汽车润滑油相关知识综述

目前汽车使用的发动机 主要是往复式内燃机。根 据每一工作循环所需活塞 行程数可分为二冲程发动 机和四冲程发动机两类， 根据所用燃料不同主要分 为汽油发动机和柴油发动 机两种。汽油机和柴油机 工作原理上的主要区别在 于以下两个方面。 1. 混合气的形成不同 ：柴油混合气的形成是在 气缸内部进行的，而汽油 机的混合气是在化油器内 准备完毕，然后被吸入气 缸的。 2. 混合气的着火方式 不同：柴油机混合气靠压 缩自燃，所以叫压燃式发 动机；汽油机混合气则是 由电火花强制点火，因此 称为点燃式发动机。 柴油机于汽油机各有自己的特点。汽油机具有转速高（目前轿车 用汽油发动机转速可达5000人r/min，货车用的达4000r/min）、轻便 、工作时噪音小、起动容易等优点；不足之处是燃料消耗较高，经济 性差。而柴油机压缩比可高达1:20,热量利用称度较高，燃料消耗率比 汽油机平均少30%，经济性好；柴油机坚固耐用，没有点火装置，所 以故障较少，保养容易，工作可靠。不足之处在于气缸内压力比较高 ，对机件的刚度和强度要求较高，体积和重量较大，制造成本比较高 ，运转时噪音较大，而且转速比汽油机低（一般转速最高为 25003000r/min）、制造和维修费用也较高。柴油机多用于载重汽车 等重负荷汽车上，而汽油发动机多用于轿车、客车、轻型载重汽车等 结构轻巧的汽车上。 活塞式内燃机发动机需要经常加以润滑的部件为气缸 壁，活塞与活塞环、主轴承、连杆轴承、凸轮轴承、活塞 销以及其他活动机构。现在广泛采用的是激溅与油泵压力 同时供油的复式润滑装置。激溅式润滑是利用发动机工作 时运动零件飞溅的油滴来润滑摩擦表面，通常用于负荷较 小的运动表面，如气缸壁、凸轮轴上的轮和气门挺杆等。 压力润滑是以一定压力把润滑油强制输送到运动部件的表 面，形成一定厚度的薄膜，减少摩擦，通常用于负荷大、 运动速度高的运动部件表面，如曲轴主轴承，连杆轴承， 气门摇臂等。 对发动机润滑油的要求 汽车内燃机油的作用与一般内燃机油相似，要起到润滑、冷却、 洗涤、密封、防锈、消除冲击负荷等多种作用。由于汽车内燃机与一 般内燃机又有不同之处，因此对汽车发动机润滑油提出了更高的要求 ，主要有以下几个方面： Ø 具有良好的热氧化安定性 Ø 适宜的粘度和良好的粘温性能 Ø 清净分散性好 Ø 良好的润滑性 Ø 良好的酸中和性能 Ø 良好的抗泡沫性 1.具有良好的热氧化安定性 汽车发动机润滑油在循环工作过程中，经常不断地与各种合金部 件接触，这些金属对润滑油的氧化起着催化的作用。发动机工作时润 滑油的温度是很高的，汽油发动机燃烧室在开始压缩时的温度在310 400，而燃烧终了时达到25002800，气缸壁的平均温度约为 200250，活塞各部位的温度在120420之间。这些部位的润滑 油处于高温，并经常呈薄膜状态，所以容易被燃烧或发生热裂化、氧 化变质。轴承曲轴箱中的润滑油虽然温度较低，但与空气广泛接触 也容易氧化变质。 润滑油发生氧化会在发动机内生成含炭沉积物。含炭沉积物根据 发动机中各区域的温度和工作条件的不同分为积炭、漆膜、油泥三类 。积炭是热的不良导体，厚度有时可达几毫米，当燃烧室壁和活塞顶 被积炭充满时，燃烧产生的热不能及时导出，导致部件温度升高，会 造成燃油的早燃、爆燃而破坏发动机的正常工作。 平时应加强对润滑系统的保养维护，提高过滤器的作用性能，及 时除去这些作为乳状液稳定剂的物质或杂质，减少它们对润滑油的氧 化催化作用。为提高汽车发动机润滑油的氧化安定性，加入抗氧化添 加剂是必不可少的。 2.适宜的粘度和良好的粘温性能 如果汽车内燃机润滑油的粘度过低，就不能形成良好的油膜来保 证润滑，而且密封性也差，会造成磨损加大和功率下降。但粘度过大 则流动性能差，进入机件摩擦面所需时间长，会使机件磨损加大，清 洗和冷却效果变差。因此应根据工作温度及负荷选择合适粘度的润滑 油。