机油的等级划分和对柴油机的必要性

摘要：柴油发电机润滑油的等级划分具体依据API（美国石油学会）和SAE（美国汽车工程师学会）两个国际标准体系。此外，部分地区（如欧洲）还会参考ACEA的标准。康明斯公司要求用户应根据天气要素来选取润滑油，其中寒冷地区选低W值（如5W-30），炎热地区选高发烫黏度（如20W-50）。因此，正确选用机油可延迟柴油发电机寿命并减少油耗，建议按期更换并选择正规品牌的机油。

      康明斯公司无法介绍操作任何特殊牌号的柴油机机油，而介绍选取API类别的机油，即CC级用于非增压柴油机；CD级用于增压柴油机；CF/SC仅用轻载柴油机（例如各种备用发电机组、应急发电机组等）。双类型机油用于要求比单类型机油更多保护功能的场合。CC/CD和CC/SC类表示机油混合后满足相应两种机油单独操作所要点的性能。机油标准排名如图1所示。

     API标准以字母组合表示润滑油的性能等级，第一个字母“C”表示柴油机用油，第二个字母代表性能级别（字母越靠后，性能越高级）。易见等级如下：

（7）CJ-4：2006年推出，适合于DPF（柴油颗粒滤芯）机型，硫含量要求更低（0.0015%）。

（8）CK-4（2016年）：兼容CJ-4性能，提升过热抗剪切性和氧化稳定性，适合于现代低硫柴油。

（9）FA-4（2016年）：低黏度节能型机油，专为高效能发动机布置（SAE XW-30或更低）。

     注意：API等级需根据发动机技术年代和排放要求选型。

      SAE标准表示机油的流动性和过热保护能力，机油流向如图2所示。

① W前数字（低温黏度）：数字越小，低温流动性越好（如5W适合于-30°C，15W实用于-20°C）。

② W后数字（高温黏度）：数字越大，过热保护性越强（如40、50实用于高负载发动机）。

      ACEA类型以字母+数字表示，柴油机常载以下系列：

② OEM认证：如奔驰MB 228.51、沃尔沃VDS-4等，需检验设备手册。

      机油的主要功用就是润滑，没有机油柴油发电机就会故障，但是为什么会故障，大家可能就语焉不详了。柴油发电机是一个复杂的能量转换机器，它可以将燃料的化学能转化为机械能对外输出。在能量转化流程中，有大量的零部件以一定的轨迹运动，在运动过程中零部件以一定的力功用在另一个零部件上，并且有高速的相对运动柴油发电机故障诊断，这就是所谓的摩擦副。在柴油发电机中有多达数十个摩擦副，各摩擦副之间的配合间隙也有所不同，从几微米到零点几毫米不等。

      任何零配件表面都不是绝对光滑的，都有一定程度的表面粗糙度，即使我们看起来光洁无比的零配件，在显微镜下观察它的表面也是凸凹不平的。因此，在这些摩擦副的表面必然会出现摩擦和磨耗。摩擦就会出现阻力，阻碍零配件的运动，消耗发电机组的动力。实验表明，柴油发电机的摩擦阻力大约会消耗柴油发电机25%的功率。此外，摩擦副之间相对运动还会摩擦生热，使零配件升温，在没有润滑的情况下两块金属高速摩擦，出现的热量甚至可以将金属熔化，使二者烧结在一起。所谓的柴油发电机“拉缸”“化瓦”就是这种状况，摩擦副由于缺少润滑散热而烧结在一起了，属于较严重的柴油发电机机械损坏了。

      柴油发电机摩擦的类别可以分为滑动摩擦和滚动摩擦两大类。

（1）滚动摩擦：滚动摩擦阻力较小，所以发电机组上尽可能的采用滚动摩擦，比如各种轴承就是典型的滚动摩擦。

（2）滑动摩擦：滑动摩擦阻力相对较大，比如活塞环与汽缸壁之间、主轴与气缸体、连杆之间，都属于滑动摩擦。

      此外发电机，根据摩擦副之间的摩擦介质还可以分为干摩擦、边界摩擦、混合摩擦和液体摩擦，在发电机组上这几种摩擦是同时存在的，在柴油发电机中绝大多数部位都是液体摩擦，比如曲轴与气缸体、连杆之间、凸轮轴与气门之间，等等；而汽缸壁与活塞环之间是边界摩擦。

      为了减轻因为摩擦致使的柴油发电机容量消耗和零配件磨损，必须对零件的摩擦表面进行润滑，即在两零件的作业表面之间加入一层润滑油使其形成油膜，将零件完全隔开，处于完全的液体摩擦状态。在柴油发电机中，能完成这项工作的装置就是润滑系统，它可以在柴油发电机工作时连续不断地把数量足够、温度适当的洁净机油输送到传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而达到减轻摩擦阻力、减少容量消耗、减少机件磨耗、提升柴油发电机工作可靠性和耐久性的目的。

