《汽车机械基础》发动机润滑油（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《汽车机械基础》发动机润滑油-讲义 （1）解析黏度性能的双重临界值 （2）量化API等级与发动机技术的代际匹配 （3）制定添加剂功能矩阵 （4）建立按工况选油决策树 知识点一 发动机润滑油的性质（1） 汽车、拖拉机等用的汽油机和柴油机都是内燃机，所用的润滑油称为内燃机润滑油，简称机油。这类油通常是从重油中提炼出来的，经精制、脱蜡以后得到的基础油，再加抗氧、抗腐、清净分散、降凝及抗泡沫等添加剂而成。 发动机润滑油在发动机工作过程中，不仅有利于相对运动零件表面间的润滑，而且还具有冷却、洗涤、密封及防腐的作用。 发动机润滑油的工作条件是十分苛刻的。一般汽车发动机润滑每小时循环可达100次，在飞溅和循环中，一方面润滑油在发动机工作中经常与高温机件接触(如气缸壁上部温度180~300℃，曲轴箱中平均温度为85~95℃)，这会使润滑油在高温下剧烈氧化变质；另一方面，发动机工作时，燃烧的废气和没完全燃烧的燃料气体窜入曲轴箱，这些废气将冷凝为水、燃油，特别是使用含硫和含铅燃料，它会使润滑油产生油泥和酸性产物，导致润滑油被严重污染导致变质。尤其是现代高性能发动机，热负荷、机械负荷很高，使润滑油的工作环境变得更恶劣，这对润滑油的性能提出了很高的要求。一般对发动机润滑油要求有适宜的黏度和清净分散性能，有好的酸中和性，具有良好的氧化安定性，抗磨性能好，抗腐蚀、防锈性能好。 (一)发动机润滑油的使用性能及其性能指标 1.黏度 任何液体，当某一部分相对另外一部分发生相对运动时都要遇到阻力，这种阻力是由液体分子或微粒的内摩擦产生的，黏度就是液体流动时内摩擦力的量度。 在使用中要求润滑油要有适宜的黏度。黏度过大时，低温起动困难，油的泵送性能差，此时容易出现干摩擦或半液体摩擦，造成机件的磨损；阻力增加，功率损失和燃料消耗增加；油的循环速度慢，冷却和洗涤作用差。如果黏度过小，油膜容易破坏，在高温摩擦面上不易形成足够厚度的油膜，机体得不到正常润滑，会增大磨损，同时易使气缸漏气，降低功率，还易使废气窜入曲轴箱，使机油受到稀释和污染；黏度小的机油密封性差，蒸发性大，易造成气缸壁上的机油窜入燃烧室，造成烧机油，不但增大了机油的消耗量，还造成燃烧不完全，产生积炭，功率下降。 2.黏温性能 润滑油的黏度是随温度变化而变化的，温度升高，黏度减小；温度下降，黏度增大，这种关系及其变化程度称为润滑油的黏温性。润滑油的黏度随温度的变化程度越小，黏温性越好；反之，黏温性越差。 3.清净分散性 清净分散性主要是指发动机机油能够将老化后生成的胶状物、积炭等氧化产物悬浮在油中，使其不易沉积在机体上的能力，同时还表示机油能将已沉积在机体上的胶状物、积炭等氧化物洗涤下来的能力。洗涤下来的氧化物可在机油的循环中通过机油滤清器时滤除，以保持机体的清洁。 【单项选择题】清净分散性主要体现机油的（ ）能力。 A. 悬浮氧化产物和洗涤氧化物 B. 增加发动机功率 C. 降低油耗 D. 提高燃油标号 【答案】A 【解析】清净分散性主要指机油能将老化后生成的胶状物、积炭等氧化产物悬浮在油中，还能将已沉积的氧化物洗涤下来，所以选A。 1. （单项选择题）润滑油黏度过小，不会造成（ ） A. 油膜破坏 B. 气缸漏气 C. 烧机油 D. 低温起动困难 【答案】D 【解析】润滑油黏度过小会导致油膜破坏、气缸漏气、烧机油等问题；低温起动困难是黏度过大的结果，所以选D。 2. （单项选择题）关于润滑油的黏温性能，正确的是（ ） A. 温度升高，黏度增大 B. 黏度随温度变化程度越大，黏温性越好 C. 温度下降，黏度减小 D. 黏度随温度变化程度越小，黏温性越好 【答案】D 【解析】润滑油温度升高，黏度减小；温度下降，黏度增大，黏度随温度的变化程度越小，黏温性越好，所以选D。 3. （填空题）汽车、拖拉机等用的内燃机所用的润滑油称为________，简称机油。 【答案】内燃机润滑油 【解析】直接考查定义，依据原文填写。 1. （单项选择题）润滑油的黏温性是指（ ） A. 