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车用润滑油技术培训FLTSCoachStephenMi宓峥宇内容一.润滑油的基本知识二.发动机结构三.发动机油(汽机油和柴机油)四.发动机冷却系统和防冻液五.车用手动变速箱和桥的润滑六.自动变速器及动力换挡变速器及其润滑七.车轮轴承和润滑脂八.轿车制动系统和制动液一.润滑油的基本知识润滑的定义润滑的定义••润滑润滑–任何减少运动表面间摩擦的手段。••润滑剂润滑剂–任何可以减少摩擦的材料。–润滑剂的主要功能是分离两个运动表面并使它们之间的相互运动更容易。–润滑油用作润滑剂可以将运动表面间硬碰硬的高摩擦力转化为润滑油的流体摩擦。润滑油的组成润滑油的组成：基础油+添加剂基础油(70-95%)添加剂(5-30%)润滑油润滑材料的分类润滑材料的分类•矿物油，天然油脂(动植物油)，合成油–能够自由流动并有冷却作用•润滑脂–由油加稠化剂(皂类等)制成的半固体润滑剂•易在被润滑表面保持•良好的密封性能•固体润滑剂–二硫化钼和石墨•用于极端温度条件下，低压，环境较差•气体润滑–有时用于润滑高速低负荷的轴承润滑油的重要性能润滑油的重要性能••粘度粘度是润滑油的昀重要的性能。•其他重要性能包括-粘度指数-中和值(酸值和碱值,通过滴定法测得)-比重-倾点-抗乳化性-闪点-空气释放性-燃点-抗泡性-氧化稳定性-相容性(与橡胶，密封等件不起反应)-抗腐蚀性-抗磨损/极压性能粘度是什麽粘度是什麽??•液体粘度度量了其阻碍流动的能力–在同样条件下，低粘度液体比高粘度液体更易于流动；–粘度是润滑油昀重要的指标；–它是形成润滑油膜的昀主要的因素，同时也决定了润滑剂的负载能力；–通常用厘斯或SAE级别来描述粘度。什什么是粘度指数么是粘度指数?(?(VI)VI)•粘度指数反映了油的粘度随温度变化的特性–液体的粘度会随温度变化而变化;–润滑油随温度升高而变稀;–油的粘度指数越高，粘度随温度的变化幅度越小;–该指标是运行于较大温度范围内的润滑油的重要指标;粘度随温度的变化粘度随温度的变化HVI高粘度指数油(VI85)MVI中粘度指数油(VI30-85)LVI低粘度指数油(VI30)100C40C粘度的对数剪切稳定性剪切稳定性••剪切稳定性剪切稳定性是润滑油抵抗粘度损失的能力–高温下极高的机械应力可造成油品永久的粘度损失和粘度指数的降低;–多级粘度润滑油中长链的聚合物可能会在高温高剪切下被剪切成段链分子,造成粘度和粘度指数下降;–它是选择润滑油基础油的重要的指标之一.润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(1)(1)•倾点–润滑油昀低可流动温度(形成石蜡的温度).•该指标对低温运转性能非常重要•闪点–液面上方蒸气可被点燃的昀低温度•对于可燃物体有法规要求•燃点–液面上方聚集的液体蒸气可以发生自燃的昀低温度润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(2)(2)•氧化稳定性–润滑油抵抗氧化的能力.•矿物油在高温下和氧气发生反映•产生酸、碳、沉积物、漆膜•表明了油品可以储藏的寿命•抗腐蚀–油品抵抗对金属腐蚀的能力•油品变质后会具有腐蚀性•通过锈蚀和铜片腐蚀试验可检测出油品的抗氧化能力润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(3)(3)•中和值–检测油品酸化或碱化程度的方法•油品酸碱值改变量显示了油品变质程度•酸值TAN增加量或碱值TBN减少量可度量出油品氧化或添加剂消耗程度•总酸值(TAN)–需要用来中和一克油品中的酸所需使用的氢氧化钾的重量(mg.KOH)•总碱值(TBN)–表述为中和1克油品中的碱的对应酸的重量，该重量用中和同样量的酸所需要的氢氧化钾的重量(mg.KOH)描述润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(4)(4)•抗乳化性–润滑油分水的性能.