潤滑油，關乎內燃機工作的可靠性、動力性、經濟性以及壽命，若選用不當，輕者油耗上升成本增加，重者故障增多甚至損壞發動機。

發動機說明書中都有制造商推薦的潤滑油牌號。沒有充足的理由和絕對把握，不可改變潤滑油品種、牌號和規格。

選擇潤滑油，各種指標都不得低于柴油機生產廠商推薦范圍，絕不可選用低于發動機制造商推薦的質量等級的潤滑油。

筆者認為，選擇潤滑油，不僅需要充分了解機械摩擦、潤滑機理，深刻理解和全面考慮發動機的結構、工作環境、功率、燃油品質等因素并經過認真論證，而且需要具備足夠豐富的潤滑油知識，了解潤滑油生產工藝流程、添加劑種類和作用，熟知潤滑油理化性能指標、分類方法、油品牌號及其中各符號的意義。

本文介紹潤滑油的生產過程、理化性能指標、分類方法、油品牌號等，為讀者以柴油機生產廠商推薦為主要依據選擇潤滑油時提供參考。

1船用（礦物）潤滑油的生產

成品潤滑油是由基礎油和添加劑調合而成的?；A油又分為礦物基礎油和合成基礎油兩類。

合成基礎油，用化學方法合成，性能比礦物基礎油好，能滿足礦物油所不能滿足的某些使用要求，但成本昂貴，目前使用范圍十分有限。

礦物基礎油，由石油原油煉制而成，應用廣泛，占基礎油的95%以上。船用潤滑油幾乎百分之百是礦物基礎油調制而成。

1.1原油分餾產生（礦物）基礎油

原油先后在常壓分餾塔和減壓分餾塔內分餾。原理和過程示意圖如圖1。

（1）常壓分餾（在常壓分餾塔內完成）

常壓分餾塔，壓力同大氣，自下而上溫度漸低。

經加熱的原油進入常壓分餾塔后，各種烴類氣化上升——沸點高的重餾分，在溫度較高的下部就凝結分流；沸點越低的輕餾分，越能上升到溫度較低的分餾塔上部分流。因此，由塔頂到塔底得到的餾分由輕到重：塔頂是汽油餾分，往下依次是煤油、輕柴油、重柴油餾分，沸點大于350℃的餾分稱為重油，原油中未氣化的部分稱為殘渣油從常壓分餾塔底部排出。

常壓分餾所得的重油，是煉制基礎油的主要原料。

（2）減壓分餾

為了得到不同性質的基礎油，需進一步分餾重油將其分割成窄餾分。但是重油沸點高達300～700℃，若仍用常壓分餾，某些烴類會裂化分解，無法得到所需的潤滑油餾分。因此，將重油加熱后進一步減壓分餾（或稱低壓分餾）。

減壓分餾在減壓分餾塔內完成。減壓分餾塔，用抽真空方法將塔內絕對壓力降低到1～8KPa，溫度也是由下而上逐漸降低，將重油分餾出所需的各種輕質基礎油、中質基礎油、重質基礎油和渣油基礎油。

輕質基礎油，主要用作高速輕載機械的潤滑油和絕緣油（如透平油、變壓器油）的原料。

中質基礎油，主要用作中等載荷的發動機（如小汽車等）和相當要求的工業機械潤滑油的原料。

重質基礎油，主要用作重載發動機（如船用柴油機等）潤滑油的原料。

渣油基礎油，是制造高黏度潤滑油例如氣缸油、齒輪油等潤滑油的原料。

圖1原油分餾原理和過程示意圖

1.2潤滑基礎油的精制（工藝流程見圖2）

減壓分餾所得的各種餾分，仍含有許多不良成份和有害成分，例如多環烴、固體烴（蠟）、膠質、瀝青以及影響色度的物質等，還不能直接用作潤滑油，必須進一步精制提純，以保留潤滑油中的理想成分和去除非理想組分，使基礎油具有較好的低溫性能、黏溫性能、抗氧化安定性能和良好的色度等。

