基等轿车浮式集滤器浮于机油表面，能吸入油面上较为清洁的机油，但当油面上的泡沫被吸入时，油道中机油压力降低，润滑欠可靠。固定式集滤器集滤器淹没于机油下面，吸入的机油清洁度较差，但可防止泡沫吸入，润滑可靠，结构简单。集滤器功用：防止较大的机械杂质进入机油泵。分类：浮式集滤器、固定式集滤器润滑系统元件—机油过滤器

作用：滤掉机械杂质和胶质，保持主油道润滑油的清洁，延长使用寿命。分类：粗滤器、细滤器。连接方式： 串联：一般为粗滤器 并联：一般为细滤器机油滤清器：粗滤器作用：滤去机油中粒度较大(直径为0.05～0.1mm以上)的杂质。安装：串联在机油泵与主油道之间。进油口外壳纸滤芯拉杆旁通阀出油口粗滤器的工作方式机油滤清器：细滤器作用：用来清除机油中细小（直径在0.001mm）的杂质。安装：由于对机油的流动阻力较大，采用并联方式。分类：过滤式细滤器、离心式细滤器。离心式机油滤清器工作演示机油散热器作用：使机油保持在最有利的温度范围内工作。安装：1、装在冷却水散热器前面。2、装在冷却水路中。曲轴箱通风原因：汽油蒸汽冷凝 稀释机油废气中二氧化硫 遇水亚硫酸 遇氧 硫酸废气进入 曲轴箱压力增大 机油泄露作用：为了延长机油的使用期限，减少摩擦零件的磨损和腐蚀，发动机漏油。自然通风：从曲轴箱内抽出的气体直接导入大气中去。强制通风：将曲轴箱内抽出的气体导入发动机进气管道中。曲轴箱通风装置工作演示涡轮增压器可以显著在不增加发动机重量的情况下增加发动机马力,所以应用很普遍!润滑系统元件—发动机呼吸系统发动机工作燃料+氧气CO2H2O(水)ENERGYENERGY摩擦

磨损

热量未燃烧物质油泥

沉积物发动机润滑系统的功能

所有滑动部件的润滑

发动机部件冷却：过热保护

去除沉积物,燃烧残余物.磨损碎片

腐蚀保护

降低噪音和颤抖

精密密封

(如活塞环)

传动

磨损部位活塞磨损发动机其它磨损变速器磨损车轴磨损总计消耗燃料能量比例，%3.04.51.51.510.5热损失(排气,气缸冷却,辐射)，60%机械损失(摩擦,辅助设备动力)10to15%25%传动3%惯性轮胎+刹车空气阻力燃油消耗与能量流摩擦损失分布比例我国车辆燃油经济性的必要性我国车用石油产品消耗率对比（2004）我国发动机保有量以惊人的速度增加,截止2009年底我国汽车保有量超过9000万辆,预计到2020年将超过1.6亿辆，年耗油将突破3亿吨。汽车保有量的增加使得由此带来的能源消耗和污染问题日益严重,汽车的燃油经济性的改善已经成为国际问题。我国乘用车燃料消耗量限值规定该标准执行阶段强制标准,对于新认证车,第一阶段的执行日期为2005年7月1日,第二阶段的执行日期为2008年1月1日,对于在生产车,第一阶段的执行日期为2006年7月1日,第二阶段的执行日期为2009年1月1日。认证内容包括：汽车油耗指标（市区、市郊、综合）汽车污染物排放情况（III，IV阶段）车内噪声加速行驶车外噪声汽车动力性能

与世界水平相比：第二阶段标准限值与2002年世界各国轿车的平均油耗水平相当,也就是要求2008年新开发的乘用车达到2002年世界轿车的平均油耗水平。国家节能环保型汽车标志润滑油对发动机的摩擦动力损失有关发动机摩擦损失 ~10to15%道路/高速公路条件

~10%市区交通 ~15%异常的条件 ~20%(冷启动,极短途行驶)

