發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的主要功能
來(lái)源: 管理員 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-07-23 | 1163 次瀏覽
在我們開(kāi)始討論發(fā)動(dòng)機(jī)油的功能以前，我們先來(lái)看看制造四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬材料，然后我們?cè)賮?lái)討論發(fā)動(dòng)機(jī)油的基本功能。
大部分氣缸外套都是黑色的鑄鐵或者用鑄鐵做氣缸襯墊的鑄鋁件。氣缸頭也是鑄鐵或者鑄鋁。液體冷卻通道分布于每個(gè)氣缸，燃燒室的高熱區(qū)域以及氣缸頭的排氣孔周?chē)拈_(kāi)孔�；钊娩X合金制造，曲軸用鑄鐵或者鑄鋼制造。連桿也用鑄鐵制造，不過(guò)賽車(chē)用的連桿是用鋁制造的。
活塞和活塞環(huán)總成沿著鐵氣缸體或鐵氣缸墊滑動(dòng)，產(chǎn)生了占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的摩擦的70%左右的摩擦。其他的高摩擦區(qū)域集中于閥門(mén)傳動(dòng)部件。最少的摩擦產(chǎn)生于連桿和曲軸座之間的軸承。當(dāng)它形成潤(rùn)滑金屬表面時(shí)，我們處理的是鐵和鐵以及鋁和鐵的潤(rùn)滑；鐵的曲軸座和連桿軸承（錫和鉛合金）之間的潤(rùn)滑除外。
與發(fā)動(dòng)機(jī)油相關(guān)聯(lián)的大部分問(wèn)題存在于燃燒的副產(chǎn)品上。這些副產(chǎn)品通過(guò)活塞環(huán)的泄漏進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油中，以及機(jī)油自身由于熱和氧化的作用進(jìn)行的分解。泄漏物是由氮氧化物、各種形式的硫化物、沒(méi)有燃燒的燃油、過(guò)氧化物、水、二氧化碳以及其他物質(zhì)的混合物。這些化學(xué)物品通過(guò)活塞環(huán)，在閥門(mén)的引導(dǎo)下進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。它們相互反應(yīng)，亦和發(fā)動(dòng)機(jī)油發(fā)生反應(yīng)，形成污染物，使得發(fā)動(dòng)機(jī)油轉(zhuǎn)化成使用過(guò)的曲軸箱油。
很重要的是要記住，未使用過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)油轉(zhuǎn)化為使用過(guò)的曲軸箱油是很快的，潤(rùn)滑、冷卻、密封和清潔的功能是由使用過(guò)的曲軸箱油來(lái)完成的。
曲軸箱油的四個(gè)基本功能是：潤(rùn)滑、冷卻、密封和清潔。流體薄膜和邊界潤(rùn)滑防止了摩擦和磨損。將近40%的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻是通過(guò)油路來(lái)完成的，熱量被機(jī)油吸收，并通過(guò)油盤(pán)傳遞給圍繞在油盤(pán)的空氣中去。活塞環(huán)和閥門(mén)的密封防止了泄漏，機(jī)油消耗和壓力損失。保持發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的清潔可以通過(guò)清潔劑、分散劑和氧化抑制劑來(lái)得到。
潤(rùn)滑功能
潤(rùn)滑的定義是減少兩個(gè)表面的摩擦阻力（其中至少一個(gè)表面在運(yùn)動(dòng)）以及保護(hù)兩個(gè)表面不致過(guò)度磨損。為了控制摩擦、磨損和表面損傷，曲軸箱機(jī)油必須能夠完成兩種潤(rùn)滑：液體薄膜潤(rùn)滑以及邊界潤(rùn)滑，當(dāng)液體薄膜不能使兩個(gè)表面分開(kāi)時(shí)，允許金屬與金屬間的接觸。
當(dāng)潤(rùn)滑油附著在發(fā)動(dòng)機(jī)零部件表面時(shí)，液體薄膜潤(rùn)滑依賴(lài)于表面溫度和機(jī)油的粘度。表面越熱，機(jī)油的粘度就越低，機(jī)油薄膜厚度就越薄――就得面對(duì)更嚴(yán)重的金屬-金屬接觸的危險(xiǎn)。
雖然低粘度機(jī)油相對(duì)于高粘度機(jī)油在減少摩擦方面具有更高的效率，但機(jī)油薄膜在增加的負(fù)載下越來(lái)越薄，將導(dǎo)致摩擦比更厚的機(jī)油薄膜下的摩擦大到10到100倍。特別薄的機(jī)油薄膜將從液體薄膜潤(rùn)滑轉(zhuǎn)化為邊界潤(rùn)滑。
邊界潤(rùn)滑發(fā)生于當(dāng)液體薄膜不能使相接觸的金屬表面分開(kāi)，以減少一個(gè)金屬表面在另一個(gè)金屬表面滑動(dòng)時(shí)的摩擦和磨損。不像液體薄膜潤(rùn)滑依賴(lài)于機(jī)油的粘度，邊界潤(rùn)滑依賴(lài)于機(jī)油元素和被潤(rùn)滑的金屬表面的化學(xué)反應(yīng)。發(fā)動(dòng)機(jī)油含有ZDDP（鋅雙基二磷酸鹽）來(lái)實(shí)現(xiàn)邊界潤(rùn)滑。ZDDP含有鋅、磷酸鹽、硫。這些元素和鐵在300℉以上溫度發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生磷酸鐵和硫化鐵以及氧化鋅層。這些元素都被用鐵制造的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件表面所吸收，防止了在相對(duì)的表面上由于焊接形成的高污點(diǎn)（刻痕）和破裂成磨損微粒。