圖2基礎油精制工藝流程

基礎油精制，主要包括丙烷脫瀝青、溶劑精制、溶劑脫蠟、白土或加氫補充精制等。

1.3潤滑油產品的調合——潤滑油添加劑

經過精制的不同基礎油，還要根據對潤滑油性能的不同要求添加相應的添加劑調合，才成為潤滑油產品上市場銷售。

添加劑，是一類油溶性化合物，只需在潤滑油中加入百分之幾甚至百萬分之幾，就能顯著改善潤滑油的一種或幾種品質（使用性能）。

潤滑油添加劑種類繁多。發動機管理使用者不必詳知每一種添加劑，但應了解主要添加劑的作用。

（1）清凈劑和分散劑

清凈劑，基本結構主要包括親油基、極性基和連接部分，多數具有堿性或高堿性。根據“分子結構相似相溶”的原理，清凈劑能夠溶解潤滑油中膠質、漆膜、積炭等，持續中和潤滑油使用過程中氧化生成的酸性物質和含硫燃油燃燒后產生的強酸物質并防止其沉積，從而保護發動機金屬部件不受酸性物質腐蝕。

分散劑，基本結構與清凈劑類似，能溶解粘附在活塞上的漆膜和積炭，并分散到潤滑油中在潤滑油循環過程中過濾掉，從而保持金屬機件的清潔；同時防止潤滑油中氧化膠質沉積，減少曲軸箱中的油泥，延長潤滑油使用壽命。

柴油機，特別是燒渣油的大型船用柴油機，系統油和氣缸油都對清凈劑的要求較高。

（2）黏度指數改進劑

潤滑油的黏度隨溫度升高而降低。

為使潤滑油黏度隨溫度升高而降低不致過大，即改進其黏溫性能，需加入黏度指數改進劑。

效果較好的黏度指數改進劑是一種高分子聚合物。潤滑油加入這種高分子聚合物后，低溫時長鏈縮成一團，潤滑油黏度增加較小；隨著溫度升高，長鏈逐漸伸展開來，增大潤滑油分子間的運動阻力，減少滑油黏度下降的程度，滿足高溫時的黏度要求。

目前，可滿足四季通用的多級潤滑油，既具有良好的低溫起動性能，又具有高溫潤滑性能，主要是黏度指數改進劑在起作用。

（3）抗氧抗腐蝕添加劑

添加抗氧抗腐蝕添加劑后，雖不能完全防止潤滑油氧化，卻能大幅改善抗氧化性能，有效防止酸性物質腐蝕金屬，減少漆狀物生成。據有關資料介紹，添加了抗氧抗腐蝕添加劑，潤滑油的壽命可延長四倍以上。

（4）極壓抗磨劑

潤滑油添加極壓抗磨劑，能提高潤滑油工作載荷，減少摩擦磨損，防止燒結。

發動機體積越來越小而功率越來越大，極壓抗磨劑起到至關重要的作用。

（5）油性劑和摩擦改進劑

油性劑和摩擦改進劑，極性基團對金屬有很強的親和力，油性基團吸附在摩擦表面，形成分子定向吸附膜，阻隔金屬間接觸，從而減少摩擦和磨損。

（6）降凝劑

降凝劑能顯著降低潤滑油凝點，改善低溫流動性能，降低潤滑油使用的溫度下限，拓展了潤滑油使用范圍，還可減少對優質原油的依賴。

2潤滑油的主要理化指標

潤滑油有一套理化指標評價體系，反映潤滑品質優劣，指標達數十個，每個指標都有規定的測定方法和數值標準。

船用潤滑油的指標，主要有黏度、黏溫性能、凝點、閃點、堿值、黏度指數、傾點、油性和極壓性、水溶性酸及堿、抗乳化性、抗泡性、腐蝕性、抗氧化安定性、雜質、水分等等。選用船用潤滑油，主要考慮黏度、黏溫性能、凝點、閃點和堿值等五個指標。

（1）黏度

黏度，即是潤滑油黏稠程度，是潤滑油最重要的指標之一，常用運動黏度表示，常用單位是mm2/s。

黏度對潤滑性能影響巨大，對于兩個摩擦面間楔形油膜的形成起決定性作用。黏度得當，不僅能保護發動機，而且提高其動力性能和經濟性，既是潤滑油分級的依據，也是選用潤滑油的主要依據。

