第四章发动机润滑油

第四章发动机润滑油第一页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.1发动机油的使用性能发动机油的使用性能对于发动机润滑系的工作状况影响很大。在发动机上，强制润滑的零部件其工作条件比较苛刻，具有速度高，承受力(或力矩)大，高温、高压等特点，并且有些零件远离油底壳，泵送距离远，阻力大。因此，发动机油的使用性能应满足如下要求：

1）在工作期间必须能及时可靠地输送到各摩擦零件的表面；

2）在各种不同的发动机润滑油工况下都能在摩擦面上形成足够牢固的油膜或其他形式的抗磨保护膜，从而减少摩擦和磨损；

3）及时导出摩擦生成的热，使机件维持正常温度；

4）可靠地密封发动机润滑油所有的间隙；第二页，共七十页，编辑于2023年，星期五

5）从摩擦面带走磨屑和其他外来的机械杂质；

6）本身不具有腐蚀性，并且能保护发动机润滑油零件不受外界腐蚀性介质的作用，以免发生腐蚀或腐蚀性磨损；

7）在发动机润滑油零件表面形成的沉积物要少；

8）理化性质稳定，在发动机润滑油工作过程中油的性质变化缓慢；

9）发动机润滑油若实现以上功能要求，主要取决于自身所具有的润滑性、黏温性、低温操作性、抗氧化性、抗腐性、清净分散性、抗泡性。第三页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.1.1润滑性定义：在各种条件下，发动机油降低摩擦、减缓磨损和防止金属烧结的能力，叫做发动机油的润滑性。发动机油应具有良好的润滑性。润滑油的黏度对发动机零件在不同润滑状态的润滑作用有重要影响。润滑油具有一定的黏度是形成液体润滑的基本条件之一。而黏度是液体流动时内摩擦力的量度。发动机油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑，主要是油性和极压性起作用，所以发动机油的润滑性还要通过相关的发动机试验来评定。润滑油的黏度和化学性质对发动机零件在不同润滑状态的润滑作用有重要影响。以下图所示的斯萃贝克（Stribeck）曲线来分析黏度对润滑系数的影响。该曲线可以清楚的分析在不同润滑状态下，黏度、零件转速、油膜厚度和零件工作压力等因素，对摩擦系数的综合影响。第四页，共七十页，编辑于2023年，星期五润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度δ-运动副表面粗糙度第五页，共七十页，编辑于2023年，星期五一般情况下，摩擦因数f可表示为式中，D——零件直径；η——润滑油的黏度；h——油膜厚度；n——零件的转速；p——零件承受的压力；

——索莫范尔德（Sommerfeld）准数。（式5-1）第六页，共七十页，编辑于2023年，星期五

索莫范尔德准数考虑了发动机润滑油和发动机润滑油工况两方面因素对于摩擦因数的影响，在索莫范尔德准数中，惟一与润滑性能有关的润滑油自身因素仅为润滑油的黏度。在右图，自左至右包括3种润滑状态，其中右侧的区域为液体润滑，油膜厚度h大于运动副表面粗糙度δ时，润滑油所具有一定的黏度是形成液体润滑状态的基本条件。润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度δ-运动副表面粗糙度第七页，共七十页，编辑于2023年，星期五

发动机润滑油黏度与其流动时内摩擦力的大小密切相关。在液体润滑区域，摩擦因数随润滑油黏度降低而减小。

当油膜厚度h小于运动副表面粗糙度δ时，润滑性质为图中左侧区域所示边界润滑状态。

此时起润滑作用的不再是润滑油的黏度，其作用完全由润滑油所具有的油性和极压性两种化学性质所承担。

润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度δ-运动副表面粗糙度第八页，共七十页，编辑于2023年，星期五

油性是润滑油在摩擦金属表面上的吸附性。润滑油中极性分子定向排列吸附在金属表面形成吸附膜。

值得注意的是这种吸附膜只能在中温、中速、中负荷，或更平和的摩擦情况下才能完成边界润滑任务。

当高温、高压、高速时，油性吸附膜将从金属摩擦表面脱附，致使其承担的边界润滑功能失效，在此种苛刻的润滑条件下，边界润滑由润滑油的极压性来完成。

第九页，共七十页，编辑于2023年，星期五

极压性是润滑油在摩擦表面所具有的一种化学反应性质。

极压膜的熔点和剪切强度相比摩擦表面金属较低，在摩擦过程中能降低金属零件的摩擦和磨损。

因剪切强度较低，极压膜易于在摩擦过程中脱离摩擦金属表面。但新的极压膜会在金属摩擦表面及时生成。

当润滑油中加入含有硫、磷等元素的化合物添加剂时，高温下这些化合物将分解出硫、磷等活性元素与摩擦表面金属形成化学反应膜，被称之为极压膜。第十页，共七十页，编辑于2023年，星期五