影响是有限但重要的

润滑油减少磨损带来的意义在市区交通尤其明显降低燃油消耗—润滑油的影响摩擦损失占约~10%的总能量流体润滑状态~70%粘度的影响混合油膜，边界润滑状态~30%摩擦改进剂的影响润滑状态和减少摩擦API发动机节能标准试验方法的进展ASTM五车试验程序VI程序VIB程序VIA83年建立，五辆车平均燃油效率比参比油提高1.5%的称为节能油88年建立，与五车试验有相关性,并于93年被引入GF-1规格，采用GM3.8LV6发动机93年建立，使用现代低摩擦发动机技术，96年被引入GF-2规格，采用Ford4.6LV8发动机98年建立，发动机工况和指标更苛刻，2000年被引入GF-3，04年被引入GF-4,同时测试保持力发动机必须被设计可以使用低粘度润滑油。也就是说，润滑系统必须被设计成能保证机油的压力。FE润滑油粘度减少摩擦改进剂推荐的油品比传统的油品的粘度更低燃油经济性主要的驱动力来自节能、环保法规的要求。FE油品降低燃油消耗可起到有效的作用：低粘度:5W-30或0W-30级别(HTHS~3.0)摩擦改进剂节省燃油的量(vs.15W-40):市区短途交通:5to10%非市区交通:2to3%组合状况:3to5%展望…xW-30级别产品将的得到更广泛使用向xW-20级别发展燃油经济性–小结活塞沉积物控制气门磨损燃油经济性初始和保持性油品增稠-因为氧化/氮化作用和高温沉积物控制SL/GF-3SJ/GF-2SM/GF-4旧油低温泵送性-3-机油油耗/排放系统保护(挥发性,P,S限制)低温油泥控制API性能分类API/ILSAC标准：变化(SJ-SL)APISJ APISLILSACGF-2 ILSACGF-3

1997 2001+燃油经济性*+燃油经济性*抗氧化性(IIIF,TEOST)沉积物控制(IIIF)耗油性(Noack)节省燃油及其程度(VIB)*API:燃油经济性为可选项ILSAC:燃油经济性为必加项或APISJ-ECAPI/ILSAC标准：新变化(SL-SM)APISL APISMILSACGF-3 ILSACGF-4

2001 2004+燃油经济性*增加S%；P%不同；提高高温清净性（TEOST）高温磨损性提高(IVA）、高温抗氧、清净性、高温高负荷磨损(IIIG)改善燃油经济型(VIB)长期的低温性能、降低P%，增加S%的限值增加燃油经济性(VIB)、P%的限制ACEA-98：类型设置A1A2A3/汽油B

1B

2B

3B

4柴油燃油经济性直喷3>2但2>14>3

性能字母代表润滑油工作类型数字代表润滑油性能标准质量润滑油使换油期延长的高性能润滑油ACEA-04分类：ACEA-04vs.ACEA-98A1/B1A5/B5A3/B3A3/B4轿车发动机燃油经济性

ACEA2004ACEA98A1A2A3/汽油机B

1B

2B

3B

4柴油机

直喷式直喷使换油期延长，苛刻条件运转的高性能润滑油标准质量润滑油燃油经济性使换油期延长的高性能润滑油轻摩擦低粘度ACEA2004分类性能A3/B3/B4A5/B5HTHS<3.5HTHS>3.5A1/B1A2/B2性能极高高性能新型车一般性能旧型车ACEAC类油标准2004为了更好的适应汽油机的三元催化器和轿车柴油机的微粒过滤器的要求,出台了与后处理装置配伍的C类油。其性能水平大体上为A5/B5,只是加入了硫、磷及灰分的限制指标。ACEA1996ACEA1998ACEA1999ACEA2002ACEA2004ACEA2007AA1-96A1-98A1-98A1-02

汽油机

A2-96A2-96#2A2-96#2A2-96#3A3-96A3-98A3-98A3-02A1/B1-04A1/B1-04---A5-02A3/B3-04A3/B3-04BB1-96B1-98B1-98B1-02A3/B4-04A3/B4-04

轻负荷柴油机B2-96B2-98B2-98B2-98#2A5/B5-04A5/B5-04B3-96B3-98B3-98B3-98#2-B4-98B4-98B4-02---B5-02C----C1-04C1-04