（2）黏溫性能

反映潤滑油黏度隨溫度變化而變化的程度。黏度隨溫度變化小，稱為黏溫性能好。

（3）凝點

凝點是潤滑油失去流動能力的最高溫度，對潤滑油的使用、管理和運輸都有很大影響。

（4）閃點

潤滑油可燃，閃點是評定潤滑油著火危險性的指標，對潤滑油的使用、儲存和運輸有重要的安全意義。

船用要求，新油閃點高于65℃，使用中不得低于45℃，否則必須換油。

（5）堿值（TBN）

堿值是潤滑油中堿性物質含量，單位mgKOH/g，是選用船用潤滑油的主要指標之一。

潤滑油中的堿性物質，用來中和潤滑油中的酸性物質，對使用含硫燃油的發動機尤其重要。

3內燃機潤滑油性能的標準

目前，內燃機潤滑油性能還沒有世界統一的標準，不同標準的命名方法和牌號標識也不同。

國際上比較通行的標準：

·黏度等級標準，是美國汽車工程師協會的SAE。

·質量等級標準，是美國石油協會的API，和國際潤滑劑標準化及認證委員會（ILSAC）的GF-×規格。

ILSAC的GF-X規格，是鑒于磷引起轉化尾氣的催化劑中毒，在API相應指標基礎上更嚴格地限定油品含磷量，同時相應提高油品的氧化安定性、高溫抗磨性、高溫沉積物控制、泵送性能等指標，規格有GF-1、GF-2、GF-3、GF-4等。

3.1潤滑油黏度的等級和牌號

美國汽車工程師協會的SAE黏度等級標準，依據邊界泵送溫度、低溫動力黏度、運動黏度、高溫高剪切黏度（SE和SF級汽油機潤滑油無此指標）、黏度指數、傾點等指標，將潤滑油黏度分為11個等級，含“W”的是冬季潤滑油，不含“W”的是夏季潤滑油。

按黏溫性能，又分為單級潤滑油和多級潤滑油。

表1我國內燃機油黏度等級（GB/T14906-1994）

黏度 等級	低溫黏度不大于 [mPa·s]	邊界泵送溫度 不高于[℃]	運動黏度 [mm2/s]（100℃）
0W	3250（30℃）	-35	≥3.8
5W	3500（25 ℃）	-30	≥3.8
10W	3500（20℃）	-25	≥4.1
15W	3500（15℃）	-20	≥5.6
20W	4000（10℃）	-15	≥5.6
25W	6000（5℃）	-10	≥9.3
20	-	-	5.6 ~ 9.3
30	-	-	9.3 ~ 12.5
40	-	-	12.5 ~ 16.3
50	-	-	16.3 ~ 21.9
60	-	-	21.9 ~ 16.1

我國基本按照以上標準分類，1994年頒布了內燃機潤滑油黏度分級國家標準GB/T14906-1994，與美國汽車工程師協會的黏度等級標準（SAE J 300FEB92）基本相同，“表1”是內燃機潤滑油黏度基本等級分級情況。需注意，等級號只是規定溫度下測得的潤滑油黏度范圍代碼，而不是具體黏度值。

（1）單級潤滑油

單級潤滑油，只能滿足既定的低溫或高溫條件使用，明顯地受地區范圍和季節范圍限制。

·冬季潤滑油，以最大低溫黏度、最高邊界泵送溫度、100℃時最小運動黏度等三個指標分為0W、5W、10W、15W、20W、25W等六個級號，突出潤滑油低溫性能，以保證低溫環境下潤滑油的流動性和發動機低溫起動性能。從表1所列100℃運動黏度標準看，冬季潤滑油不能保證高溫環境下發動機對黏度的要求，因此冬季潤滑油幾乎沒有實際使用價值，市場上也沒有供應。

·夏季潤滑油，以100℃時最小運動黏度分為20、30、40、50、60等5個級號，突出高溫性能，對低溫性能不作要求。低溫環境下，夏季潤滑油黏度變得很大甚至失去流動性，可能造成發動機啟動困難甚至損壞。船舶一般都使用單級（夏季）潤滑油,如SAE30、SAE40和SAE50等，因為船舶保溫設施完善，夏季潤滑油已經能夠滿足船用柴油機的環境溫度條件。

