内燃机油/发动机油（Engine Oil）

一、概述

　　润滑油主要分为两大体系：一是内燃机油，二是工业用油 。内燃机油主要包括：车用油、船用油、航空发动机油、以及燃气发动机油等。内燃机油的粘度的测定是以100℃为基准，工况苛刻，更新换代快，使用量占润滑油耗量的一半以上；工业用油包括钢厂、矿山、炼油化工、以及机械加工等行业的设备用油。工业用油的粘度测定是以为40℃为基准，工况相对简单，但关键机组要求长周期运行（4-5年），所以对润滑油品质和运行维护要求很高。

二、内燃机油作用

　　内燃机内有许多相互摩擦运动的金属表面，这些部件运动速度快、环境差，工作温度可达400℃至600℃。在这样恶劣的工况下面，只有合格的润滑油才可降低内燃机零件的磨损，延长使用寿命。内燃机油的七大作用：

2.1 润滑作用

　　内燃机一般有7%的燃烧能量消耗在摩擦损失上，其中活塞环与缸套间的损失约占3%，而柴油机在摩擦损失上消耗约占10%，其中直喷式柴油机活塞环与缸套间的损失约占6%~7%。内燃机运转时，重要的摩擦部件有曲轴与曲轴瓦、连杆与连杆轴瓦、活塞环与缸套、凸轮与挺杆等。内燃机油最重要的作用是在所有运动部件表面形成保护膜以减少摩擦，从而避免内燃机部件的磨损。内燃机的全部摩擦损失是机械有效功率的30%左右，改善摩擦副的润滑状态，减少摩擦损失，对提高内燃机的燃料经济形势十分重要。

2.2 冷却作用

　　燃料燃烧后产生的热量，不能全部转化为机械能。一般内燃机的热效率只有25%~40%，其余除消耗于摩擦外，还通过内燃机散热以及排气系统而进人大气。冷却内燃机的工作只有60%是通过冷却液或空气进行，其余须靠内燃机油来冷却。事实上，冷却系统只冷却了内燃机的上部，即汽缸盖、汽缸套和配气系统，而主轴箱、连杆轴承、摇臂及其轴承、活塞和其他在发内燃下部的部件，主要靠内燃机油冷却。其中润滑油冷却带走的热量为6%~14%。

2.3 清洗清洁

　　内燃机特别是高强度内燃机中，汽缸壁、活塞及活塞环表面的润滑油受到空气、燃烧气高温及金属的催化作用，必然要发生不同程度的分解、氧化、缩聚，生成大分子化合物。这些化合物与外来杂质、烟灰及炭粒结合在一起沉淀到活塞及活塞环表面,严重影响润滑油的润滑、冷却和密封作用。通常把燃烧室、活塞顶部、活塞环槽、气口或排气阀等处形成的一种坚硬炭质称为积炭。把由于受到高温作用而沉积在活塞裙部、汽缸套壁及轴承等处的一种硬而韧、有光泽的氧化物漆状薄膜称漆膜。把沉淀在曲轴箱边盖、油底壳及过滤器等温度较低部位的不溶于油的堆积物叫油泥。积炭、漆膜及油泥统称为沉积物。 
　　内燃机油能清洁内燃机也是非常重要的。烟灰、粉尘、酸性物质以及水分形成油泥和凝胶在内燃机部件间堆积，会阻碍内燃机的正常工作，造成磨损。油泥沉积在油泵的滤网上，会破坏系统正常供油。活塞环聚积漆膜会发生黏环，影响内燃机功率。 
　　内燃机油中含有清净分散剂，这些物质可以使油泥和其他沉积物分散成很细小的颗粒，悬浮在油中，从而防止油泥和漆膜的沉积，保护零部件的清洁。另外，内燃机油对生成的油泥、漆膜以及磨损的金属、空气带进的尘埃等，具有清洗作用，并将其带走，经过粗、细滤清器将有害物质除去，从而保证内燃机的正常运行。

2.4 密封作用

　　内燃机油能形成约25μm的不均匀油膜，油膜虽然不厚，但足以形成一密封膜防止内燃机功率的损失。活塞环与缸套、活塞环与环槽之间都有一定的间隙，而且表面又有微小的凹凸不平。如果活塞运动时，间隙得不到密封，燃气就会通过间隙窜人曲轴箱内，使燃烧室压力降低，从而使内燃机功率降低。 

2.5 防锈和抗腐蚀作用 

　　内燃机的腐蚀来源于水、酸、空气和润滑油的氧化产物。水是燃料的燃烧产物，硫酸是燃料中硫的氧化产物，盐酸和氢溴酸是含铅汽油铅携出剂的燃烧产物。内燃机油在润滑过程中，由于温度、空气、金属的影响，自身也会氧化生成具有腐蚀作用的酸性物质，这些有害物质能加剧活塞环、钢套和轴瓦金属的腐蚀。 
　　对于锈蚀来说，水是主要因素。每升燃料内燃机里燃烧可生成1L以上的水。在寒冬季节，内燃机冷启动虽然大多数水以蒸汽形式排出，但还有一些水凝结在汽缸壁或经过活塞环进入曲轴箱，由于水的作用而使内燃机部件生锈。 
　　内燃机油中含有防腐和防锈作用的添加剂，使油品具有中和酸和增溶酸的能力，以及抗氧化和防锈能力，从而使内燃机油具有防锈和抗腐蚀作用。