黏度与温度的关系及其变化程度 B. 黏度与压力的关系 C. 黏度与密度的关系 D. 黏度与质量的关系 【答案】A 【解析】润滑油的黏度随温度变化而变化，这种关系及其变化程度称为润滑油的黏温性，所以选A。 2. （单项选择题）现代高性能发动机对润滑油的要求不包括（ ） A. 适宜的黏度 B. 良好的抗磨性能 C. 较差的氧化安定性 D. 好的酸中和性 【答案】C 【解析】现代高性能发动机要求润滑油有适宜的黏度、良好的抗磨性能、好的酸中和性和良好的氧化安定性，较差的氧化安定性不符合要求，所以选C。 3. （填空题）发动机润滑油具有润滑、冷却、洗涤、________及防腐的作用。 【答案】密封 【解析】考查润滑油的作用，按原文作答。 · 机油五大功能全，润滑冷却还防锈；SAE标号要看清，冬夏数字对应走。 · 高温氧化黏度涨，燃料稀释变稀汤；VI指数越高好，温差再大也不慌！清净分散看添加剂，换油莫等报警亮！ 知识点二 发动机润滑油的性质（2） 4.腐蚀性润滑油 在使用过程中不可避免地被氧化而生成各种有机酸，在高温、高压和有水存在的条件下将对金属起腐蚀作用。加有抗氧化添加剂的机油也只能延缓氧化过程，减少氧化物的生成。 通常用腐蚀度表示发动机机油的腐蚀性，是发动机机油，特别是柴油机机油的一项重要指标。 为了提高润滑油的抗腐蚀性、保护发动机的轴承等不受或少受油料的腐蚀，国内外对发动机机油都加有各种类型的抗腐、抗氧添加剂。 5.安定性 安定性是指在正常贮存和使用条件下，石油产品保持性质不发生永久性变化的能力。安定性的主要指标有氧化安定性和热氧化安定性。 氧化安定性是指油品抵抗大气(或氧气)的作用而保持性质不发生永久变化的能力。润滑油氧化安定性是用氧化后油料的酸值和沉淀物的数值来表示的。酸值大沉淀物多，表明油料的氧化安定性差。 在金属表面上形成的润滑油膜，在高温和空气中氧的作用下，抵抗漆状物生成的特性称为润滑油的热氧化安定性。润滑油的热氧化安定性差，使用时很快生成漆状物。这些物质黏附在活塞环上，使其失去弹性，增加摩擦，降低功率输出。因此，对发动机机油要求有良好的安定性，从而延长油料的使用寿命。 6.水溶性酸或碱水溶性酸或碱 是指溶于水中的无机酸或碱以及低分子有机酸和碱性化合物等。 油料中不允许有水溶性酸或碱存在，因为会严重腐蚀机体。但对加有清净分散添加剂的发动机机油，水溶性酸或碱的指标是“中性或碱性”。这是因为目前使用的清净分散添加剂多呈碱性的缘故，而当与某些抗氧、抗腐添加剂共同使用时呈中性，所以指标为“中性或碱性”。 除上述指标外，内燃机机油还有一些指标，如凝点、酸值等，这里不再详述。 【单项选择题】润滑油的氧化安定性用（ ）来表示。 A. 氧化后油料的酸值和沉淀物的数值 B. 油料的密度和黏度 C. 油料的闪点和燃点 D. 油料的含水量 【答案】A 【解析】润滑油氧化安定性是用氧化后油料的酸值和沉淀物的数值来表示的，酸值大沉淀物多，表明氧化安定性差，所以选A。 1. （单项选择题）判断润滑油氧化安定性好坏的依据是（ ） A. 油料的颜色深浅 B. 氧化后油料的酸值和沉淀物数值 C. 油料的气味浓淡 D. 油料的透明度 【答案】B 【解析】润滑油氧化安定性用氧化后油料的酸值和沉淀物的数值来表示，酸值大沉淀物多，表明氧化安定性差，所以选B。 2. （单项选择题）为减少润滑油对金属的腐蚀，最有效的措施是（ ） A. 添加抗腐、抗氧添加剂 B. 降低润滑油使用温度 C. 减少润滑油使用量 D. 提高润滑油的黏度 【答案】A 【解析】为提高润滑油的抗腐蚀性、保护发动机的轴承等不受或少受油料的腐蚀，国内外对发动机机油都加有各种类型的抗腐、抗氧添加剂，所以选A。 3. （填空题）润滑油在使用过程中被氧化生成的有机酸，在高温、高压和有水存在的条件下将对________起腐蚀作用。 【答案】金属 【解析】根据原文描述，直接填写“金属”。 1. （单项选择题）加有清净分散添加剂的发动机机油，水溶性酸或碱的指标是（ ） A. 酸性 B. 中性或碱性 C. 强酸性 D. 