      机油具有清洁、分散作用，可以防止柴油发电机内部附着金属碎屑、燃烧残渣等杂质，保持柴油发电机内部清洁。

      机油的清洗作用就是机油通过循环流动，将柴油发电机零件上的积碳、油泥、胶质、漆膜、金属屑等带回油底壳，以达到清洁清洁的效果。机油能够有清洗功能的详细原因是因为机油中含有一种清净分散剂，它是添加在机油中的一种弱碱性物质，能够中和机油中的亚硫酸，并可以将胶质、油泥、金属磨屑等从柴油发电机缸体上清洗下来并带回曲轴箱。衡量机油清洗性能的技术指标是总碱值，英文简称TBN，它表示的机油中清净分散剂的含量。它的数值越高，表示机油的清洗能力越强。同时它也是机油使用时限具体影响条件，通常总碱值越高，机油的使用年限也越长。

      柴油发电机在工作程序中，会由于燃烧不完全、油底壳窜气、发烫等生成各种积碳、胶质、油泥、漆膜等有害物质，燃烧废气中二氧化硫还会与水蒸汽结合后会生成亚硫酸，并被吸附到机油中使机油呈现弱酸性，进而腐蚀柴油发电机缸体、活塞、轴瓦等零部件，同时各摩擦部位还会有金属磨耗颗粒等脏东西。这些物质沉积在柴油发电机内部各处，就像人体血管中的血栓一样，会危害甚至阻碍润滑系统的正常工作，增加柴油发电机的磨耗，影响柴油发电机的性能，因此必须及时将它们清洁下来并过滤出去。

      预防柴油发电机内部各金属零部件接触面的磨损。柴油发电机在作业时，因为巨大的冲击力，在零件的表面会发生很大的应力，如果这个应力直接功能在零件上，会使零件很快的损坏。而因为有了机油的润滑，在零件的表面形成了一层油膜，应力经过油膜的缓冲再功能在零件上，就会使力度大大减轻，从而保护零件。同时因为油膜的缓冲功能，将零件的振动减小，噪音降低，使柴油发电机作业更加的安静与顺滑。

      在柴油发电机内部由于燃料燃烧会生成水蒸汽，机油可以预防水蒸汽引起的生锈（示意图如图3所示）。柴油发电机运转一段时间之后，机油中会生成一些具有腐蚀性的物质，它们会侵蚀柴油发电机内部各零部件，特别是对主轴瓦、连杆瓦造成的侵蚀更为严重；此外，柴油发电机中的水蒸气还会附着在金属表面，导致金属锈蚀。而机油中的防锈蚀添加剂可以清除这些腐蚀性物质柴油发电机组价格一览表，并在金属表面形成油膜，阻止水分与金属接触，这样就起到了防锈防腐蚀的作用。 

      有人说柴油发电机上不是有冷却系统吗，怎么还需要机油来散热呢？事实上柴油发电机冷却系统具体是给汽缸体、燃烧室、气门等部位散热，其它的比如曲轴、活塞、齿轮等不与水接触的部位，散热是很差的。而机油在柴油发电机中循环流动就可以把这些部位的热量带走并散发出去。现在很多高强化的柴油发电机，都有专门的活塞冷却机油喷嘴，可以直接将机油喷溅在活塞上，防止活塞过热；如果没有这个系统，很容易引起柴油发电机拉缸损坏。此外，很多柴油发电机为了加强散热，还会设置机油散热器，将机油的热量传递给柴油发电机水箱宝，最后通过空气散发出去，进一步加强了散热功能。

     这个密封功用具体是指密封活塞与汽缸壁之间的间隙。虽然活塞与汽缸壁之间有活塞环来提供密封用途，但因为金属表面并不是非常平整的，故而密封程度并不是很完美。如果密封作用不佳，柴油发电机窜气量增大，动力就会减小。而机油可以在金属摩擦表面之间出现油膜，将凹凸不平的摩擦表面添补平整，使摩擦表面变得更加的光洁、顺滑，气缸壁与活塞之间的密封程度大大提升，柴油发电机的动力性会显着增强。通常粘度越高的机油密封性越好，但是粘度偏高的机油会增加柴油发电机的运行阻力。

cummins柴油机上所用的硫酸盐灰分极限有规定。过去经验证明，高灰分机油回积聚在气门上，使气门产生细槽和烧损。所以康明斯柴油机用的机油含硫酸盐灰分的极限均为1.85%（质量分数）。用天然气作燃料的柴油机除外，天然气柴油机，硫酸盐灰分的引荐范围为0.03%～0.85%（质量分数）。对于新的或大修后的cummins柴油机无法引荐使用专门的磨合机油。磨合时操作的机油和正常运转时相同，通常为250~300运行小时为一次替换周期。