当润滑油黏度低到一定程度时，油膜厚度h降低到与运动副表面粗糙度δ近似相等，即中间区域表征的状态，称为混合润滑状态。

此时，润滑油的黏度和化学性质对摩擦因数都有影响，使得摩擦因数处于相对较低的状态。

发动机润滑油黏度是评定润滑性的重要指标。但是，对于边界润滑，主要是油性剂和极压剂起作用。所以，发动机润滑油的润滑性还必须通过相应的发动机润滑油试验来评定。润滑油黏度对润滑状态影响的Stribeck曲线h-油膜厚度δ-运动副表面粗糙度第十一页，共七十页，编辑于2023年，星期五4.1.2低温操作性发动机润滑油自身保证发动机润滑油在低温条件下容易冷启动和可靠供给发动机润滑油的性能，称为发动机润滑油的低温操作性。

发动机润滑油应具有良好的低温操作性。由于发动机润滑油黏度随气温降低而增加，因此使得发动机随着启动温度的降低，转动曲轴的阻力矩随之增加，曲轴转速下降，如右图所示，从而造成发动机启动困难。

曲轴转速n和转动阻力矩T与发动机润滑油黏度的关系第十二页，共七十页，编辑于2023年，星期五发动机油黏度随气温降低而增大，发动机低温起动时转动曲轴的阻力矩增加，曲轴转速下降，从而造成发动机起动困难。发动机油黏度增加后，流动困难，供油不足，造成磨损严重。发动机润滑油的低温操作性包括有利于低温启动和降低启动磨损两方面要求。

评定发动机润滑油低温操作性的主要指标是发动机润滑油的低温动力黏度、边界泵送温度和倾点等。4.1.3黏温性

温度对润滑油黏度有着显而易见的影响。

温度升高黏度降低，温度降低黏度增大。

润滑油的这种随着温度升降而改变其黏度的性质，称为润滑油的黏温性。第十三页，共七十页，编辑于2023年，星期五

发动机油应具有良好的黏温性。良好的黏温性是指油品的黏度随温度的变化而变化的程度小。发动机油所接触到的各润滑部位的工作温度变化差别很大。因此，要求发动机油在高温工作时，能保持一定的黏度，以形成足够厚度的油膜，确保润滑效果；而在低温工作时，黏度又不至于变得过大，以维持一定的流动性，使发动机低温时容易起动和减小零件磨损。在基础油中加人黏度指数改进剂可改善油品的黏温性。用低黏度的基础油和黏度指数改进剂调配而成，具有良好黏温性，能同时满足低高温使用要求的发动机油，叫做多黏度级发动机油，俗称稠化机油。评定发动机油黏温性的指标是发动机润滑油的黏度指数。第十四页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.1.4清净分散性发动机润滑油能抑制积炭、漆膜和油泥生成，或将这些已经生成的沉积物冲入润滑油中予以清除的性能，叫做发动机润滑油的清净分散性。发动机润滑油应具有良好的清净分散性。

积炭是覆盖在汽缸盖、火花塞、喷油器、活塞顶等高温区域，厚度较大的固体炭状物。它是燃烧不完全或是发动机油窜人燃烧室在高温下分解的炭粒等物质在高温零件上沉积而形成的。漆膜是一种坚固具有光泽的漆状薄膜，主要产生在活塞环区和活塞裙部。漆膜主要是烃类在高温和金属催化作用下，经氧化、聚合生成的胶质沥青质等高分子聚合物。从生成机理看，漆膜和积炭都属于高温沉积物。影响高温沉积物生成的因素一方面是发动机的设计和工作条件；另一方面是燃料和发动机润滑油的性质。发动机润滑油重质馏分或添加剂的金属元素含量多，也会促进积炭和漆膜的生成。第十五页，共七十页，编辑于2023年，星期五

油泥是一种比较稳定的油水乳状体与多种杂质的凝聚物。油泥属于低温沉积物。城市中行驶的汽车时停时开，发动机长时间处于低温条件下运行，易在油底壳中产生油泥。影响油泥生成的因素主要是发动机的操作条件和燃料、发动机油的性质。发动机油基础油本身是不具备清净分散性的，而是通过添加清净剂和分散剂而获得的。现代发动机的性能逐渐强化，工作条件越加苛刻。从一定意义上说，发动机油使用性能高低，表现在清净剂和分散剂的性能和添加量上。我国新的发动机油分类中已废除了使用性能较低的发动机润滑油，所以发动机润滑油的清净分散性主要通过相应的发动机润滑油试验来评定。

4.1.5抗氧性在一定的条件下，发动机油抵抗氧化变质的能力，叫做发动机油的抗氧性。发动机油应具有良好的抗氧性。第十六页，共七十页，编辑于2023年，星期五发动机油在一定条件下便会发生化学反应，由于氧化使颜色变深、黏度增加、酸性增大，并析出沉积物。发动机油的氧化是发动机沉积物生成、发动机油变质的前提，抗氧性也是发动机油的重要性质。它决定发动机油在使用中是否容易变质、对零件腐蚀和生成沉积物的倾向，是决定发动机油使用期限的重要因素。发动机油的氧化过程分两个阶段:

（1）轻度氧化。在这个阶段里烃类的化合物被氧化生成不同类别的酸性产物。（2）深度氧化。某些酸性产物再度缩合沉淀形成胶质和油焦质等。发动机油的氧化有两种情况：（1）厚油层氧化。（2）薄油层氧化。从油品方面减缓发动机油的氧化变质的途径主要有：选择合适的馏分、合理精制；添加抗氧化剂或抗氧抗腐剂。第十七页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.1.6抗腐性发动机油抵抗腐蚀性物质对金属腐蚀的能力叫做发动机油的抗腐性。发动机油应具有良好的抗腐性。发动机油在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机酸，这些有机酸将对金属产生腐蚀作用。腐蚀机理是：金属先与氧化产物作用，生成金属氧化物，金属氧化物与有机酸反应生成金属盐。特别是高速柴油机使用的铜铅、银镉轴承，抗腐蚀性差，在发动机油中即使只有微量的酸性物质也会引起严重腐蚀，使轴承出现斑点、麻坑、甚至整块金属剥落。提高发动机油抗腐性的途径是：加深发动机油的精制程度，减小酸值；同时要添加抗氧抗腐剂。评定发动机油抗腐性的指标是中和值或酸值，同时通过相应的发动机试验来评定。第十八页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.1.7抗泡性发动机油消除泡沫的性质，叫做发动机油的抗泡性。发动机油应具有良好的抗泡性。当发动机油受到激烈搅动，将空气混入油中时，就会产生泡沫。泡沫如果不及时消除，将会产生气阻，导致供油不足等故障。评定发动机油抗泡性的指标是生成泡沫倾向和泡沫稳定性。第十九页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.2发动机油使用性能的评定指标

1.低温动力黏度黏度就是液体流动时内摩擦力的度量指标。黏度的基本表示方法分为绝对黏度和相对黏度，其中绝对黏度又可分为动力黏度和运动黏度。动力黏度表示液体在一定切应力作用下流动时内摩擦力的量度，而运动黏度则表示液体在重力作用下流动时内摩擦力的量度。相对黏度又称为条件黏度，指工业上的某种液体通过各种特定仪器计量的黏度。我们通常所说的黏度是指牛顿液体的黏度，其含义是指作用于液体上的剪应力与剪切速率之比（在任何切应力和剪切速率下都显示出恒定黏度的液体，称为牛顿液体。其黏度在一定温度时为常数，不随油层间的剪切速率而变化。在同一温度下，剪切速率不同，黏度也不同，有这种黏度特性的液体，叫做非牛顿液体）低温动力黏度也称为表观黏度，它表示非牛顿液体流动时内摩擦特征的描述。低温动力黏度是划分冬用发动机润滑油黏度级别的依据之一。第二十页，共七十页，编辑于2023年，星期五

发动机润滑油在低温下的黏度并不具有与温度成比例的变化关系，它在很大程度上与剪切速率有关，在不同的剪切速率下的黏度不为常数，如下图所示。液体低温动力黏度与液体剪切速率的关系a）牛顿液体b）非牛顿液体第二十一页，共七十页，编辑于2023年，星期五

发动机润滑油低温动力黏度的测定按照GB／T6538－2000《发动机油表观黏度测定法（冷启动模拟机法）》的规定，采用如右图所示的发动机油表观黏度全自动测定仪进行。发动机油表观黏度全自动测定仪（冷启动模拟机法）第二十二页，共七十页，编辑于2023年，星期五

2.边界泵送温度能将发动机润滑油连续和充分地供给发动机润滑系统机油泵入口的最低温度，称为边界泵送温度。它是衡量在启动阶段发动机润滑油是否易于流到机油泵入口并提供足够压力的性能。边界泵送温度也是划分冬用发动机润滑油黏度级号的依据之一。发动机润滑油边界泵送温度的测定按照GB／T9171－1988《发动机油边界泵送温度测定法》的规定，采用如下图所示的发动机油边界泵送温度测定仪进行。第二十三页，共七十页，编辑于2023年，星期五

3.倾点在规定冷却条件下试验时，某种润滑油能够流动的最低温度，称为该油品的倾点。在相同试验条件下，同一润滑油的凝点比倾点略低。现行发动机润滑油规格中，均采用倾点作为评定发动机润滑油低温操作性的指标之一。倾点的测定按照GB/T3535－1983《石油倾点测定法》的规定，采用如图所示的石油倾点测定仪进行。第二十四页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.黏度指数

在一定的试验条件下，将某种发动机润滑油的黏温性与标准润滑油的黏温性进行比较所得出的相对数值，称为黏度指数（ViscosityIndex）。黏度指数一般用VI（ViscosityIndex)表示。黏度指数的概念可用右图所示试验曲线予以具体说明。第二十五页，共七十页，编辑于2023年，星期五把试油与在100℃和试油黏度相同，但黏温性截然不同（高标准油VI=100；低标准油VI=0）的两种标准油对比，试油在40℃时的运动黏度越接近高标准油，则黏度指数越高。对于黏度指数小于100的润滑油，黏度指数按下式计算：VI=100×（L-µ）/（L-H）式中：VI——黏度指数；L——黏度指数为0的低标准油在40℃的运动黏度（该种油在100℃时的运动黏度与试油相同）；µ——试油在40℃时的运动黏度；H——黏度指数为100的高标准油在40℃时的运动黏度（该种油在100℃时的运动黏度与试油相同）。黏度指数可根据GB/T1995-1998《石油产品黏度指数计算法》或GB/T2541-1981《石油产品黏度指数计算法》来计算。第二十六页，共七十页，编辑于2023年，星期五