由于汽车内燃机油要在很宽的温度范围（40300）内工作 ，并有足够的粘度保证润滑，因此要求润滑油有良好的粘温特性 ，而对通用型多级润滑油的粘温性能要求更高，一般都是在低粘 度矿物油中加入粘度指数改进剂来改善润滑油的粘温特性的。为 保证正常起动和运转，汽车内燃机油的倾点一般要求低于使用环境最 低温度5以上。 3.清净分散性好 由燃烧室漏出的气体中，未燃烧的燃油、有机酸、烟、水分、含 硫活氮的氧化物都会进入曲轴箱并混到润滑油中。而润滑油在高温条 件下也会产生各种氧化物，这些产物与零件磨损产生的金属粉末混在 一起形成油泥沉淀物，其量少时会在油中悬浮，量大时会从油中析出 。油泥不仅会使滤清器和油空被堵塞，也使油耗增加、发动机功率下 降。为此要在润滑油中加入清净分散剂以防止油泥在活塞环槽中沉积 ，并稳定悬浮分散在油中。柴油发动机由于燃烧温度高导致在活塞环 槽中形成漆膜严重，油中应多使用清净性能好的金属型清净剂，而汽 油发动机中，因水分乳化在油中形成油泥使主要的，为防止油泥引起 的润滑油路堵塞，汽油机油中应多使用无灰型分散剂。 4.良好的润滑性 汽车内燃机的滑动轴承承受着很大的负荷，如汽油机 的主轴承负荷达510MPa，柴油机轴承负荷达10 20MPa，因此在高负荷和极压条件下，汽车内燃机油必须 有良好的油性和极压性，才能保证正常使用。 5.良好的酸中和性能 润滑油氧化和燃料的不完全燃烧产生的有机酸对金属 部件有腐蚀作用，特别蚀重型载重汽车柴油机使用的燃料 中含硫量高，硫燃烧后形成的硫酸对金属的腐蚀性更强， 为中和酸性物质，要加入碱性的清净分散剂以抑制腐蚀。 6.良好的抗泡沫性 由于在油底壳中曲轴的强烈搅动和进行飞溅润滑的结 果，汽车发动机润滑油很容易产生泡沫，而汽车发动机润 滑油中使用的添加剂大多数蚀极性物质，它们也使油容易 产生泡沫，为此，汽车发动机润滑油中要加入抗泡剂。 汽车底盘用润滑油 汽车底盘各部位使用的润滑油主要使齿轮油和液压油 。车用齿轮油主要用于润滑汽车的传动机构如变速箱差速 器、前后桥齿轮转向器等。利用液体压力作液体传动所 用的油称为液压传动油（简称液压油），而把利用液体动 能作为液力传动所用的油称为液力传动油。这两类油在汽 车上都有广泛的应用。此外还有一些特殊的静压液压系统 使用的液压油，如汽车液压刹车液减震器用的减震器油 等也属于汽车润滑油。下面分别对这些润滑油的性能加以 介绍。 一、车用齿轮油 1. 汽车的传动机构和转向机构 传动机构使发动机和汽车驱动车轮之间的动力传动装置，即通过离合 器、变速箱、传动轴、主减速器、差速器和半轴将发动机产生的动力 传给驱动车轮的装置。汽车传动系统的主要功能使减速和变速、使汽 车倒向行驶、必要时中断动力传递、保证汽车正常转向等。 2.汽车齿轮的润滑特点 齿轮传动时机械工程中最基本的组成部分。绝大部分机械装置都 时靠这种方式传递动力运动。汽车传动机构和转向机构中的变速器 、转向器、后桥齿轮箱等都是采用齿轮传动的。通常把用于汽车变速 器后桥齿轮传动机构及转向机构的润滑油称为车用齿轮油，而把用于 自动变速器的润滑油称为自动变速器油。 车用齿轮油的主要功能时减少齿轮及轴承的摩擦与磨损、加强摩 擦表面的散热作用、防止机件发生腐蚀和锈蚀。齿轮油的主要作用时 通过在齿轮与齿轮之间的接触面上形成牢固的吸附膜和化学反应膜， 保证正常的如何和防止齿面间的胶合。由于汽车齿轮的情况特殊，对 车用齿轮油的性能要求与一般工业齿轮油的要求有所不同。 汽车用齿轮油的工作条件与汽车发动机润滑油 的工作条件有较明显的不同，主要表现在以下两个方面： 齿轮承受的负荷很大，润滑油膜承受的压力也大： 在一般汽车传动装置中齿轮油承受的压力达20003000MPa；在双曲线齿轮上齿轮油承受的压 力可达30004000MPa；在不平坦的路面行驶时，由于剧烈的颠簸造成的撞击和震动会使齿轮承 受的压力更大，因此摩擦面间润滑油很容易挤出造成磨损。 14977 14977 工作温度比发动机润滑油低，但变化范围大： 一般汽车齿轮油工作温度不如内燃机油高，即使在苛刻条件下工作，短时间温度最高也只在 100作用。