润滑油 - PPE用开发者角度解说机油粘度和指标

 

机油黏度和实际的用途是什么?一般用家和店家需要知道的技术基础...



有很多店家和用家对润滑油的使用一直存在很多疑问。0W,5W,10W,15W的意思是什么?为什么0W普遍比较价格高?是否0W就是高端?15W价格便宜,是否代表就是机油质量差?

为什么 有些人认为改装车就要用10W60?为什么不是15W60或者0W60?那么0W60是否就是什么发动机都会用的好。这些很多民间传说,主要是因为对润滑油不了解而导致的通病。

今天终于有机会,PPE身为润滑油配方的研发单位,以工程公司的身份一一为大家用专业科学的角度去解答所有疑问 。以下内容会比较技术性,如果不喜欢数理学或者对技术细节不关注的人最好不要看下去,也可以继续用你们喜欢的60黏度机油,继续浪费地球资源。

SAE- Society of Automotive Engineer (汽车工程师协会)是一个国际技术组织,最初以汽车技术和工业技术为主题,后发展到航空航海。发展到今天,已经是一个工程界最权威而专门为各样工业技术制定指标的一个机构。SAE为了汽车用的润滑油制定了一个简单又容易明白的机油编号系统。制定了J300发动机机油编号系统,带有两个数字中间夹一个W。W代表Winter, 冬天的意思。0W,5W,10W,15W,20W和25W,这些代表低温性能。W后面的数字代表高温黏度等级,16,20,30,40,50和60。根据SAE的标准,机油的黏度主要看三种指标

  1. 低温流动性能用一个最低工作温度作为指标,如果一个型号的机油不能低于-35摄氏度工作,只能在-34度,那么就只能称为10W,不能叫5W(参照一下表格)。
  2. 高温粘度KV@100C。就是在100摄氏度时候的黏度范围。从2013年,SAE就根据厂家需求添加了一个SAE 16的高温粘度规格,同时也修改了20黏度的范围。如果你是20机油,在摄氏100度时年度就要在6.9-9.3之间。超过了就要标注成为30机油了
  3. HTHS Viscosity @ 150 - 就是在150摄氏度的高温切削值。也可以理解成为高温状态时机油的保护性能。SAE规定是高温黏度定义,比如5W40的HTHS就必须要使3.5以上。


以上图表是2013年SAE的黏度对照表格

达标就是好机油,不达标就是破机油,一直是外面流传的一些说法。实际上一个机油配方要实现得好,不是安装最低标准达标就算数。特别留意,SAE的15W-40, 50和60机油HTHS要求都是一样的在3.7。如果做一个60机油但是HTHS只有3.71,那就完全没有意义。消费者最后只是买了一个号码!HTHS一般是高性能机油耐高温的一种指标。全合成的机油一般可以达到更高更稳定的HTHS,也就是代表可以在高温的时候发挥保护作用。要在低黏度机油做出HTHS较高的数值就是代表配方和材质上的优越。

评论低温性能W值的影响,W值越低,低温性能越好,这个是因为低温流动性好,车不是很热的时候起步会有明显的感觉。如果5W30, 10W30两者比较,前者是低温起步较优胜,当发动机热了以后两者的性能是一样的。如果两个机油用的是同样配方和材质,10W的机油就会相对耐用一点。这是物理性能的原因。除非是配方上的优胜,要不5W的机油是不会比10W的机油耐用。

所以光看黏度是不可能分辨出机油好与不好。一瓶机油好坏实际上要参照很多种指标。现今机油都应该考虑到以下几个要点

  • 耐用性(按公里数,衰减速度)
  • 抗氧化(氧化后机油会变酸,带腐蚀作用)
  • 静音性能(磨擦系数,就是润滑度)
  • 抗磨性能
  • 高温抗氧化性能
  • 清净性能
  • 时效上的寿命(使用后车不开,能摆放和存放的时间)
  • 环保与排放问题,与三元催化的作用


选择机油是要配合发动机的需求,黏度高的机油是匹配于一些老化和已经磨损的发动机,就是活塞环和气缸壁之间间隙比较大的情况(做工差,精度差,缸体和活塞材料热胀系数不匹配)。一般在发动机冷的状态下,铝活塞直径偏小,导致气缸间隙较大的时候,高黏度机油可以发挥作用减少冒烟和排放问题。精度较差的发动机也是需要用同样的需求来弥补缺陷来达到排放标准。这个也是跟活塞材质的热胀系数有巨大关联。