（2）多級潤滑油

多級潤滑油，能同時滿足2個黏度級，即其黏度既滿足含“W”的低溫黏度使用條件，又能滿足不含“W”的高溫使用條件，可冬夏通用。有資料介紹，多級潤滑油能降低發動機磨損和節省燃料，比同黏度級別單級潤滑油節省燃料2%～3%。

多級潤滑油廣泛應用于陸用，尤其是汽車、列車機車、保溫措施較差的小型船用柴油機，如救生艇發動機、應急發電機等。

多級潤滑油的SAE標識，使用三段表示：

例如SAE10W-40，表明按SAE黏度等級標準，同時符合10W和40兩個黏度等級指標。

3.2潤滑油的質量等級

我國的質量等級分類標準采用美國石油協會API的質量等級標準，和國際潤滑劑標準化及認證委員會（ILSAC）的“GF-X”規格：

·按發動機種類，S代表汽油機用潤滑油，C代表柴油機用潤滑油；

·兩種發動機的潤滑油質量等級均以英文字母A、B、C、……為序，序號靠后的質量更高。其中A、B級這兩個質量等級潤滑油質量過低，不能滿足當代發動機使用要求，已經廢止并停止生產。

汽油機潤滑油產品，分為SE、SF、SG、SH、SJ、SL、GF-1、GF-2、GF-3等9個質量等級；而行業標準已發展到SM、GF-4高質量等級規格，其中GF-1、GF-2、GF-3和GF-4是節能和環保型潤滑油規格。

柴油機潤滑油產品，分為CC、CD、CE、CF、CF-4、CH-4、CI-4等6個質量等級：

·后一等級比前一等級具有更優越的性能，包括適應的使用條件更苛刻，保護發動機的效果更好；

·CF及其后的等級是節能環保型滑油，越往后減排性能也更高；

·CF-4、CH-4、CI-4規格的“4”，代表適用于高速四沖程柴油機。

3.3成品潤滑油的規范牌號

成品潤滑油在市場上銷售，必須有一個代表其質量和黏度的標識，以供用戶選用。這個標識就是潤滑油的牌號。

3.3.1國際潤滑油牌號

潤滑油的完整牌號，一般有四部分標識：

例如“APICFSAE10W-30”，其中：

·第一部分為潤滑油質量標準?！?/SPAN>API”表示采用美國石油協會潤滑油質量等級標準，有些潤滑油產品牌號省略這一標識。

·第二部分為潤滑油質量等級?！?/SPAN>CF”表示該油品質量符合API的CF級。

·第三部分為潤滑油黏度標準?！?/SPAN>SAE”表示采用美國汽車工程師協會潤滑油黏度等級標準。有些潤滑油產品省略這一標識。

·第四部分是潤滑油黏度等級?！?/SPAN>10W-30”表示該潤滑油是多級潤滑油，黏度符合10W級和30級指標。

3.3.2國產潤滑油牌號標識

（1）通用潤滑油

我國通用潤滑油牌號，與國際常用標準一樣，直接標注為“質量等級+黏度等級”，例如：

·CD15W-40，其代號意義與國際常用標準同；

·SJ/CF-415W-40或CF-4/SJ15W-40，表示汽油機和柴油機通用潤滑油，其代號意義同上。

（2）船用柴油機潤滑油

鑒于船舶柴油機廣泛燃用高硫燃油，潤滑油堿值是選擇潤滑油的主要指標。與美國石油協會API的質量等級和國際潤滑劑標準化及認證委員會（ILSAC）標準的標注的方法不同，我國船用柴油機潤滑油牌號使用文字加連續的四位數字：