5.中和值和酸值中和值或酸值是评定发动机润滑油抗腐性的指标。中和1g试验用某种润滑油中含有的酸性或碱性组分所需的碱量，称为中和值，单位用mgKOH/g表示。中和值的测定按照GB／T7304－2000《石油产品和润滑剂酸值测定法（电位滴定法）》的规定，采用如右图所示的电位滴定仪进行。

梅特勒-托利多电位滴定仪第二十七页，共七十页，编辑于2023年，星期五6.残炭

油品在试验条件下，受热蒸发或燃烧后残余的炭渣，称为残炭。

残炭的测定标准是GB/T268－1987《石油产品残炭测定法（康氏法）》。

残炭测定按加热方法不同分为康氏残炭测定法和兰氏残炭测定法。康氏残炭测定法用喷灯加热；兰氏残炭测定法用高温电炉加热。7.硫酸盐灰分

润滑油在进行硫酸盐灰分试验时，燃烧以后灰化之前加入少量的浓硫酸，使产生的金属化合物成为硫酸盐，这样的灰分称为硫酸盐灰分。第二十八页，共七十页，编辑于2023年，星期五

硫酸盐灰分的测定按照GB／T2433－2001《添加剂和含添加剂润滑油硫酸盐灰分测定法》的规定，采用如下图所示的石油产品灰分测定器进行。石油产品灰分测定器第二十九页，共七十页，编辑于2023年，星期五8.泡沫性

泡沫性是指油品生成泡沫的倾向和生成泡沫的稳定性能。泡沫性的测定按照GB／T12579－2002《润滑油泡沫特性测定法》的规定，采用如图所示的润滑油泡沫特性测定器进行。

润滑油泡沫特性测定器第三十页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.3发动机润滑油使用性能的评定试验

发动机润滑油试验要求是保证发动机润滑油使用性能的重要手段，也是发动机润滑油规格的主要内容之一。

发动机润滑油试验评定采用标准的单缸或多缸发动机。符合某一使用性能级别的发动机润滑油必须通过该级别规定的发动机试验评定项目。

目前，国际上广泛采用的发动机润滑油使用性能的发动机试验方法，主要是美国有关组织设立的两个系列，其一是美国研究协调委员会（CRC）采用的L系列；另一个是以美国材料试验协会（ASTM）和美国石油协会（API）为中心制订的MS程序试验系列。另外，英国的皮特（Petter）法在国际上的影响在逐步扩大。根据这些试验方法，我国已制订了相应的标准。第三十一页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.3.1L系列试验方法

L系列发动机润滑油试验方法是美国研究协调委员会在卡特比勒（Catterpillar）发动机润滑油使用性能试验方法的基础上发展起来的。最初包括L-1、L-2至L-5等系列试验方法，目前只保留了L-1系列柴油机试验和L-4系列汽油发动机试验，而且这两个系列的试验方法还在不断演变。

L-1系列试验方法相继演变为1D、1G2和1H2试验方法。该系列试验方法主要用来评价CC、CD级柴油发动机润滑油和SD/CC、SE/CC、SF／CD汽油／柴油发动机通用润滑油的高温清净性和抗磨性。L-4系列试验方法相继演变为L-38试验方法。主要用来评定SC、SE、SF、CC、CD级发动机润滑油和SD/CC、SE/CC、SF/CC汽油／柴油发动机通用润滑油的抗高温氧化和抗轴瓦腐蚀性能。第三十二页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.3.2MS程序试验方法

MS程序试验法是1958年为评定发动机润滑油API旧分类中的MS级发动机润滑油而制订的试验方法。当初，该试验是按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ5个程序，以不同目的在多缸试验机上进行的。随着发动机润滑油使用性能级别的提高，各程序的试验规范也在不断修改，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ每个程序后面注A、B、C、D…来表示。目前，评定SE、SF级汽油发动机润滑油和SE/CC、SF/CD汽油/柴油发动机通用润滑油，均采用ⅡD、ⅢD、VD等试验方法。ⅡD法的试验目的是评定发动机润滑油的低温防锈蚀性能，ⅢD法是为了评定发动机润滑油的抗高温氧化和抗腐蚀性能，VD法是为了评定发动机润滑油的防低温沉积物的性能。为评定SG汽油发动机润滑油，MS程序试验已发展为ⅡE、ⅢE、VE等试验方法。第三十三页，共七十页，编辑于2023年，星期五4.3.3皮特试验方法

在美国的发动机润滑油试验方法基础上，欧洲共同市场汽车制造商委员会（CCMC）发展了皮特试验方法，具体分为皮特W-1法和皮特AVB法。目前，在我国发动机润滑油规格中，多采用皮特AVB法来评定CC、CD、SC、SD、SE、SF级发动机润滑油和SD/CC、SE/CC，SF/CD汽油／柴油发动机通用润滑油的抗高温氧化和抗轴瓦腐蚀性能。4.3.4我国的试验方法

为发展和评价高使用性能级别的发动机润滑油，我国从20世纪80年代末开始逐步完善发动机润滑油试验评定方法。目前，相当于国际的L-1系列和L-4系列、MS程序试验、皮特试验方法等发动机润滑油评定试验的技术标准己经颁布，如下表所示。第三十四页，共七十页，编辑于2023年，星期五