•是透平机、压缩机和液压系统润滑油的重要性能指标•空气释放性–油品释放进入的空气的能力•定义为进入油中的空气增加油品0.2%体积的时间(分钟)。•对于需要防止破坏油膜，防止过热的变速箱非常重要。润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(4)(4)•抗泡性–是抵抗油品表面产生空气和油组成的泡沫的能力•泡沫是由搅动和空气进入油体造成的•泡沫将因为油品污染和进水及进入异物而增多•将使泵、齿轮箱和其他飞溅润滑系统因润滑不足造成机械故障润滑油其他重要性能润滑油其他重要性能(5)(5)•相容性.–润滑油与其他物体相适应的性能.•润滑油和橡胶密封件或油管可能产生反应，造成故障。•部分塑料件、粘结件和油漆也可能与润滑油不相容.•有些合成油会和某些金属不相容。基础油质量对润滑油性能至关重要基础油质量对润滑油性能至关重要基础油化学组成溶解性挥发性油品表面活性粘度&粘度指数氧化稳定性•发动机清洁性•密封件相容性•配方稳定性•沉积物形成•粘度增加•酸性物质形成•金属腐蚀•机油消耗•粘度增加•沉积物形成•泡沫•空气释放•乳化•低温流动性•能量损失•抗磨损保护•冷却效能矿物基础油组分与性质直链烷烃异烷烃环烷烃芳香烃基础油的成份-碳氢比饱和烃芳香烃碳氢化合物–烃•可以饱和的：石蜡烃和环烷烃；•饱和意味着所有的碳分子骨架上都有氢原子；•饱和烃分为链烷烃(0环)和环烷烃(1环，2环，3环，4环，5环）；•碳原子（蓝色）总有四个键和其它原子连接，氢原子（白色）只有一个键。石蜡烃（链烷烃）环烷烃（2种视角）碳氢化合物–烃（2）理想状态的芳香烃结构苯-单环芳烃例如：蒽多环芳烃PAH&PNA•所有的芳香烃都是扁平的分子结构；•这就是为什么它们是危险的，可能干扰或切入DNA；•PAH是致癌物质，1983年被证实，并导致芳香烃抽提液作为润滑剂基础油应用的终止。可用IP346测定。杂环烃例如：吲哚，有氮原子，但不是碱性的例如：嘧啶，有氮原子，但是碱性的碱性的表示它们取代了酸性的氢离子矿物基础油成分链烷烃环烷烃/芳香烃矿物油基础油中也含有硫、氧、氮、金属化合物，如:S饱和状态结构和润滑油质量不同润滑油基础油质量性能化学类型蜡有支链的异链烷烃有多支链的异链烷烃环烷-单环有长链环烷烃，缩聚单环芳烃，长链多环芳烃API基础油分类-标准ShellGlobalSolutions绝大多数溶剂精制除蜡HVI基础油深度加氢基础油HVI基础油壳牌XHVI®,聚异丁烯PIOsVHVI包括其它合成油,如酯类等和环烷基基础油(VI80)I类II类III类IV类V类饱和率含硫量粘度指数VI90%和/或0.03%且8012090%且0.03%且8012090%且0.03%且120聚α烯烃(PAO)所有未列入I,II,III,IV类中的其它种类润滑油基础油矿物油原油经过常减压蒸馏，脱蜡脱沥青，溶剂酸碱精制等处理得到的基础油半合成油矿物油再经加氢精制合成油经过化学处理工艺(典型如各种聚合工艺)得到的基础油润滑油基础油•矿物油：经济，可以很好•合成油：昂贵，通常很好•半合成油：居两者之间合成基础油主要类型有聚α烯烃，烷基苯，双酯，XHVI等。其中聚α烯烃(PAO)应用昀广。合成基础油的特点:a.倾点低,低温性能好;b.粘度指数高,粘温性好;c.高温蒸发损失小;d.高温热稳定性和氧化安定性好.基础油的历史回顾•50年代：要求正确的粘度和不含酸性组分；•60年代：降级至溶剂或化学添加剂的载体；•70年代：合成流体产生；•80年代：西欧出现低价，半合成加氢裂化油（Shell,BP,Fuchs);•90年代：受HSE影响，加氢裂化产品，PAO，酯类获得接纳和认可；天然油脂及其化学衍生物，由于可快速生物降解得到复兴；•1998年，在西欧10%是合成产品包括组III加氢裂化油品；•1999年，德国5%的基础油是快速可生物降解的酯类基础油。