·文字，直接標明“油品名稱”，即適用于高速船用柴油機、中速柴油機、低速柴油機系統油以及低速柴油機氣缸油的哪一種；

·連續的四位數字，前兩位標明黏度等級，后兩位標明堿值。

例如，長城潤滑油產品“船用氣缸油4070”：

·“船用氣缸油”表示該油品適用于氣缸與曲軸箱之間有橫隔板的船用二沖程柴油機的氣缸潤滑；

·“40”（省略SAE），表示符合SAE標準的40黏度等級指標；

·“70”，表示總堿值70mgKOH/g。

其他例如“系統油3012”、“船用中速筒狀活塞柴油機潤滑油3040”等，也是如此。

4潤滑油的選擇

選擇潤滑油，一般說來,先根據用于哪類發動機確定潤滑油品種，然后選定黏度，最后確定質量等級。

4.1選擇潤滑油品種

內燃機種類眾多，按用途，可分為汽油機、燃氣輪機和柴油機，柴油機又分為陸用和船用，船用柴油機又分為低速（十字頭式）、中速（筒形活塞）和高速，各種內燃機對潤滑油的要求各不相同，低速船用柴油機潤滑油還分系統油和氣缸油。

所以選擇潤滑油，首先要根據用途正確選定品種。否則后續選擇不僅毫無意義，而且可能產生嚴重后果。

（1）汽油機與柴油機，使用的燃料、油氣混合方式、點火方式、壓縮比、負荷強度等都不同，所以應選擇不同的潤滑油。

（2）船用柴油機潤滑油，要求更高的堿值、更優異的清凈分散能力和抗氧化抗磨損性能、更好的耐水性能，絕不能以陸用柴油機潤滑油代替。因為船用柴油機比陸用柴油機工作條件更苛刻：

·燃料含硫量一般較高。為中和燃料燃燒產生的強酸物質，船用柴油機潤滑油的堿值比陸用潤滑油高。

·易受水侵蝕，引起總堿值下降、添加劑降解而降低性能，要求既能抵抗水的侵蝕(遇水穩定)，又能快速將水分離掉。

（3）船用低速（二沖程十字頭式）柴油機的氣缸油，有別于系統油。

4.2選擇滑油黏度等級

選擇潤滑油黏度等級，需考慮發動機工作環境溫度、負荷、轉速、成色（磨損程度）等因素。因為環境溫度低，潤滑油粘度大，流動性差，可能出現短時干摩擦或半干摩擦，運動副磨損嚴重，要以工作環境溫度為主。

按下列經驗公式選擇潤滑油黏度是安全的：

最低泵送溫度+7℃≤環境溫度

（1）二沖程低速柴油機和四沖程中速柴油機

大中型船舶保溫設施較完善，即便航行到南北極圈或者熱帶地區，仍然有能力控制柴油機啟動時潤滑油溫度在理想范圍，多使用單級（夏季）潤滑油，通常采用SAE30、SAE40兩個等級。長期航行于環境氣溫偏高區域，黏度等級在發動機生產廠商推薦的范圍內偏高些為宜；反之，應偏低些。

中小型船舶，通常設施簡陋，保溫措施較差，多使用多級潤滑油。長期航行于環境氣溫偏高區域，黏度等級應接近發動機生產廠商推薦范圍的上限；反之，接近下限。

（2）四沖程高速柴油機和汽油機

船上的特殊用途發動機(例如應急發電原動機、救生艇機、應急消防泵發動機等)，以及某些船舶的主發電機，采用四沖程高速柴油機或汽油機：

·無限航區船舶，最好選用多級潤滑油如0W-40、5W-30等，以適應較大的航區溫差變化。

·長期航行于環境氣溫偏高區域，黏度等級應接近發動機生產廠推薦范圍的上限；反之接近下限。

長城船用高速柴油機潤滑油，分300和500兩大系列，每個系列再根據不同黏度分為若干產品，見表2。

表2長城船用高速柴油機潤滑油分類情況

牌號	API質量等級	SAE黏度等級
航星540	CF-4	40
航星580		15W-40
航星590		20W-50
航星330	CD	30
航星340		40
航星350		50
航星380		15W-40
航星390		20W-50

4.3選擇滑油質量等級

（1）汽油機

某些船上的特殊用途發動機，例如應急發電原動機、救生艇機、應急消防泵發動機等，是汽油機。

反映汽油機熱負荷和機械負荷的主要是壓縮比。壓縮比越大，熱負荷和機械負荷越大，對潤滑油的清凈分散性、抗磨極壓性和抗氧化防腐性要求越高，即對潤滑油的質量等級要求越高。此外，汽油機的附設裝置也影響潤滑油的質量等級選擇。