我国发动机润滑油的试验标准国际方法我国技术标准L-1系列方法GB/T9932－1988（卡特比勒1H2法）GB/T9933—1988（卡特比勒1G2法）L-1系列方法SH／T0265—1992（卡特比勒1G2法）MS程序试验方法SH／T0512—1992汽油发动机润滑油低温锈蚀评定法（MS程序ⅡD法）SH／T0513－1992汽油发动机润滑油高温氧化和磨损评定法（MS程序ⅢD法）SH／T0514－1992汽油发动机润滑油低温沉积物评定法（MS程序ⅤD法）SH／T0515—1992EQC汽油发动机润滑油性能评定法（MS程序Ⅱ、Ⅲ、ⅤD法）SH／T0516—1992EQD汽油发动机润滑油性能评定法（MS程序Ⅱ、Ⅲ、ⅤD法）皮特试验方法SH／T0264－1992发动机润滑油高温氧化和轴瓦腐蚀试验评定法（皮特W-1法）SH／T0263—1992发动机润滑油高温氧化和轴瓦腐蚀试验评定法（皮特AVB法）第三十五页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.4国内外发动机油的分类和规格

发动机油分类包括按黏度分类和按使用性能分类，国际上广泛采用美国汽车工程师协会(SAE)黏度分类法和美国石油协会

(API)使用性能分类法。

4.4.1发动机油的SAE黏度分类

1911年，美国汽车工程师协会（SocietyofAutomotiveEngineers，简称SAE）制订了发动机润滑油黏度分类法，中间曾几次修改，目前执行的是SAEJ300－2000《发动机润滑油黏度分类》，如表5-1所示。该标准采用冬季用油（含字母W）和夏季用油（不含字母W）两组系列黏度等级号划分，前者以最大低温黏度、最高边界泵送温度和100℃时的最小运动黏度划分；后者仅以100℃时的运动黏度划分。第三十六页，共七十页，编辑于2023年，星期五冬用发动机油黏度等级以6个含W的低温黏度级号（0W、5W、

10W、15W、20W和25W）表示；夏用发动机油黏度等级以5个不含

W的100℃的运动黏度级号（20、30、40、50和60）表示。按美国汽车工程师协会（SAE）黏度分类的发动机油，还有单黏度级和多黏度级（稠化机油）之分。只能满足低温或高温一种黏度级别要求的发动机润滑油，称为单黏度级发动机润滑油。而既能满足低温工作时黏度级别要求，又能满足高温工作时黏度级要求的发动机润滑油，称为多黏度级发动机润滑油。多级油是由一些经黏度指数改进剂调配，具有多黏度等级的内燃机油，其低温黏度小，100℃运动黏度较高。目前多级油主要有：5W/20、5W/30、10W/30、15W/40、

20W/40。牌号标记的分子5W、10W、15W、20W等表示低温黏度等级，牌号标记的分母20、30、40等表示100℃时的运动黏度等级。第三十七页，共七十页，编辑于2023年，星期五SAE粘度等级在相应温度下的最大黏度/Pa.s边界泵送温度℃最大稳定倾点/℃100℃运动粘度/（mm2/s）最小最大OW3.25(3250),-30-353.85W3.5(3500),-25-30-353.8l0W3.5(3500),-20-25-304.115W3.5(3500),-15-205.620W4.5(4500),-10-155.625W6.0(6000),-5-109.3205.6低于9.3309.3低于12.54012.5低于16.35016.3低于21.96021.8低于26.1

发动机油SAE粘度分类第三十八页，共七十页，编辑于2023年，星期五

市场上常见的几种发动机润滑油

例如5W/30，其含义为一种多黏度级发动机润滑油，这种油在低温使用时符合SAE5W黏度级；在100℃时运动黏度符合SAE30黏度级。可见多级油可以四季通用。第三十九页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.4.2API使用性能分类法：

30年代后期，由于发动机功率增大、体积减小、结构趋于紧凑、热负荷增加，屡屡出现粘环、铜铅合金轴承腐蚀，以及机油迅速变质等与润滑油性能有关的故障，为解决这些问题开始发展各种添加剂来提高机油的使用性能。发动机润滑油API使用性能分类开始于1947年，当时只将发动机润滑油分为普通、优质和重负荷3个级别。1970年，美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute，简称API）、美国汽车工程师协会（SAE）和美国材料试验协会（AmericansocietyforTestingandMaterials，简称ASTM），共同提出了发动机润滑油的使用性能必须通过规定的发动机试验来确定，即API使用性能分类法。后来经过多次修订、补充，根据油品的性能和使用场合不同，把机油分为S系列（汽油机系列，SERVICESTATIONCLASSIFICATION，即加油站分类），迄今有SA、SB、SC、SD、

第四十页，共七十页，编辑于2023年，星期五

SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等级别；

C系列（柴油机系列，COMMERCIALCLASSIFICATION，即工商业分类），迄今有CA、CB、CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4

等级别，各个级别机油的性能特点、适用场合及试验方法和标准均有许多详细的规定，此分类法也称为质量分类或性能分类。划分发动机润滑油等级的宗旨：按照发动机润滑油强化程度和工作条件的苛刻程度来划分发动机润滑油的等级，以保证润滑油的使用性能。以上两个系列的各级油品质量除应符合各自规定的理化性能要求外，还必须通过规定的发动机试验。