ZDDP邊界潤(rùn)滑提供了良好的磨損保護(hù)，但是缺乏流體薄膜的減少摩擦的特性。為了ZDDP邊界潤(rùn)滑減少摩擦，我們?cè)赯DDP中加入磷酸酯和機(jī)油可溶的鉬來(lái)形成摩擦減少化合物，稱(chēng)為MPZ（鉬-磷-鋅）磁性摩擦減少添加劑。這種添加劑具有比ZDDP更有效的邊界潤(rùn)滑，因而具有更好的磨損保護(hù)和減摩擦性能。
MPZ是一種邊界潤(rùn)滑劑用以在高摩擦區(qū)域，如氣缸、活塞環(huán)和閥門(mén)傳動(dòng)零部件中取代ZDDP。通過(guò)減少在這些邊界表面的摩擦，MPZ增加來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)，傳遞到后軸和后車(chē)輪。
冷卻功能
冷卻可以通過(guò)兩種方式來(lái)得到：第一，曲軸箱機(jī)油通過(guò)邊界潤(rùn)滑減少摩擦，因此也減少了產(chǎn)生于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件上的摩擦熱量。第二，通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的熱量傳遞到由機(jī)油泵提供動(dòng)力的在發(fā)動(dòng)機(jī)里面循環(huán)流動(dòng)的機(jī)油。這種發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的冷卻方式依賴(lài)于曲軸箱機(jī)油的粘度。熱量降低了機(jī)油的粘度，允許它在重力作用下流的更快，流回到曲軸箱。當(dāng)?shù)竭_(dá)曲軸箱后，熱量從機(jī)油處通過(guò)傳遞到油盤(pán)的底部和側(cè)壁上，然后散發(fā)到油盤(pán)周?chē)目諝庵小?br />
在干的機(jī)油箱潤(rùn)滑劑系統(tǒng)中，機(jī)油在機(jī)油冷卻散熱器中循環(huán)。從熱的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件出來(lái)的熱量傳遞給機(jī)油。當(dāng)機(jī)油到達(dá)冷卻器時(shí)，熱量傳遞給通過(guò)機(jī)油冷卻器的空氣中。估計(jì)有40%的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻是通過(guò)曲軸箱機(jī)油來(lái)完成的。
密封功能
一個(gè)最常被忽略的曲軸箱機(jī)油的功能是活塞環(huán)和閥門(mén)的密封。為了密封活塞環(huán)，機(jī)油薄膜需要一定的黏附力和結(jié)合力來(lái)防止泄漏，壓力損失和機(jī)油進(jìn)入燃燒室。基礎(chǔ)油成分包括粘度改良劑，用于提高曲軸箱機(jī)油對(duì)活塞環(huán)的密封性能。粘度改良劑是一種聚合體，當(dāng)溫度升高時(shí)，它們就膨脹。這增加了在所需的環(huán)和環(huán)槽間區(qū)域的機(jī)油粘度。這種分子膨脹發(fā)生在其他高溫區(qū)域，比如排氣門(mén)和閥門(mén)導(dǎo)桿處。
當(dāng)曲軸箱機(jī)油具有良好的密封性能時(shí)，它減少了機(jī)油損耗，防止壓力損失，減少泄漏，防止了過(guò)多數(shù)量的燃燒氣體和微粒進(jìn)入曲軸箱。好的活塞環(huán)密封和清潔減少了進(jìn)入曲軸箱的沉積形成物的體積，也就是增加了曲軸箱機(jī)油的使用壽命。
清潔功能
曲軸箱機(jī)油的清潔能力依賴(lài)于機(jī)油的清潔劑，分散劑以及某種程度上的氧化抑制劑。清潔劑中和燃燒時(shí)的酸性副產(chǎn)品和燃油及機(jī)油中的氧化材料。清潔劑控制生銹，腐蝕和不溶解微粒，這些都是加熱時(shí)形成的發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物的組成物。分散劑用于懸浮樹(shù)脂的，不溶于機(jī)油的微粒。這些微粒都是亞微米大小的固體和半固體，當(dāng)它們懸浮于在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的機(jī)油中時(shí)，都是無(wú)害的。
懸浮微粒被分散劑分子所包圍，防止它們被黏附和在增大。分散劑是無(wú)灰燼的，因此它們不會(huì)產(chǎn)生和增加沉積物。它們減少了機(jī)油中油泥的聚集，防止機(jī)油由于碳煙和樹(shù)脂微粒而變稠，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件不受研磨磨損。
氧化抑制劑使得機(jī)油薄膜暴露在高溫下時(shí)不會(huì)分解成不溶碳渣微粒。清潔劑，分散劑和氧化抑制劑一起發(fā)揮作用，可以提供清潔功能，是保持發(fā)動(dòng)機(jī)零部件機(jī)械清潔所必須的。沒(méi)有這些化學(xué)性能活躍的添加劑，活塞環(huán)將黏在活塞環(huán)槽中，導(dǎo)致不可控制的泄漏和由于壓力損失而引起的燃油消耗。
