发动机润滑油的主要功能

　　在我们开始讨论发动机油的功能以前，我们先来看看制造四冲程发动机的金属材料，然后我们再来讨论发动机油的基本功能。

　　大部分气缸外套都是黑色的铸铁或者用铸铁做气缸衬垫的铸铝件。气缸头也是铸铁或者铸铝。液体冷却通道分布于每个气缸，燃烧室的高热区域以及气缸头的排气孔周围的开孔 。活塞用铝合金制造，曲轴用铸铁或者铸钢制造。连杆也用铸铁制造，不过赛车用的连杆是用铝制造的。

　　活塞和活塞环总成沿着铁气缸体或铁气缸垫滑动，产生了占整个发动机产生的摩擦的70%左右的摩擦。其他的高摩擦区域集中于阀门传动部件。最少的摩擦产生于连杆和曲轴座 之间的轴承。当它形成润滑金属表面时，我们处理的是铁和铁以及铝和铁的润滑;铁的曲轴座和连杆轴承(锡和铅合金)之间的润滑除外。

　　与发动机油相关联的大部分问题存在于燃烧的副产品上。这些副产品通过活塞环的泄漏进入发动机的机油中，以及机油自身由于热和氧化的作用进行的分解。泄漏物是由氮氧化 物、各种形式的硫化物、没有燃烧的燃油、过氧化物、水、二氧化碳以及其他物质的混合物。这些化学物品通过活塞环，在阀门的引导下进入发动机。它们相互反应，亦和发动机 油发生反应，形成污染物，使得发动机油转化成使用过的曲轴箱油。

　　很重要的是要记住，未使用过的发动机油转化为使用过的曲轴箱油是很快的，润滑、冷却、密封和清洁的功能是由使用过的曲轴箱油来完成的。

　　曲轴箱油的四个基本功能是：润滑、冷却、密封和清洁。流体薄膜和边界润滑防止了摩擦和磨损。将近40%的发动机冷却是通过油路来完成的，热量被机油吸收，并通过油盘传 递给围绕在油盘的空气中去。活塞环和阀门的密封防止了泄漏，机油消耗和压力损失。保持发动机零部件的清洁可以通过清洁剂、分散剂和氧化抑制剂来得到。

　　润滑功能

　　润滑的定义是减少两个表面的摩擦阻力(其中至少一个表面在运动)以及保护两个表面不致过度磨损。为了控制摩擦、磨损和表面损伤，曲轴箱机油必须能够完成两种润滑：液体 薄膜润滑以及边界润滑，当液体薄膜不能使两个表面分开时，允许金属与金属间的接触。

　　当润滑油附着在发动机零部件表面时，液体薄膜润滑依赖于表面温度和机油的粘度。表面越热，机油的粘度就越低，机油薄膜厚度就越薄――就得面对更严重的金属-金属接触 的危险。

　　虽然低粘度机油相对于高粘度机油在减少摩擦方面具有更高的效率，但机油薄膜在增加的负载下越来越薄，将导致摩擦比更厚的机油薄膜下的摩擦大到10到100倍。特别薄的机 油薄膜将从液体薄膜润滑转化为边界润滑。

　　边界润滑发生于当液体薄膜不能使相接触的金属表面分开，以减少一个金属表面在另一个金属表面滑动时的摩擦和磨损。不像液体薄膜润滑依赖于机油的粘度，边界润滑依赖于 机油元素和被润滑的金属表面的化学反应。发动机油含有ZDDP(锌双基二磷酸盐)来实现边界润滑。ZDDP含有锌、磷酸盐、硫。这些元素和铁在300℉以上温度发生反应，产生磷酸铁 和硫化铁以及氧化锌层。这些元素都被用铁制造的发动机零部件表面所吸收，防止了在相对的表面上由于焊接形成的高污点(刻痕)和破裂成磨损微粒。

　　ZDDP边界润滑提供了良好的磨损保护，但是缺乏流体薄膜的减少摩擦的特性。为了ZDDP边界润滑减少摩擦，我们在ZDDP中加入磷酸酯和机油可溶的钼来形成摩擦减少化合物，称 为MPZ(钼-磷-锌)磁性摩擦减少添加剂。这种添加剂具有比ZDDP更有效的边界润滑，因而具有更好的磨损保护和减摩擦性能。

　　MPZ是一种边界润滑剂用以在高摩擦区域，如气缸、活塞环和阀门传动零部件中取代ZDDP。通过减少在这些边界表面的摩擦，MPZ增加来发动机的功率输出，通过传动系统，传递 到后轴和后车轮。

　　冷却功能

　　冷却可以通过两种方式来得到：第一，曲轴箱机油通过边界润滑减少摩擦，因此也减少了产生于发动机零部件上的摩擦热量。第二，通过将发动机零部件的热量传递到由机油泵 提供动力的在发动机里面循环流动的机油。这种发动机零部件的冷却方式依赖于曲轴箱机油的粘度。热量降低了机油的粘度，允许它在重力作用下流的更快，流回到曲轴箱。当到 达曲轴箱后，热量从机油处通过传递到油盘的底部和侧壁上，然后散发到油盘周围的空气中。

　　在干的机油箱润滑剂系统中，机油在机油冷却散热器中循环。从热的发动机零部件出来的热量传递给机油。当机油到达冷却器时，热量传递给通过机油冷却器的空气中。估计有 40%的发动机冷却是通过曲轴箱机油来完成的。

　　密封功能

　　一个最常被忽略的曲轴箱机油的功能是活塞环和阀门的密封。为了密封活塞环，机油薄膜需要一定的黏附力和结合力来防止泄漏，压力损失和机油进入燃烧室。基础油成分包括 粘度改良剂，用于提高曲轴箱机油对活塞环的密封性能。粘度改良剂是一种聚合体，当温度升高时，它们就膨胀。这增加了在所需的环和环槽间区域的机油粘度。这种分子膨胀发 生在其他高温区域，比如排气门和阀门导杆处。

　　当曲轴箱机油具有良好的密封性能时，它减少了机油损耗，防止压力损失，减少泄漏，防止了过多数量的燃烧气体和微粒进入曲轴箱。好的活塞环密封和清洁减少了进入曲轴箱 的沉积形成物的体积，也就是增加了曲轴箱机油的使用寿命。

　　清洁功能

　　曲轴箱机油的清洁能力依赖于机油的清洁剂，分散剂以及某种程度上的氧化抑制剂。清洁剂中和燃烧时的酸性副产品和燃油及机油中的氧化材料。清洁剂控制生锈，腐蚀和不溶 解微粒，这些都是加热时形成的发动机沉积物的组成物。分散剂用于悬浮树脂的，不溶于机油的微粒。这些微粒都是亚微米大小的固体和半固体，当它们悬浮于在发动机中循环的 机油中时，都是无害的。

　　悬浮微粒被分散剂分子所包围，防止它们被黏附和在增大。分散剂是无灰烬的，因此它们不会产生和增加沉积物。它们减少了机油中油泥的聚集，防止机油由于碳烟和树脂微粒 而变稠，保护发动机零部件不受研磨磨损。

　　氧化抑制剂使得机油薄膜暴露在高温下时不会分解成不溶碳渣微粒。清洁剂，分散剂和氧化抑制剂一起发挥作用，可以提供清洁功能，是保持发动机零部件机械清洁所必须的。 没有这些化学性能活跃的添加剂，活塞环将黏在活塞环槽中，导致不可控制的泄漏和由于压力损失而引起的燃油消耗。

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