坊間一直有這樣一個傳言,讓很多人深信不疑:如果為發動機加註比原廠要求粘度更高的機油,則可以為發動機帶來更好的保護效果,尤其是在激烈駕駛工況,或者炎熱高温天氣下更是如此。所以一些喜歡激烈駕駛,或者想為發動機帶來無微不至呵護的人,便私自將原廠的低粘度機油更換成了標號更高的高粘度機油。可事實上,這種做法不僅不會保護髮動機,而且還會讓你的發動機提前報廢!至於為什麼,請往下看!
在聊為什麼不能私自給發動機使用更高粘度機油之前,我們先來簡單介紹一下什麼是機油粘度。眾所周知,機油包裝上都會標有類似“5W-30”(上圖紅框處)這樣的標號。其中,字母“W”後面的數字是指機油在100°C時,由SAE美國汽車工程師協會定義的運動粘度等級。其數字越小,就代表機油在100°C時的運動粘度越低。像是0W-20機油在100°C時,就會比0W-40機油具備更強的流動性,流動狀態會更趨近於水。
粘度越高,鋼珠下落速度越慢
而低粘度機油更強的流動性就意味着更快的流速,更快的流速又意味着更強的散熱性能,可以更好地為發動機降温。反之,高粘度機油較慢的流速就會限制它的散熱能力,不過由於高粘度機油具備更厚的油膜,所以當機油處於130°C以上的高油温狀態時,高粘度機油理論上會比低粘度機油具備更好的保護效果。也正是基於這個理論,所以讓不少人產生了在激烈駕駛時更換高粘度機油的想法。
既然高粘度機油在高温下可以提供更好的潤滑效果,那為何將低粘度機油換成高粘度機油後,反倒會使發動機出現損傷呢?
私自換用高粘度機油,首當其衝的問題就是會大幅降低發動機的潤滑效果。至於為什麼,我們只需簡單瞭解機油是如何保護引擎的就能搞明白了。如上圖所示,即使是平時看起來如鏡子一般光滑的氣缸壁、活塞金屬表面,其實在微觀層面也是處於凹凸不平狀態的,而這種凹凸不平便會在運動時產生很大的摩擦阻力,併為發動機帶來額外的磨損,導致壽命縮短。
為了避免金屬粗糙表面的磨損,所以機油便閃亮登場了。通過在發動機氣缸壁與活塞之間建立一層油膜,機油最大程度減少了兩者微觀層面金屬“小凸起”的相互磨損,並降低了發動機的運轉阻力。不僅如此,像是發動機內部活塞連桿與曲軸之間的轉動,以及凸輪軸自身的旋轉,也都是仰仗機油油膜來減少磨損,並降低運轉阻力的。
不過由於各家發動機製造工藝,以及製造年份的不同,所以不同發動機的打磨、製造精度也會存在着差異,最終就會造成金屬表面的平整度、以及金屬與金屬之間的縫隙寬度並不一致。而根據我們上面所講的,金屬之間需要通過機油油膜進行保護、潤滑的理論,那在面對不同的金屬平整度、以及縫隙寬度時,所需的油膜厚度自然是不同的,這就意味着會產生不同油膜厚度的不同粘度機油並不能通用。其中,如果是製造精度較差的發動機,由於其金屬表面粗糙、金屬之間縫隙寬大,所以就需要使用油膜較厚的高粘度機油才能完美地將縫隙“填平”,從而降低發動機內部的磨損。這也是為什麼十多年前製造精度不高的老發動機,很多都會使用40標號這種粘度較高機油的原因。
而隨着發動機製造工藝的進步,如今發動機內部零件的金屬表面早已變得更加光滑、細膩,並且不同部件之間的縫隙也會更小,所以現在越來越多的新發動機才紛紛開始使用油膜更薄的低粘度20標號機油。此時,如果我們私自將機油粘度從20標號換成30、40標號這種粘度更高、油膜更厚的機油,那高精度發動機金屬與金屬之間的細微縫隙寬度,就很可能會出現不足以供高粘度機油較厚油膜生成的問題。此時再疊加高粘度機油較慢的流速,無法在活塞等部件超高速運轉時通過及時填充來潤滑,最終就會導致發動機因為潤滑不足而出現磨損加劇的問題。