催化剂相容性好----C2-04C2-04

汽油和轻负荷柴油机----C3-04C3-07-----C4-07作废至2009年12月作废从2007年3月生效ACEA（欧洲汽车制造商协会）标准作废作废作废ACEA2008—汽油机油和轻负荷柴油机油更新的试验 OM646LA替代OM602A更新的指标

提高了A3/B4规格中VWTDI活塞优点平分要求

提高了A3/B4，A5/B5，C1，C3，C4规格中VWTDI环粘连性能要求 A/B规格中要求测试VWTDI试验中用过油的TBN

提高了A3/B3，A3/B4，A5/B5，C1，C2，C3规格中M111试验中的油泥性能要求

提高了C1规格M111试验中燃料经济性性能要求

增加了A/B规格中TBN最低值要求相比于07版没有增加新的规格分类ACEA标准产品性能-价值对比未来：ACEA201X???燃油经济性符合低污染排放要求延长换油期“特长换油期”?柴油机外观:(烟炱引起的磨损,清洁性)?ACEA201x?xW-20级别更加流行?燃油经济性标准的选择(FORD试验)对灰分、磷和硫的物理化学限制更严格,

或对润滑油和废气处理系统的兼容性进行试验?润滑油&血液润滑油血液状态液体液体组成基础油

+添加剂血浆

+红血球

….作用清洁机器清洁人体提供动力提供氧气和能量避免来自有害物质的伤害避免来自有害的病毒、细菌等的侵害没有它无序死亡不足时必须去车间医院通过分析可以得到机器状态的信息健康状况润滑油对发动机的重要性第三部分、发动机润滑油的组成和检测方法润滑油的作用机理轴承轴润滑油润滑方式压力润滑：以一定压力将机油输送到摩擦面的间隙中。应用范围：负荷大，运动速度高（主轴径、连杆轴径等）。飞溅润滑：依靠运动零件飞溅起来的油滴或油雾进行润滑。应用范围：外露、负荷较轻、运动速度较小。如气缸壁、活塞销等。定期润滑（不属于润滑系）：定期加注润滑脂润滑的办法。润滑部位机油泵；安全阀

(节流)3.回油路；4.限压阀

5.回油路；6.恒温器7.机油冷却器；8.机油过滤器

9.过滤旁通阀；10.空气压缩机11.正时齿轮；12.回油阀润滑供油系统

润滑系的油路工作演示适宜的黏度较高的黏度指数优异的氧化稳定性优异的清净性/分散性优异的低温流动性较低的机油消耗发动机润滑油性能要求发动机油

:5~15%齿轮油

:3~7%发动机油

:85~95%齿轮油

:90~97%液压油:95~99%发动机油

:0~12%...基础油粘度指数改进剂功能添加剂润滑油发动机油产品的配方组成基础油——API基础油分类Group粘度指数饱和烃

/硫I80–120<90%和/或≥0.03%II80–120≥90%和

<0.03%III>120≥90%和

<0.03%IVPAOV其他基础油矿物基础油合成基础油植物基础油III

类基础油II

类基础油I

类基础油API分类产品的外观106A/R减压蒸馏溶剂精制溶剂或催化脱蜡I类基础油II类或

III类加氢裂化减压蒸馏ISO-异构化脱蜡加氢补充精制加氢补充精制基础油生产工艺107基础油的加氢工艺108加氢工艺的作用加氢工艺的种类及其特点加氢处理加氢裂化催化脱蜡异构脱蜡补充精制108基础油中各组分对性能的影响109109不同类别基础油流动特性对比4.85.05.25.45.65.86.06.26.46.610001500200025003000350040004500CCS,-25℃,cPKV100℃,cStI类

II类III类110NOACK蒸发损失111不同类别基础油蒸发损失对比不同类型基础油蒸发损失与倾点对比112112添加剂SO3-SO3-SO3-SO3-SO3-SO3-CaCaCaCaCaC3C3C3(CaCO3)nC3C3Ca清净剂和分散剂抗氧抗腐剂极压抗磨剂摩擦改进剂金属减活剂粘度指数改进剂防锈剂降凝剂抗泡沫剂定义：能够给予或增强润滑油所期望的性能。如清净剂，“尾巴”是一个大碳氢化合物，头部是极性基团。