如果你的发动机可以用20黏度的机油,用20以上黏度的机油就是一种浪费,除了浪费燃油,发动机感觉迟滞没力,还会有增加过热的风险。

  1. 高黏度油在汽车的燃油耗方面会相对增加,随着发动机生产技术水平的提高,新型号发动机精度提高是偏向用低黏度的机油,SAE故此也在2013年增加16型机油,也准备制订12,8黏度的机油。
  2. 高黏度机油不但会提高油耗,而且还会降低散热性能。如果你是一台改装发动机需要散发高热能的发动机,更需要的是机油的流动性,增加机油的流量。一般在调低黏度的情况下也可以改善散热。
  3. 耐用性的问题,同样的配方,黏度在抗低温同时高黏度范围越大的情况下损失的就是耐用性。比如5W30和5W40,因为黏度的调整和变化,在一样的材质调配出来的机油,5W30会比5W40耐用。往低温性能看,5W30和10W30 ,10W30就会比5W30耐用。这些是一个润滑油的物理特性问题。算成本,5W就会比10W要高,因为配方上面需要用到的添加剂有区别,低温性能越好的基础油成本相对也较高。所以0W60机油基本上很难做得出来,就算有耐用性可能奇低。
  4. 高黏度机油在发动机油路流动性较差,容易在轴承和油路之间产生气洞。这些气洞会导致缺油风险增加,而万一出现在高转速的情况下更加会损毁发动机。
  5. 一般矿物油在高温情况下会变得更稀和丢失黏度,所以老土的做法就是如果发动机工作温度高,就需要用高黏度的机油去补偿在高温时候损失的黏度。如果真是因为这个原因,你 应该去选择全合成的机油材质而不是因为降低采购机油的成本,然后提高所有 因为高黏度机油造成的损耗和缺陷。如果你的坐驾是一台新型号高性能跑车,原厂车型指定要用高黏度机油,很可能是由于原厂配套要降低成本,一般不采用贵价的全合成机油。
请留意第5点,因为这正是过去这个行业一直流传的说法,就是采用廉价矿物油但是又希望耐高温而采用高黏度的机油。如果机油是全合成配方,根本没有这个必要。

还有一些方间流传的说法,也是在此有机会为大家纠正一下

  • 机油黏度越高就越耐高温
  • 马力越大机油黏度就要越高
  • 黏度低的机油不耐用
  • W数值越低油质越好
  • W数值越越大,黏度越大
  • 因为发动机温度高,所以要换更高黏度的机油
  • 全合成的机油,就不带矿物油
以上全是与事实相反。除非你的车冒白烟,要不你是没有必要往上调整机油黏度。现金也有太多无良厂家,全部把带有添加剂的机油标注成全合成机油。其实合成机油不应该有矿物油,带有矿物油的机油和合成成分的只能称呼为半合成机油。置于合成的比例越高,高温稳定性就会越好。这些是理论,个别厂家的配方问题性能存在差异。但是低温W值跟高温黏度有关真是一个普遍的错误理解。

最后有一个问题,就是说近日的欧洲车喜欢烧机油。这里有好几个可能性,而大部分是属于自然或者是维修层面出现的问题

  • 大部分欧系车用的涡轮增压发动机用的也不是滚珠轴承涡轮机,那些涡轮天生就是一个漏机油的源头。只要涡轮机轴承磨损,它就不停的损耗机油。属于正常现象。
  • 活塞环磨损,一般欧系原厂发动机设计寿命最少是15万公里。这个应该可以从测量缸压和冷车冒白烟来判断。或者用打开发动机机油盖看冷车时的气量来判断间隙是否过大。
  • 其他油封,阀门,漏油也会导致机油损耗。
以上这些问题,就算你换高黏度的机油也不会改善机油的损耗。这些属于漏油,不是消耗。

笔者也发现其他可能性,这是针对中国的情况来判断的。许多欧系车发动机在国外同样的发动机型号换到中国生产就从铝中缸变成铸铁中缸。这是除了降低成本外也是欧洲人不原意输出核心技术的原因。包括冠绝全球大众的2.0T和1.8T的发动机,中国版是不一样的发动机。故此,也有可能在本土化的过程在工艺修改的情况下出现工艺缺陷导致润滑油损耗。

如果你的车经常要添补机油,也存在另外一个可能性。你就问一下你自己是否天气冷,或者发动机头冷的时候,在没有进入工作温度你就马上开车,甚至猛踩油。如果你这个习惯不改,车也就很快要换,当然是说换车,不是换油了。

刚才也提到由于无良厂家的营销手法,把市场上几乎是90%矿物油的机油也打着全合成的旗号。有见及此,干脆就不用问是否全合成,反正所有人都说的是。直接去质问HTHS值就最实际。

作为专业工程师的角度去选择机油,选择黏度合适性能良好的机油是最重要。以下为读者提供PPE机油在第三方实验室测试的结果,提供作参考



留意HTHS高温高剪切测试数值,Extreme 系列0W30及40也是4.0以上,卓越版 5W-40 HTHS 3.86,高性能版 10W-40 HTHS 3.9,这些参数跟最低达标值有一段距离。

可以注意到Extreme 系列0W是远超于SAE的-35摄氏度标准。HTHS也是超越了SAE标准。有注意细节的读者就会留意到Extreme Racing 0W-30的HTHS值甚至比Premium Sport 5W-40的HTHS 3.86数值要高。这就是因为不同的机油材质配方导致的结果。

光是看PPE是没有什么对比性,所以笔者也顺便提供一下在知名品牌Castrol 嘉实多的官方发布的机油参数

http://msdspds.castrol.com/bpglis/FusionPDS.nsf/Files/73A258BA225A396680257D03006D47BE/$File/EDGE%20US%20PDS.pdf



文件来自美国Castrol官方网站。尽显什么是“买个号码”,仅仅达标的活生生例子。5W-50的HTHS只有3.7, 如果你以为自己在用高黏度机油希望有更高的黏度时,这就是一个骗局。得不到高温保护之余,为了达标,在低温的时候付出了沉重的阻力和油耗的代价,比30的机油多出80%的阻力。

作为一个专业机油开发商,满足SAE的标准只是一个基本要求,要做到更好还是不能把产品的标准盲目地定在标准的最低下限,还需要考虑到用户体现的性能反应,市场竞争力种种因素,更重要是要环保,国内市场目前可能不太注重,但是在欧洲市场,环保产品是每一个消费者首先考虑到的准则。这就使所谓“没有最好,只有更好”的精髓。


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