汽油機壓縮比和附設裝置與滑油質量等級對應關系見表3（僅供參考）。

表3汽油機壓縮比和附設裝置與滑油質量等級對應關系

壓縮比	附設裝置	最低質量等級
<7.5	EGR裝置（廢氣循環）	SE
7.5~8.5	EGR裝置	SF
8.5~9.5	EGR裝置、廢氣催化轉化器	SG、SH
>9.5	ECR裝置、廢氣催化轉化器	SJ
>9.5	渦輪增壓裝置、廢氣催化轉化器	SL、SM

（2）柴油機

首先，考慮柴油機工作強度。

柴油機工作強度越大即熱負荷和機械負荷越大，工作溫度越高，對潤滑油質量的要求也越高。

柴油機工作強度，可用強化系數Kφ表示。

強化系數計算公式：Kφ=Pe·Cm·Z

其中：Pe為氣缸平均有效壓力，MPa；Cm為活塞平均線速度，m/s；Z，四沖程Z=0.5，二沖程Z=1。

按強化系數選擇潤滑油質量等級，參見表4。

表4柴油機強化系數與潤滑油質量等級對應關系

強化系數（Kφ）	<50	50~80	80~120	>120
質量等級	CC	CD	CF、CF-4	CH-4、CI-4

注：表中推薦的質量等級，適應于燃油含硫量0.4%以下，柴油含硫量超過1%時應提高一檔。

其次，考慮柴油機增壓度。增壓度越高，需要潤滑油等級越高。非增壓或低增壓CD、CE級即可；高增壓需用CF、CH級潤滑油。

第三，考慮潤滑油消耗量。潤滑油消耗（補加）量少，即潤滑油更換周期長，應選用CF、CH等高等級潤滑油。

4.4選擇潤滑油堿值

選擇潤滑油堿值，根據柴油機型式和燃油含硫量。

（1）燃油含硫量

燃油含硫量高，中和燃油燃燒產生的酸性物質所需的堿性物質多，要求潤滑油堿值高，同時也需要潤滑油的清凈性和氧化安定性好。

（2）柴油機型式

船用高速、中速柴油機，都是四沖程筒形活塞，需選用較高堿值潤滑油，因為：

·系統油兼有氣缸油的作用；

·燃燒產生的酸性物質例如硫化物等，會從缸壁漏入曲軸箱。

若柴油發電機組的發電機也使用柴油機系統油，還應考慮發電機的要求，選用更高質量等級的潤滑油。

船用低速柴油機：

·轉速低，對滑油質量等級要求較低。

·二沖程十字頭式，絕大部分燃燒產物例如硫化合物等被活塞桿密封擋在曲軸箱之外，系統油基本不接觸燃氣，所需堿值較小。

·活塞的冷卻方式有油冷式和水冷式。油冷式，系統油要冷卻活塞，受熱循環次數多，潤滑油堿值應偏高；水冷式，則潤滑油堿值應偏低。

長城滑油推薦燃油含硫量與堿值關系見表5。

表5長城滑油推薦的燃油含硫量與堿值關系

含硫量%	0.5	1.5	2~2.5	2.5~3.5	>3.5
總堿值mgKOH/g	12	20	25	30	40
滑油牌號	3012 4012	3020 4020	4025	3030 4030	3040 4040

（3）低速柴油機氣缸油

選擇氣缸油堿值，應根據燃料油含硫量和發動機的實際工況。

綜合各大發動機廠商/滑油提供商推薦、有關文獻介紹和實際使用經驗，氣缸油堿值與燃油含硫量的對應關系大致如下：

·燃油含硫量低于2.5%，選用TBN40的氣缸油；

·燃油硫含量3％~3.5％，選用TBN70的氣缸油；

·燃油硫含量超過4%，選用TBN100的氣缸油。

氣缸油黏度等級多采用SAE50。

最后重復強調，選擇柴油機潤滑油質量等級，要以柴油機生產廠商推薦為主要依據。潤滑油質量等級越高越有利于保護發動機，但絕不可選用低于發動機制造商推薦的最低質量等級的潤滑油。

作者：寧波海事局 葉榮喜  來源：航海技術