API使用性能分类法今后将随着发动机和发动机润滑油技术的发展，还会循序渐进地增加新级别的油品。

第四十一页，共七十页，编辑于2023年，星期五

汽油机油的使用性能分类API级特性和使用场合SA用于运行条件非常缓和的老式发动机，该品不含添加剂。SB用于中等运行条件下老式汽油机。加少量的抗氧化剂，具有轻微的抗氧化能力和抗磨能力。SC用于1964～1967年设计生产的汽油机，具有清洁性和防蚀性。SD用于1968～1971年设计生产的汽油机，具有比SC级更好的清洁性和防蚀性。可代替SC。SE用于1972年以后设计生产的汽油机，具有比SD级更好的清洁性和防蚀性，并具有高温抗氧化性。可代替SD或SC。SF用于1980年以后设计生产的汽油机，具有比SE级更好的抗磨、防蚀、清洁性和高温抗氧化性。可代替SE、SD或SC。

SG用于1989年以后设计生产的汽油机具有比SF级更好的抗磨、防蚀、清洁性。可代替SF、SE或SD。SH用于1994年以后生产的轿车和轻型货车的汽油机，具有比SG级更好的抗磨、清洁性和高温抗氧化性。可代替SG。SJ用于1997年以后生产的轿车和轻型货车汽油机，具有比SH级更好的清洁性和高温抗氧化性，并具有更长的使用寿命。可代替SH。第四十二页，共七十页，编辑于2023年，星期五

柴油机油的使用性能分类API级特性和使用场合CA用于燃料含硫量低的轻负荷柴油机。具有防止轴承腐蚀和高温沉积物的性能。CB用于1949～1960年生产的燃料含硫量高的中等负荷、非增压的柴油机。在使用高硫含量燃料的情况下，具有防止轴承腐蚀和高温沉积物的性能。CC用于1961年以后生产的中、高负荷的柴油机和高负荷汽油机。对柴油机具有控制高温沉积物和轴承腐蚀的性能；对于汽油机，具有防锈、抗腐和防止高温沉积物的性能。可代替CA、CB。CD用于需要高效控制磨损和沉积物或使用高硫含量的柴油机，具有优良的防止高温沉积物和抗腐蚀性，具有防止轴承腐蚀的性能。可代替CC。CD-2用于1985年以后设计生产的要求高效控制磨损和沉积物的重负荷二冲程柴油机。具有高效控制磨损和沉积物的性能。可代替CD。CE用于1983年以后设计生产的低速高负荷和高速高负荷低增压和增压式柴油机具有优良的防止高、低温沉积物、抗磨和抗蚀性。可代替CD或CD-2。CF-4用于1991年以后设计生产的重负荷柴油机，符合1991年美国排放法规，具有优良的防止高温沉积物、抗磨和防止轴承腐蚀的性能。可代替CE。CG用于1995年以后生产的高速四冲程柴油机，符合1994年美国排放法规，具有更好的防止高温沉积物和控制磨损的性能。（适用于增压柴油机）第四十三页，共七十页，编辑于2023年，星期五4.4.3发动机润滑油的规格

在我国现行的有关标准中，GB11121－2006《汽油机油》规定了SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等九个级别的汽油机油规格。GB11122－2006《柴油机油》规定了CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4等六个级别的柴油机油规格。1.汽油发动机润滑油的规格、使用性能及技术要求GB11121－2006《汽油机油》中包括SE、SF、SG、SH、GF-1、SJ、GF-2、SL和GF-3等九个汽油机油品种。本教材以SE、SF级油为例列出了汽油机油的黏温性能要求、模拟性能和理化性能、发动机试验要求。分别见表5-8、5-9、5-10。2.柴油发动机润滑油的规格、使用性能及技术要求GB11122－2006《柴油机油》中包括CC、CD、CE、CF-4、CH-4和CI-4等六个柴油机油品种。本教材以CC、CD级油为例列出了柴油机油的黏温性能要求、模拟性能和理化性能、发动机试验要求。分别见表5-11、5-12、5-13。第四十四页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.5发动机润滑油的选用4.5.1发动机润滑油的选择

选挥合适的发动机润滑油是保证发动机正常工作、延长其使用寿命的重要条件。发动机润滑油的选择应遵循一定的原则，即应兼顾使用性能级别和黏度级别两个方面。首先应根据发动机结构特点、发动机工况和技术状况，确定其合适的使用性能级别，然后再根据发动机使用的外部环境温度，选择该质量等级中的黏度等级。1.使用性能级别的选择发动机润滑油使用性能级别，主要根据发动机的结构特性、工作条件和燃料品质来选择。汽油发动机润滑油的使用性能选择时，应注意汽油发动机工况的苛刻程度和进排气系统中的附加装置及生产年代。第四十五页，共七十页，编辑于2023年，星期五