润滑油－添加剂添加剂应用EngineOilATFAxleGearHydraulicTurbine清净剂O分散剂OO抗氧化剂OOOOOO抗磨剂OOOOO防锈剂OOOO防腐剂OOO磨擦改进剂OOO极压添加剂OO抗泡剂OOOOOO粘度改进剂OOO降凝剂OOO密封适应剂O添加剂－清净剂清净剂功能

●

增溶极性物质●

中和酸性物质●

抗氧性(某些)清净剂使沉积物和发动机部件分离.积碳粒子

清净剂

润滑油燃料喷射器SO3-SO3-SO3-SO3-SO3-SO3-CaCaCaCaCaC3C3C3(CaCO3)nC3C3Ca碱性金属磺酸盐

主要用途

●

发动机油(主要)●乘用车(汽油机和柴油机)●重负荷柴油车●自动/手动传动液●润滑脂●金属加工液金属机油增溶极性物质抑制生锈/腐蚀添加剂－

清净剂添加剂

－分散剂分散剂功能发动机油中分散剂作用保持清洁－通过保持溶液中的泥垢和泥垢生成积炱修正-最大限度减低由于积碳导致粘度增加应具有热稳定性防止其自身成为油泥1.增溶分散胶体2.防止附聚或油泥析出燃烧室添加剂

－分散剂分散剂目的防止油泥生成合格不合格合格不合格油泥颗粒生成

SequenceVE测试

60小时添加剂

－分散剂1.0x%2.3x%5.0x%无灰分散剂浓度添加剂清净剂和分散剂区别清净剂分子量较低灰分含量的主要成分(含有金属)中和酸性防止高温沉积物分散剂分子量较高无灰(不含金属)防止低温沉积物表面粗糙峰表面冷焊接点拉伸由于机械拉伸产生的冷应力开裂运动碎片运动磨损添加剂－抗磨剂●

由于材料的转移使物体表面受损●

转移的物质直接或间接的变成润滑油的一部分●

这样的物质,如果不是以抗氧化物形态，即为磨损的金属合格

不合格差

好凸轮从动件磨损凸轮轴磨损添加剂

－抗磨剂防止磨损添加剂

－抗氧化剂ThePlainDealer,February,2002防止对润滑油液体有害的氧化侵蚀添加剂－抗氧化剂1.温度随着温度变化氧化增加2.金属离子催化氧化铁/铜/铅3.抑制剂延缓由于氧化分解速率

自由基反应终止4.氧化剂数量5.是否有NOx影响氧化因素添加剂－抗氧化剂氧化影响

1.酸性物质生成

2.油泥和漆状物

3.油增稠

4.润滑油分解添加剂－防锈

&防腐剂防锈&防腐定义生锈是由于水和氧在铁和合金表面的作用而带来的表面损坏腐蚀是由于酸和化学反应在非铁金属和其合金表面作用而带来的表面损坏铁/钢

+氧

+水氧化铁

(锈)铜

+硫铜,硫化物

(黑的,表面易剥落)铅

+羧酸羧酸铅

(渗入环境)添加剂

－防锈

&防腐

保护机理酸中和剂中和有害的酸性物质的侵害,使其不会产生有害影响薄膜吸附物理或化学吸附在金属表面,通过极性末端和润滑油结合，非极性端和金属结合形成保护膜防锈剂不足.足够防锈剂.添加剂

－抗泡剂

泡沫形成当大量低溶解性气体进入到液体中通过夹带空气搅动润滑油中的油膜会影响到油膜的效果低粘度的油中有大量泡沫很容易破裂高粘度油中含有的泡沫较小不容易消除

抗泡剂抗泡剂油溶性很差.通过吸收表面的气泡和改变他们的表面张力打破气泡.添加剂

－摩擦改进剂

摩擦力定义在外力的作用下,一个物体相对于另一个物体作运动时,公共边界的水平阻力摩擦力

F扁钢桌面添加剂

－摩擦改进剂摩擦改进剂当某种程度滑移情形发生时减少摩擦和磨损,由长的直链烃和小的极性基团组成.吸附在金属表面有规则的排列增强润滑油膜硫化脂通常在高度滑移发生时所需要的添加剂