无特殊要求 【答案】B 【解析】对加有清净分散添加剂的发动机机油，水溶性酸或碱的指标是“中性或碱性” ，所以选B。 2. （单项选择题）以下关于润滑油安定性的说法，正确的是（ ） A. 安定性只包括氧化安定性 B. 热氧化安定性与漆状物生成无关 C. 安定性好可延长油料使用寿命 D. 氧化安定性差不影响油料使用 【答案】C 【解析】安定性包括氧化安定性和热氧化安定性，A错误；热氧化安定性差会生成漆状物，B错误；氧化安定性差表明油料易变质，影响使用，D错误；安定性好可延长油料使用寿命，C正确，所以选C。 3. （填空题）通常用________表示发动机机油的腐蚀性。 【答案】腐蚀度 【解析】这是表示发动机机油腐蚀性的指标，按原文填写。 · 腐蚀酸氧生，铜铅最敏感；ZDDP来中和，硫水要防严！ · 氧化看酸值，热稳测焦板；碱性添加剂，pH监测不能减！ 知识点三 发动机润滑油的分类、牌号 1.国外内燃机机油的分类 目前，国际上广泛采用美国SAE黏度分类法和API质量分类法。 1)SAE 黏度分类法 SAE(美国汽车工程师学会的缩写)黏度分类法是目前使用最广泛的分类方法。规定用在-18 ℃所测定的黏度来对“冬”用机油分级,分为0W、5W、10W、15W、20W和25W六个级别,“W”表示“冬”用机油；用100℃所测定的黏度对春秋和夏季用机油进行分类，有20、30、40、50和60五个级别。对-18℃和100℃所测的黏度值只能满中其中之一的机油称为单级机油；能同时满足两方面的黏度要求的机油称为多级机油。SAE单级机油、多级机油的黏度分类分别见表15-2和表15-3。 表15-2 SAE单级机油黏度分类 贴度号 黏度范围 动力黏度(-18℃)/(MPa·s) 运动黏度(100℃)/(mm²/s) 最小 最大 最小 最大 5W - 1250 3.8 - 10W 1 250 2500 4.1 - 15W 2 500 5000 - - 20W 5 000 10 000 5.6 - 20 - - 5.6 9.3 30 - - 9.3 12.5 40 - - 12.5 - 50 - - 16.3 16.321.9 表15-3 SAE多级机油黏度分类及黏度指数 SAE 黏度分级 黏度 黏度指数 (最小) 0 F(-18 ℃)最大/(MPa·s) 210 ℉(99℃)最小/(mm³/s) 5W-10 870 4.2 90 5W-20 870 6.0 120 5W-30 870 6.5 154 5W-40 870 13.0 156 5W-50 870 16.8 156 10W-20 2600 6.0 90 10W-30 2600 6.5 132 10W-40 2600 13.0 139 10W-50 2600 16.8 144 20W-30 10050 6.5 97 20W-40 10050 13.0 113 10 050 16.8 120 注：黏度由 ASTM 线图外插法测定。 2)API质量分类法对机油的质量分类，现在最常用的是API(美国石油协会的缩写)质量分类法。这种分类法也称性能分类或使用分类法。 API分类将汽油发动机机油分为S系列，也称供应站分类；将柴油机机油分为C系列，也称工商业分类。两种系列按使用条件或油品质量水平分成许多级别。 S系列中有SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG 和SH 等级别,是按发动机热负荷、机械负荷的大小、操作条件的缓和程度来区别的。目前国外常用的汽油机机油为SE和SF级。 C系列中有CA、CB、CC、CD、CD-Ⅱ、CE和CF-4 等级别,是按发动机工作负荷、工作条件的苛刻程度、燃料的含硫量及操作条件的缓和程度来区别的。 API汽油机机油分类情况见表15-4，API柴油机机油分类情况见表15-5。 表15-4 API质量分类法(汽油发动机机油) API分类 质量水平 SA 供非常缓和条件下发动机使用，为直馏矿物油、无添加剂。我国现已不使用 SB 中等程度条件下运转的发动机使用，加有少量添加剂，具有抗擦伤、抗氧化及防止轴瓦腐蚀的性能。