不僅如此,由於發動機絕大多數時間都會運轉在100°C的高温工況,所以機油的最佳工作粘度也是針對發動機在100°C的工作温度設計的,也就是説,工程師在機油的開發階段就會利用機油自身高温變稀、低温變稠的特性,將流動性和保護能力較好的偏稀狀態設定在100°C上下,這也就意味着無論是粘度多低的機油,其在發動機冷機狀態下都會處於粘度過高的狀態(低於100°C都算冷機,所以即使是高温夏季冷啓動時,機油也會處於過稠狀態)。要知道,在發動機的全生命週期中,有75%的磨損都是在冷啓動階段產生的,所以如果私自將機油粘度提升,那高粘度機油對於冷機狀態下的保護就更吃力了,會進一步加劇發動機在冷啓動階段的磨損程度。
機油温度
通過上文我們已經知道,機油粘度越高、其散熱性能就越差,並且由於高粘度機油無法有效填充零件之間的縫隙、為金屬摩擦提供充足潤滑,所以金屬還會因為摩擦較大產生更多的熱量。這也就意味着,發動機在使用高於原廠粘度推薦值的機油後,不僅散熱會變差,而且自身的發熱量還會增大,進而導致機油工作温度高於正常值的問題。
而對於機油來説,温度升高又會加快其自身的氧化變質速度,進而導致機油的潤滑性能提前衰退。此時,如果還按照原廠的換油週期來更換機油,那發動機就有可能會因為機油保護能力提前衰退,出現額外磨損的問題。不僅如此,由於大部分民用車的機油管道都會在缸體內部與發動機冷卻液管道進行熱交換,所以較高的機油温度還會導致冷卻液温度(水温)變得更高,進而使發動機冷卻系統的散熱壓力變大。
根據流體力學定律可知,液體的粘度越高,其在流動時的壓力就會越大。反之,液體粘度較低,其在流動時的壓力就會越小。為了保證發動機在使用流速快、壓力小的低粘度機油時,可以快速建立並保持足夠的油壓來進行潤滑和散熱,所以那些原廠適配低粘度機油的發動機,都會無一例外地通過使用轉速較高的機油泵來提升機油壓力。
由於機油泵與帶動其轉動的曲軸之間的齒比是固定的,所以一台發動機的機油泵轉速不能隨着機油粘度的變動而改變。這樣一來,當車主私自將機油粘度升高後,發動機的機油壓力就會升到比標準油壓更高的狀態了。雖説機油壓力升高並不會影響發動機的潤滑效果,但由於發動機只有在原廠配件、油液狀態下,才能達到設計之初的耐久性,所以當發動機長期處於高油壓狀態運轉的話,發動機的密封件就有可能因為承受超出設計的額外壓力,出現滲漏問題。而其中最容易出現問題的位置,就是曲軸的前後油封以及發動機水道的堵蓋。
咱們先來看曲軸油封,眾所周知,發動機活塞的上下運轉會帶動曲軸旋轉,而曲軸的旋轉力,在發動機的一端會帶動氣門正時系統旋轉,在另一端又會帶動變速箱旋轉來傳導驅動力。如上圖所示,發動機曲軸的兩端實際上是穿過缸體、露在缸體外面的,因此為了避免曲軸箱內部的機油從曲軸與缸體結合處的縫隙滲漏,所以工程師會使用一種內部鑲嵌PTFE塑料或硅橡膠的金屬環來對其進行密封。但如果發動機內部的油壓變大,就有可能會造成壓力超過曲軸油封承受壓力的閾值、或致使曲軸油封壽命縮短,進而出現發動機曲軸箱滲漏機油的問題。
