内燃机的多级油及通用油

一、   内燃机需要使用多级润滑油

多级内燃机油四季通用。

由于多级内燃机油的黏度范围跨越几个黏度级别，所以在一定地区可以冬夏通用、四季使用。

     机械从设计之初其工称间隙就已经固定，也即对润滑油的黏度要求(按:润滑油的流动状况、形成的油膜情况和油品黏度的大小)相对固定。众所周知;润滑油是多碳烃的混合物，它的黏度随温度变化而变化的程度很大。以46号液压油为例，同一个油品在摄氏50℃时运动黏度为30mm²/s,当温度降低为40℃时，它的黏度上升到46mm²/s. 当黏度指数为90时，同一个油的40℃黏度和100℃黏度可相差10倍左右。这就产生一个问题；例如46号液压油、40CD柴油机油在夏天使用时黏度正合适，一到冬天气温下降数十度，黏度将随之增加几十个单位：对内燃机的使用而言则会造成泵送和低温启动的困难。反之，夏季气温高时黏度变小的油品往往会引起油膜强度不够，机械容易磨损的问题。在没有多级油时，往往采用应季换油的方法即以冬季略低或夏季略高黏度等级的同类油来替换，如入冬相应换用32号液压油、30CD柴机油。

又与一般工业设备不同，内燃机工作时，同一个系统内各部分工作温度相差很大，如柴油机气缸温度可达300多度而底部机油箱的温度约为100多度。因此既要保持一定的油膜，又要维持合适的黏度和流动性，这就需要油品的黏度随温度变化而变化的程度越小越好。多级内燃机油恰好用以满足内燃机工作的这一要求。

同时，多级内燃机油又是一个节能型油品。内燃机油用量大，单位节油量累加起来非常可观。多级内燃机油的节能性主要体现在节约燃料上。（节能的原理见多级内燃机油组成一节）。

二、多级内燃机油的构成

内燃机多级油的组成既要满足好的黏温性（高的黏度指数），又要具有节能性。多级油的基础油一般由三部分组成：轻组分（低黏度油）、重组分（高黏度油）、稠化剂（黏度指数改进剂）。低黏度油将对低温流动性、低温启动性和节能起作用：上述低温性能保证了内燃机的低温起动性得到改善，冷启动的功率变小。由于油品的低温黏度较小，泵送功率相对较小均对节约燃料有利；高黏度油起到维持油膜强度的作用，同时又能维持机油必需的压力，不致“亮红灯”；稠化剂起调节油品黏度的作用，使之达到一定的黏度等级，同时它兼具改进油品黏温性的特性功能。通过上述三者的合理组合，一个黏度范围可以跨越几个黏度等级、四季通用的内燃机多级油的基础油就形成了。多级油的基础油制备要考虑以下三个原则；（1）在满足最终成品多级油要求的前提下尽可能减少稠化剂的用量，不仅可以降低成本，同时可保持油品的抗剪切能力。（2）高黏度油和低黏度油之间的等级差不宜过大。（3）低黏度油的使用要考虑对成品机油挥发度的影响。

三、多级油的判断

     多级油的定义：多级内燃机油是指它的黏度范围可以跨越至少二个或三个以上黏度级别，或者一个多级油的低温黏度级号和100℃运动黏度级号之差至少等于15。例如：10W/30,它既符合10W级号要求：即低温动力黏度（CCS）在-25摄氏度时不大于7000mpa.s, 边界泵送温度不高于-30摄氏度；同时还满足SAE30黏度级号要求，即100℃时运动黏度在9.3-12.5mm²/s范围内，此际10W与30两个黏度级号之差为20已大于15，所以10W/30油符合多级油的定义。另外10W/30可以涵盖10W/15、10W/20、10W/30三个黏度等级，也就是它的工作黏度包含从SAE10W的大于等于4.1mm²/s一直可以跨越到SAE30的小于12.5mm²/s范围。所以对气候的适应性就可以从-20度到+30度。

要说明的是：并不是所有带W的内燃机油都是多级油。W只不过是英文冬季的意思而已；如5W、10W等等。它们仅仅是一种有低温要求的单级油。又如SAE20、SAE20W、SA E20W/20,三个黏度等级其中没有一个是多级的，因为；SAE20是一个小黏度单级油，它不具备低温性能。SAE20W是一个具有一定低温流动性和相对低的倾点的小黏度单级油。SAE20W/20不符合多级油的条件，它仍旧属于单级油。

      四、内燃机多级油的标示法和所谓的跨度

      在说明内燃机油的标示法之前，之前必须首先了解内燃机油的黏度等级分类。我国采用的是SAE(美国汽车工程师协会)内燃机油黏度等级分级制。    

             见下表

       J300   SAE发动机黏度分类   

*单级油不用测高温剪切黏度

     上表所示；均为单级油，唯有将带W和不带W的结合起来才有可能表示为多级油：比如10W/40，就必须满足表中10W所有低温检测项目以及40的100℃黏度检测，同时还要测试高温剪切项目。

将10W/30与10W40作比较，可以发现前者包含10W、15、20、30四个黏度等级，而后者则包含10W、15、20、30、40五个黏度等级。换言之，前者工作黏度从4.1mm²/s到12.5mm²/s,后者的工作黏度可从4.1mm²/s到16.3mm²/s.因此后者的跨度比前者更大。就表内范围而言0W/60是跨度最大的多级油，而跨度越大的多级油越难以制备。因为油品高低温要求的平衡非常困难。

五、内燃机多级油特别强调的两个性能

1、高温剪切性：

内燃机的工作温度高，机油箱相对较小，因此循环频率高，机油受到的机械剪切频率自然也较高，再加上多级油中都含有较大量的、主要由高分子化合物组成的稠化剂，倘如该高分子化合物的分子量过大，或者它的分子分布不均匀，将很容易被剪切成小分子组分，致使油品黏度快速下降，达不到原有的黏度要求。

2、蒸发损失

现代内燃机节能是首要的，使用低黏度化的机油及多级油是较好的途径。随之而来的问题是由于内燃机工作温度较高，多级油中的轻组分易于挥发，造成油品黏度变大，油品的黏度超出原有要求的标准。潜在积碳的可能性增加，因此多级油在配方组成设计时必须加以蒸发损失的考虑。