我国现已不使用 SC 用于无PCV 阀的1964—1967年生产的轿车、货车汽油发动机，具有抗高温、低温油泥、防锈、抗腐蚀性能 SD 用于有PCV 阀、1968—1971 年生产的轿车、货车汽油发动机，具有抗高低温油泥、抗腐、防腐蚀等性能 SE 用于有 EGR 装置、1972年以后生产的轿车、货车汽油发动机，防高低温油泥性能比SC、SD级好. SF 用于具有催化转化器，1981 年以后生产的汽油机，防高低温油泥、抗氧化、抗腐蚀性比SE级好，且对催化剂无毒害作用 SG 用于电喷燃油系统高性能汽油机、20世纪90年代生产的新型轿车汽油机，改进、控制沉积物、氧化和磨损，还具有CC级油的性能 SH 用于电喷燃油系统高性能汽油机、1994年后生产和进口的轿车汽油机，优于SG级，且有CD级的性能 CA 用于使用低硫燃料，轻、中负荷下运转的柴油机，具有防止高温沉积物的产生及防止轴承腐蚀的性能 CB 用于使用高含硫量的燃料，轻中、负荷下运转的柴油机，具有防止高温油泥的产生及防止抽瓦腐蚀的性能，缓和条件下的汽油机也可用 CC 用于有增压器的高负荷柴油机，在苛刻条件下运转的汽油机也可使用，具有防止高温沉积、防钙、防腐及防止汽油机低温油泥的产生的性能 CD CD-Ⅱ 用于有增压器的高速大马力、在非常苛刻条件下运转的柴油机使用，要求在上述条件下，能防止高温沉积、防锈、防腐，且性能高于CB、CC级油 CE 用于重负荷二冲程柴油机，能高效地控制磨损和沉积物 用于低速高负荷和高速低负荷增压柴油机，在各种条件下高效控制磨损和沉积物 CF-4 用于高速公路行驶的重负荷柴油车，与S系列结合，经推荐也可用于汽油车，在油耗和沉积物控制方面优于 CE 注：EGR——废气再循环系统。 其他代用燃料还有太阳能、氢燃料、混合燃料等。 【单项选择题】关于SAE多级机油5W - 30，说法正确的是（ ） A. -18℃时动力黏度最大为870MPa·s B. 100℃时运动黏度最小为6.5mm²/s C. 只能满足-18℃的黏度要求 D. 只能满足100℃的黏度要求 【答案】B 【解析】由SAE多级机油黏度分类表可知，5W - 30在-18℃时动力黏度最大为870MPa·s ，100℃时运动黏度最小为6.5mm²/s ，它是多级机油能同时满足两方面要求，所以选B。 1. （单项选择题）用于重负荷二冲程柴油机，能高效控制磨损和沉积物的API机油级别是（ ） A. CA B. CB C. CE D. CF - 4 【答案】C 【解析】CE级机油用于重负荷二冲程柴油机，能高效地控制磨损和沉积物，所以选C。 2. （单项选择题）API质量分类法中，CB级机油可用于（ ） A. 使用低硫燃料的轻负荷柴油机 B. 电喷燃油系统高性能汽油机 C. 使用高含硫量燃料的轻中负荷柴油机 D. 有增压器的高速大马力柴油机 【答案】C 【解析】CB级机油用于使用高含硫量的燃料，轻中、负荷下运转的柴油机，所以选C。 3. （填空题）目前国际上广泛采用美国SAE黏度分类法和________质量分类法。 【答案】API 【解析】直接考查国际常用的内燃机机油分类法，依据原文填写“API”。 1. （单项选择题）API质量分类法中，C系列机油适用于（ ） A. 汽油发动机 B. 柴油发动机 C. 电动机 D. 蒸汽机 【答案】B 【解析】API分类中C系列机油用于柴油机，所以选B。 2. （单项选择题）用于有催化转化器，1981年以后生产的汽油机的API机油级别是（ ） A. SA B. SB C. SE D. SF 【答案】D 【解析】SF级机油用于具有催化转化器，1981年以后生产的汽油机，所以选D。 3. （填空题）SAE黏度分类法规定用在________所测定的黏度来对“冬”用机油分级。 【答案】-18℃ 【解析】考查SAE黏度分类法中“冬”用机油的分级温度条件，按原文作答。 · SAE看温度，W前抗寒冬；数字往后走，高温更厚重！ · API分SC，汽油柴油两条路；SP国六最新潮，CK-4低硫够环保！ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$