汽油发动机润滑油使用性能级别的选择一般应考虑如下具体因素：（1）选择发动机润滑油压缩比、排量、最大功率、最大扭矩。（2）发动机润滑油负荷，即发动机润滑油功率（kW）与曲轴箱机油容量（L）之比。（3）曲轴箱强制通风、废气再循环等排气净化装置的采用对发动机润滑油的影响。（4）城市汽车时开、时停等运行工况对生成沉积物和发动机润滑油氧化的影响等。下表列出了部分汽油车发动机的技术特征和要求的汽油机油规格第四十六页，共七十页，编辑于2023年，星期五汽车型号发动机型号结构特征功率（kW）（r/min）扭矩（N•m）（r/min）排量（L）压缩比汽油机油规格解放CA1092CA610299/3000373/1200~14005.566.75或7.2SD30或SD10W/30东风EQ1092EQ6100-1改进型99/3000353/1200~16005.427.0SD30或SD10W/30上海桑塔纳2000闭环电控多点喷射72/5000150/31001.89.0VW50000（改良机油）或SF捷达CLL-4水冷汽油机53/5200121/25001.5958.5VW50101或SF红旗CA7220ECA488系列电控多点喷射73.5/5200170/2800~32002.1949.0SF10W/30或SF15W/40雪佛兰VIN-L125/4800300/32003.88.5SG或SH部分汽油车发动机的技术特征和要求的汽油机油规格第四十七页，共七十页，编辑于2023年，星期五

柴油发动机润滑油使用性能级别的选择主要依据发动机润滑油的平均有效压力、活塞平均速度、机油负荷、使用条件和柴油含硫量等因素。发动机的平均有效压力、活塞平均速度等反映发动机的强化程度，用强化系数表示。

强化系数与柴油发动机润滑油使用性能级别的关系如下表所示。

柴油机的强化程度对柴油发动机润滑油使用性能级别的要求柴油机的强化程度强化系数要求的柴油发动机润滑油使用性能级别高强化大于50CD或CE中强化30~50CC低强化小于30CA（废除）或CB（废除）第四十八页，共七十页，编辑于2023年，星期五部分柴油车发动机的技术特性和要求的柴油机油规格汽车型号发动机型号结构特征缸径×行程（mm）排量（L）压缩比最大功率（kW）/（r/min）最大扭矩（N·m/（r/min）柴油机油规格解放CA1091K2CA6110Aω形燃烧室110×1206.84217103/2900392/1800~2000CC南京依维柯8140.27S8140.27涡轮增压93×922.4991876/3800230/2200CD黄河1181C13X6135135×1401216.5154.4/2100785/1300CC或CD斯太尔1491WD61567/77ω形燃烧室，增压中冷型126×1309.716206/24001070/1400CD15W/40太脱拉815-2T3A-929-1610缸，V型排列，ω形燃烧室120×1401616.6210/22001030/1400相当于CD①第四十九页，共七十页，编辑于2023年，星期五2.黏度级别的选择选择发动机润滑油的黏度级别主要是根据气温、工况和发动机润滑油的技术状况。黏度是评价发动机润滑油品质的一个重要指标。它的大小直接影响发动机润滑油的减磨、降温、清洁、除锈、防尘、吸收振动和密封等作用。发动机润滑油黏度选用要适当，一般要遵循以下原则：1）机油黏度的选择主要是根据工作地区的环境温度、发动机工况和发动机的技术状况选用适宜黏度等级的发动机润滑油，以保证零件正常润滑。2）机油的黏度要保证发动机在低温条件下容易起动，在热状态下又能维持足够的黏度以保证正常润滑。3）机油黏度的选择与发动机的技术状况有关。新发动机应选择黏度较小的机油；磨损严重的发动机应选择黏度较大的机油。第五十页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4）从工况方面考虑，重载低速和高温下应选择黏度较大的发动机润滑油；轻载高速应选择黏度较小的发动机润滑油。5）应尽量选用黏温特性好、黏度指数高的多级油。多级油使用温度范围比单级油宽，具有低温黏度油和高温黏度油的双重特性。如5W/30多级油同时具有5W、30两种单级油的特性其使用温度区间由5W级油的-30～-10℃和30级油的0～30℃组合成-30～30℃。我国北方地区冬季气温低，应选用低黏度机油，以保证发动机易于启动，减少零部件磨损。

发动机润滑油黏度级别选择可参考下表。第五十一页，共七十页，编辑于2023年，星期五

各级机油的适用地区粘度级别适用的气温范围℃季节我国地域

30-10～30夏季东北西北

40-5～40夏季全国各地

500～50夏季南方

5W/30-30～30冬夏通用东北西北

5W/40-30～40冬夏通用东北西北

10W/30-25～30冬夏通用华北中西部

10W/40-25～40冬夏通用华北中西部

15W/40-20～40冬夏通用华北中西部

20W/50-15～50冬夏通用黄河以南长江以北也就是说，5W的润滑油可以用于空气温度不低于-30摄氏度的环境中，其余以此类推。第五十二页，共七十页，编辑于2023年，星期五4.5.2发动机润滑油的使用1.对发动机润滑油作出合理选择后，必须依据规定对其加以正确使用。为此，在使用中应注意以下几个方面：1）使用中要注意润滑油颜色、气味的变化，有条件者可以定期检查润滑油的各项性能指标，一旦发现颜色、气味以及性能指标有较大变化，应及时更换，不应教条地照搬换油期限。2）换油时应采用热机放油方法。3）加注发动机润滑油要注意适量。4）要定期检查清洗发动机润滑油滤清器，清理油底壳中的脏杂物。5）要避免不同牌号的发动机润滑油混用，以免相互起化学反应。6）选购时，应尽可能地购买有影响、有知名度的正规厂家的发动机润滑油，要特别注意辨别真假，确保润滑油的品质。第五十三页，共七十页，编辑于2023年，星期五2.发动机润滑油使用中存在的主要问题归纳出了使用八忌：