2.6 减震缓冲

　　当内燃机气缸口压力急剧上升，突然加剧活塞、活塞屑、连杆和曲轴轴承上的负荷很大，这个负荷经过轴承的传递润滑，使承受的冲击负荷起到缓冲的作用。

2.7 抗磨

　　擦面加入润滑剂，能使摩擦系数降低，从而减少了摩擦阻力，节约了能源消耗，减少磨损：润滑剂在磨擦面间可以减少磨粒磨损、表面疲劳、粘着磨损等所造成的摩损。

三、内燃机油分类及性能

3.1 分类及性能

3.1.1 车用机油

　　GB/T 28772《内燃机油分类》参考美国石油协会API 1509《发动机油许可证和认证制度》和美国汽车工程师协会标准SAE J183《发动机油性能及发动机使用分类》规定了汽车用及非道路用内燃机润滑油，主要包括：汽油机油、柴油机油和农用柴油机油。

1. API 1509将机油分为：（1）汽油机油：SA、SB……SN；（2）柴油机油：CA、CB……CF。等级依次升高。
2. ILSAC将机油分为：（1）汽油机油：GF-1、GF-2……GF-5；（2）柴油机油：CF、CF-2、CF-4、CG-4、CH-4、CL-4、CJ-4。等级依次升高。
3. SAE J183结合上述两个分类分级标准。
4. ACEA-2021 将机油分为A、B、C两个系列。A代表汽油机油、B代表柴油机油、C代表兼容汽油机油和柴油机油。后面更数字1、2、3，数字越大等级越高。

　　API 1509、ILSAC、ACEA认证，分类及性能对应关系请参考《API ACEA ILSAC 机油认证标准》一文。

3.1.2 车用燃气发动机油

　　燃气发动机油按照硫酸盐灰分的含量分类，可分为4种: ①无灰型，硫酸盐灰分<0.1%，TBN 1 ~3 mgKOH/g；②低灰型，硫酸盐灰分0.1% ~0.5%，TBN 3~ 6 mgKOH/g；③中灰型，硫酸盐灰分0.6%~1.4%, TBN 6 ~12 mgKOH/g；④高灰型，硫酸盐灰分>1.4%, TBN >13mgKOH/g。
　　目前，国内外还没有有关天然气发动机油的统一标准，因而也没有台架评定的方法。国外OEM(原始设备制造商)燃气发动机油产品标准：(1)美国Cummins(康明斯)、DDT、 Caterpillar(卡特彼勒)等。(2)欧洲燃气发动机油标准包括MB DO Brasil、Daimler Benz(戴姆勒·奔驰)、Volvo(沃尔沃)、Scania(斯堪尼亚)、Man(曼)等。国内被广泛接受认可的商用车天然气发动机油，通常为低灰燃气发动机油。中国汽车工程学会对此提出的建议指标(SAE-China J2901. 1-2010)。技术指标请参考《润滑油品选用指南丛书 车辆与船舶润滑油选用指南》一书。

3.1.3 内燃机车发动机油（燃气火车机油）

　　GB/T 17038-1997《内燃机车柴油机油》参照美国机车维修者协会(LMOA)的内燃机车柴油机油的典型数据、柴油机油国家标准(GB 11122-1997)和美国通用电器公司(GE)的内燃机车柴油机油的有关技术要求，并根据我国实际情况制定的。

3.2 粘度分级

　　GB/T 14906等同采用SAE J300《发动机油粘度分级标准》，将发动机油粘度分为含字母w和不含字母w两组。含字母w（Winter：冬季）的一组单级内燃机油是以低温启动黏度、低温泵送黏度和100℃时运动黏度划分黏度等级；不含字母w的一组单级内燃机油是以100 ℃时运动黏度和150 ℃时高温高剪切黏度划分黏度等级。

3.2.1 内燃机油黏度分类

3.2.2 SE、SF质量等级汽油机油和CC、CD质量等级柴油机油以及农用柴油机油黏度分类

　　更多润滑油分类标准请参考分类标准清单。

四、内燃机油基本性能

　　详见《汽车发动机油基本性能》一文。

五、内燃机油产品标准

　　我国非等效采用美国汽车工程师协会标准SAE J183《发动机油性能及发动机使用分类》、SAE J300《发动机油黏度分类》、ASTM D4485《发动机油性能规格标准》和美国军用标准MIL-PRF-《战斗/作战装置用内燃机润滑油性能规范》，制定了GB 11122《柴油机油》和GB 11121《汽油机油》，技术要求详见标准。

六、内燃机油常见使用问题及对策

　　详见《汽油机润滑故障和对策》和《柴油机润滑故障和对策》。

　　更多信息请参考《润滑油品选用指南丛书 车辆与船舶润滑油选用指南》一书。