国外高级轿车因车速较高，齿面间滑移速度大，齿形弯曲而压强大，因此后桥双曲线 齿轮的油温可达160180，由于在传动装置中以后桥主降速齿轮箱工作温度最高，因此对车用齿 轮油进行评定时主要考虑后桥齿轮油温度。因在苛刻条件下使用的齿轮，特别时双曲线齿轮，灰因 摩擦而温度很高，使润滑油吸附膜产生脱附而失去作用，形成摩擦面金属的直接接触，为防止在极 压条件下金属的磨损擦伤，在齿轮油中要添加极压抗磨剂。齿轮油的工作温度使随规则环境和季节 变化而变化的，因此齿轮油的工作温度范围变化是很大的，在寒冷地区冬季要使用低温流动性能好 的齿轮油。 对车用齿轮油的品质要求主要是有良好的油性和极压性。由于齿轮摩擦副的接触应力高，齿轮表 面接触时会发生弹性变形，使齿轮副处于弹性流体动力润滑状态，但由于汽车运行中速度变化大、 回转次数多，使齿轮油易从齿间被挤压出来。因此要求车用齿轮油有良好的油性和极压性。国外使 用的车用齿轮油中极压齿轮油已占绝大多数。对车用齿轮油品质的其他要求还有应具备适当的粘度 、良好的粘温特性、良好的抗热氧化安定性等。 3.车用齿轮油的选用 国外使用较广的汽车用齿轮油都是按SAE粘度等级和API工作条件分级的。 根据性能要求选用齿轮油主要应根据齿轮的类型和使用时的负荷、速度来确 定。如变速箱中齿轮都是正齿轮和斜齿轮，而且负荷和滑移速度不大，因此采用 普通车辆齿轮油即可满足要求。后桥齿轮箱中的主传动齿轮多采用螺旋伞齿轮， 与变速箱中齿轮相比它负荷大、速度高，当处于高负荷状态时应选用含硫磷型极 压抗磨剂的中负荷车辆齿轮油（GL4），这种齿轮油是用石蜡基中性油和聚烯 烃（juxiting）合成油做基础油，加入少量硫磷型极压抗磨剂和防腐剂配成的，其 与API规格中的GL4性能水平相当。而进口汽车和国产较高级的汽车后桥主传 动齿轮都采用双曲线齿轮结构，这种齿轮要求使用极压抗磨剂多的中负荷或重负 荷车辆齿轮油（GL5）才能满足润滑要求。 根据粘度选择齿轮油情况比较复杂，要考虑多种因素的影响，如季节和气温 的影响；齿轮运转速度、工作温度的影响等。一般齿轮油倾点应低于使用环境最 低温度35，运转速度越高的齿轮要求粘度越低。工作时油温越高要求润滑油 粘度越大，以保证油膜有一定厚度不易破裂，但粘度过高会使齿轮咬合部位难以 得到必要的润滑油量，因此选择粘度要适当。汽车齿轮油粘度应满足：在最低工 作温度下的最大粘度能保证汽车不经预热可以顺利起步；在运行的一般工况下齿 轮油内摩擦消耗的功率不应使传动机构的有效功率明显下降；在最高工作温度下 须保证齿轮正常润滑和允许的油耗。 二、汽车制动液（刹车油） 1.汽车制动系统： 汽车制动系统的功能使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车速度保持平稳，以及使停驶的汽车在原地 保持 不动。 汽车制动系统驶由制动器和驱动装置组成的。根据制动的能源不同，把完全靠驾驶员的人力做制动能源的制动 系统叫人力制动系，而完全靠发动机的动力转化成气压或液压形成的势能进行制动叫动力制动系。把兼有人力和发 动机动力进行制动的叫饲服制动。按照制动能量的传输方式分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。 2.汽车制动液（刹车液）的种类和使用： 对汽车制动液的性能要求： 汽车制动液式用于汽车液压制动系统传递压力制止车轮转动的液体。液体具有不可压缩的特性，即在密封的容器中 和充满液体的管路中， 液体受到压力时，会迅速均匀地把压力传到液体各个部分。液压制动比机械制动优越之处在 于：传动压力迅速安全、传递力量均匀、构造简单、使用安装方便、摩擦损失小、工作效率高。 汽车液压刹车系统时汽车重要的安全装置。因此要求刹车液有合适的流动性、粘度随温度变化小，冬季寒冷地区制动液的 使用温度可低 至40以下，因此要求制动液有良好的低温