如果説曲軸箱滲漏不算什麼大問題,那因為機油壓力過高導致發動機水道堵蓋損壞就是非常嚴重的問題了。估計絕大多數人對這個水道堵蓋都不瞭解,其實這個堵蓋是用來封堵“工藝孔”的。而發動機內部用於冷卻液循環的水道,之所以會與正時腔之間存在一個工藝孔,是因為發動機在加工時需要有固定的點,而這個工藝孔就是負責在加工時起固定作用的點,待加工完畢後,再用堵蓋將其封住,就能避免冷卻液串進會參與機油循環的正時腔了。可如果機油循環的壓力因為機油粘度增加而增大,那堵蓋所面臨的的壓力也會隨之升高,久而久之就有可能出現堵蓋被頂開,冷卻液串入參與機油循環的正時腔,導致冷卻液與機油“共處一室”,最終引發機油乳化、機油潤滑失效、發動機過度磨損的問題。需要強調的是,以上因為油壓變大引發的漏油並非必然現象,發動機究竟會不會在長期使用中漏油,還要綜合考慮發動機對油壓的承受能力,以及車主的人品(運氣)。
升高機油粘度對於動力和油耗的負面影響很好理解,因為發動機內部幾乎所有運動的零部件都會通過與機油接觸達到潤滑效果,那機油的粘度越高,發動機內部零件的運動阻力就會越大。通常來説,20粘度機油在100°C時的粘度在5.6-9.3之間,高一號的30機油在100°C時的粘度普遍會達到9.3-12.5。而40機油在100°C時的粘度則會直接來到12.5-16.3。根據某廠商的實際測算,將30粘度機油換成20後,車輛在NEDC油耗測試標準下,整車油耗能降低0.8%。40粘度機油換成20後,整車油耗能降低1.5%。
眾所周知,跑賽道必不可少的擋擋拉紅線跑法,會為發動機帶來非常大的負荷,雖説隨着轉速的飆升,與曲軸相連的機油泵轉速也會升高,進而使機油得到更快的循環速度以及散熱效果。不過在不同的賽道環境下,車輛所處的空氣/地表温度、空氣濕度、氣壓、甚至是賽道佈局和海拔等變量,也會使機油的散熱出現不確定性。比如在一些直道較多的高速賽道中,由於車輛的撞風量足夠大,所以即使用的是原廠粘度機油也不會有什麼問題。但如果你跑的賽道是速度較低的多彎賽道,那由於車輛的撞風量不足,就會很容易出現機油温度過高導致的油膜破裂問題。所以當碰到這種“高温”賽道時,我們就需要通過更換粘度高一個級別的機油來為發動機提供更好的保護了。
改裝機油散熱器
此外,如果你的車進行過刷ECU、加大渦輪壓力、改變點火正時等一系列會增加引擎發熱量的改裝,那下賽道時恐怕也少不了更換高粘度機油的操作。不過,對於應對跑“高温”賽道這件事來説,最科學的解決辦法還是為車輛加裝機油散熱器,並使用性能更好、更耐高温的原廠粘度機油。
除了跑賽道可以用高粘度機油進行應急以外,如果你的車輛出現了燒機油的情況,也可以通過更換高粘度機油來避免機油的過度消耗。一般來説,“燒機油”指的是機油通過活塞環或者氣門油封等位置的縫隙進入了發動機燃燒室,並與汽油混在一起被點燃。而燒機油的車在急加速時,排氣管通常會噴出藍煙,並且發動機的機油液麪在使用中也會出現大幅降低。
此時雖説最正確的操作方法應該是通過更換密封完好的活塞環或氣門油封來根治燒機油問題,但對於那些想湊合開一陣就換車的朋友來説,通過更換高粘度機油,利用其較厚油膜不容易滲入燃燒室的特質,也是可以很大程度緩解燒機油問題的。
在涉及機油的汽車使用、保養領域,一些“民間科學家”總會想當然地傳播很多反智言論。其中最離譜的就是高粘度機油可以為發動機帶來更好的保護。其次就是老車應該升高一個機油標號......為了避免各位的愛車能免受“民間科學家”傷害,今天我要再次強調一遍,説明書説讓你用什麼機油粘度,什麼機油粘度就是保護效果最好的!如果你的車不燒機油,即使你已經開了超過30萬公里,也照樣不用升高機油標號,原廠的低粘度機油就是保護效果最好的!