石油的用途原油沥青常压塔燃油减压塔油渣溶剂精制塔除蜡装置加氢精制塔溶剂提取物蜡轻油溶剂氢气昀终产品基础油油渣炼油工艺流程润滑油基础油的精制：传统工艺：溶剂精制、溶剂脱蜡、白土补充精制现代工艺：加氢补充精制、加氢处理、加氢降凝(裂化、异构化)常压蒸馏减压蒸馏加工步骤•常压蒸馏–根据沸点分离产品；–残留液(常压渣油)包括了更重的组份在常压下需要更高的温度去蒸馏它；•减压蒸馏–减压条件下,重馏分的沸点降低,以致无热破坏(裂化)的蒸馏也是可能的；–更低的压力减低了液体的沸点，所以第二阶段蒸馏是在减压条件下把各种组份分离出来；•脱沥青–减压蒸馏的残留液（原油中昀重的组份）然后在PDU（丙烷脱沥青）装置中用脱沥青油分离出重质高粘度油料（光亮油），然后脱出的沥青质产品再去加工成沥青。从原油到基础油………需要改变的性能包括：•物理性能，例如粘度，挥发性和低温性能；•化学性能，例如氧化稳定性能。基础油生产的主要过程基础油生产主要分为两种：•“传统”加工,主要指酸精制，溶剂抽提，溶剂脱蜡，(加氢)精制等；•“非传统”加工，通常指加氢法和加氢化裂化法生产基础油。比较：1.“非传统”加工更容易定制润滑剂基础油;2.润滑剂基础油生产的未来前景取决于加氢和加氢裂化;3.现在加氢裂化的另一优点是对原油质量的依赖程度较小;常压蒸馏这是一个草图，在现代的炼油厂，使用不同的转换过程来重新调节平衡产出量和获得更高要求/价值的产品，比如汽油。常压渣油(常压蒸馏残余液)处理溶剂精制要求去除引起不稳定和降低油品使用级别（主要是高含量的芳香烃）的不需要的有害物质，不同的选择如下：•溶剂萃取法(solvex)–采用溶剂首先去除高含量的活性的油老化促进剂–昀常用的是糠醛和N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)•加氢催化(hycat)–用氢转化不受欢迎的物质,比去除它们要简单,通常我们知道的有加氢处理,或加氢催化(hycat)•加氢萃取(hydrex)–加氢处理后的适度溶剂萃取法•综合法(hybrid)–为不同等级采取不同的方法脱蜡在传统的溶剂精制过程中，溶剂抽提之后是溶剂脱蜡；要求除去那些在低温下倾向于结晶的物质，主要是直链石蜡；•溶剂脱蜡-重要溶剂是酮(二甲基酮,甲乙基酮,MEK)和氯化烃;-脱蜡通常用于使倾点降至-12C;-当溶剂加入油中，一个物理的分离过程，化合物加入油中以后冷却下来，蜡晶体析出被过滤掉，然后除去溶剂•催化脱蜡-代替物理分离，油品经过加氢催化，蜡分子重新排列成有分枝的和无蜡的两种-1979年，Mobil公司推出Mobil润滑油脱蜡工艺技术(MLDW)；-催化剂的发展导致强活性加氢异构化工艺技术，(Mobil选择性脱蜡技术,MSDW)的诞生；-1999年Chevron公司应用其异构化脱蜡工艺(重新排列蜡分子),这是催化脱蜡的昀重要技术。精制•矿物基础油是一种非常复杂的混合物，由几百种分子大小和形状不同的烃类和少量非烃类物质组成；润滑油范围内的烃类，由碳原子数为20~70，分子量为250~1000的烃分子组成•基础油精制的目的在于：-从基础油混合物中提炼出理想的润滑油组分-将非理想组分转化为理想组分通常用于昀后的处理以改善颜色和氧化稳定性•加氢精制(轻度加氢处理)是昀普通的方式，但用吸收剂(漂白土，铁矾土)的辅助精制有时用于制造冷冻机油，变压器油或透平油；•壳牌的炼厂一般不采用–更常用NMP溶剂萃取。加氢法生产基础油的背景•1921年,在德国曼海姆-莱茵河边草地第一套工业装置开始运行,但质量低于从石油所得;•德国IG和美国新泽西标准石油公司在1930年和31年在路易斯安那州巴登洛日和纽约Baybay各建成一套大型加氢装置.“Essolube”基础油从此诞生;•基础油的10%是环烷烃基础油,环烷烃油具有优良的天然低温性能,不需要脱蜡,这些现在制造用深度加氢法;•德国BASF公司依据用于液化煤炭的高压加氢法工艺首先开发出白油大规模生产技术,在此之前,白油仅用酸处理法生产;加氢基础油生产•1969–Idemitsu(Chiba)采用第一个润滑油氢化裂解器,使用Gulf技术•1971–SunOil(PuertoRico),类似的工厂•1970s–ShellXHVI(在溶剂脱蜡以后,采用加氢异构)•1970s/80s–Mobil发展催化脱蜡(MLDW),但需加上溶剂萃取•1984–Chevron(Richmond)结合加氢裂化和接触反应脱蜡•1993–Chevron(Richmond)发展了催化脱蜡(结合