1）忌选用黏度偏高的润滑油2）忌随意选择代用油品3）忌使用中只添不换4）忌把润滑油颜色变黑作为更换润滑油的主要依据5）忌润滑油加注量过多6）忌不了解发动机的结构特点选择润滑油7）忌贮存、使用中混入水分8）忌选用劣质胃牌润滑油第五十四页，共七十页，编辑于2023年，星期五

4.6发动机润滑油的质量与更换4.6.1发动机润滑油的质量

为减缓发动机润滑油变质的时限，使其尽可能在一个良好的质量指标下较长时间地工作，延缓其换油期，必须对使用者提出以下几点基本要求：①根据发动机润滑油型号及其工作环境温度，选择合适的使用性能级别和黏度级别的发动机润滑油。②发动机润滑油技术状况和使用情况正常。③根据有关规定对汽车进行强制维护。4.6.2发动机润滑油的更换发动机润滑油的更换依据以下三条原则：一是根据车辆的行驶里程（或发动机润滑油的工作时间）确定，称为定期换油；二是根据发动机润滑油的使用性能降低程度确定，称为按质换油；三是采用在发动机润滑油油质监测下的定期换油。第五十五页，共七十页，编辑于2023年，星期五1.定期换油定期换油就是按行驶里程或使用时间对发动机润滑油使用性能变化的影响规律来换油。换油期依据发动机润滑油使用性能变化的影响规律来确定。换油期与发动机润滑油使用性能级别、发动机技术状况和运行条件有关。德国大众汽车为7500～10000公里，但随着发动机制造技术的不断提高，德国一些汽车公司生产的最新一代轿车，换油周期已经提高到3万公里。国内生产的多数轿车是7000公里换一次机油。影响换油周期因素：①低气温要勤换油，车辆如果在气温低于－20℃的地区行驶应缩短换油周期。②多尘天气，如果连续在多尘地区行驶，即使使用高品质的润滑油，还是5000公里更换为好。汽油发动机润滑油参考换油里程如下表所示：第五十六页，共七十页，编辑于2023年，星期五部分汽车发动机油的参考换油里程汽车型号参考换油里程（×104km）解放CA1092东风EQ1092北京切诺基上海桑塔纳LX和上海桑塔纳2000富康奥迪捷达红旗CA7200E、红旗CA7220E皇冠（CROWN）3.0凌志（LEXUS）LS400凯迪拉克（CADILAC）雪佛兰（CHEVROLET）奔驰（BENZ）560南京依维柯8140.27S0.80.80.60.750.750.750.750.750.75或6个月0.75或6个月0.5或6个月0.5或6个月0.75或6个月0.7或6个月第五十七页，共七十页，编辑于2023年，星期五

下表列出了GB/T7607－2002《柴油机油换油指标》的附录A中规定的部分柴油发动机润滑油参考换油里程或换油期。

柴油发动机润滑油参考换油里程或换油周期车辆或机型柴油机型号强化系数使用油品使用条件换油里程或换油期/km黄河JN1172（JN162）黄河JNl173（JN163）解放CA15K五十铃TXD50五十铃NPR595X61306130Q6100ADA-1204BD13.93.94.23.94.4CC3、4级路面12000～1500012000～15000200008000～100008000～10000黄海DD6112NAX61303.9SD/CC、SE/CC3、4级路面12000太脱拉T815-2金龙XMQ6100T3A-930-606BT5.94.04.8SF/CC3、4级路面100005000第五十八页，共七十页，编辑于2023年，星期五2.按质换油此原则是依据对能够反映在用发动机润滑油质量的一些有代表性理化指标的测试评定，来作出是否换油的决定。在用发动机润滑油中有一项指标达到换油指标时应更换新油。现行的在用发动机润滑油换油指标国家标准有GB/T8028－1994《汽油机油换油指标》和GB/T7607－2002《柴油机油换油指标》。第五十九页，共七十页，编辑于2023年，星期五GB/T8028－1994《汽油机油换油指标》项目换油指标试验方法L-EQBL-EQCL-EQDL-EQE100℃运动黏度变化率（％）超过±25±25±25±25GB/T265GB/T11137水分（％）大于0.20.20.20.2GB/T260闪点（开口）/℃低于单级油165多级油150单级油165多级油150单级油165多级油150单级油165多级油150GB/T267GB/T3536酸值增加值/mgKOH·g-1大于2.02.02.02.0GB/T7304铁含量/mg·kg-1大于250250200150SH/T0197SH/T0077正戊烷不溶物（%）大于1.51.51.52.0GB/T8926A法第六十页，共七十页，编辑于2023年，星期五3.在油质监测下的定期换油这种方法在规定了发动机润