－粘度修正剂高温下是松散结构适度温度下紧缩的聚合物分解剪切压力

压力粘结破损除去剪切压力添加剂

－粘度修正剂

机理有效体积:流体体积

=体积

(聚合体分子)+体积

(结合油)温度溶解性差低好高聚合体分子油和聚合体结合物聚合物有助于在高温时粘度减少添加剂

－降凝剂

蜡在低温下在矿物油中沉积,形成交织的晶状网络降凝剂作用帮助油在低温下变薄,通过防止蜡结晶形成.无

PPD有

PPD汽油发动机与柴油发动机的不同导致了发动机油的区别汽油发动机柴油发动机空燃比大约为14.6:1可变空燃比化学计量通常在过量空气的工况下低压缩比6～10:1轴瓦可采用巴氏合金高压缩比14～22:1轴瓦则必须采用铅青铜或铅合金功率重量比大采用稀混合气燃烧、无进气节流损失、热效率高、燃料利用率高，燃料便宜尺寸小，重量轻、价格便宜、噪音低可靠性好，使用寿命长、运行便宜燃料含硫量低含硫量是汽油的10-100倍燃料较轻，低烟灰燃料较重，高烟灰机内温度相对较低机内温度相对较高柴油机机油需要提高抗腐性并提高其耐磨性能。柴油机油具有更好的高温清净性、酸中和性和热氧化安定性。（对碱值的要求较高）但是柴油机油的抗低温锈蚀和抑制低温油泥生成的要求不是太高造成了柴油机油的添加剂比汽油机油高，也成为潜在的污染。汽油发动机的改进对汽油机油的性能要求项目汽油发动机的改进对汽油机油的要求提高发动机的性能加快发动机的转速改进氧化性能增大压缩比提高热稳定性增加气缸数增加油品的极压抗磨性装配可调同步阀延长换油期电喷、计算机调控燃油低温粘度要求更严节约资源采用轻质材料降低油品的粘度缩小体积要求油品低挥发度改进外形、减少行驶阻力剪切安定型好降低摩擦磨损加入减磨剂降低摩擦损耗符合环保法规的要求用尾气催化转化器降低油中P、S含量采用电子喷射点火低挥发度柴油发动机的改进对柴油机油的性能要求项目柴油发动机的改进对柴油机油的要求发动机设计的改进涡轮增压提高发动机功率改进氧化稳定性，提高热稳定性采用中冷、后冷改善容积效率增加油品的极压抗磨性改进活塞设计、采用低排放设计增加油品的极压抗磨性延迟和多点喷射，提高燃烧效率，降低NOX和颗粒排放润滑油中烟炱增多从而导致粘度增大，要求油品具有更好的灰分控制，需更多或更好的分散剂废气再循环，降低NOX排放降低油品的粘度，要求低挥发度增加尾气排放系统不完全NOX吸附器，将NO转换为NO2，再转换为N2和H2O降低Ｓ、Ｐ含量不完全NOX催化剂，将NOX转换为NO2降低Ｓ、Ｐ含量在柴油中加氧化催化剂使烃类、油溶性颗粒物及CO转化为CO2和H2O降低Ｓ、Ｐ含量增加尾气处理系统选择性催化还原将NOX转换为NO2降低Ｓ、Ｐ含量安装颗粒物过滤器，过滤颗粒用废气烧掉降低Ｓ、Ｐ含量

增强抗氧化性

降低挥发性

控制灰分体系

(LowSAPS)

低黏度趋势使用高级别基础油

(GroupII,III)

的必要性增加润滑油要求发动机润滑油产品发展趋势(延长换油周期)(燃料节省)(限制尾气排放)美国汽车工程师协会(SAE)发动机油粘度分类SAE粘度等级低温动力粘度mPa·s边界泵送粘度mPa·s最大100℃运动粘度mm2/s高温高剪切粘度

mPa·s最大最大最小最大最小0W6200（-35℃）60000（-40℃）