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发动机润滑油的主要功能。

栏目:技术文档 2023-11-15 11:57:16 来源:新磷酸酯抗燃油网 浏览:307

在我们开始讨论发动机润滑油的功能以前,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润滑油的基本功能。

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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