第二节 柴油机用油料的基础知识及选用

柴油机用油料主要是柴油和机油，虽然两种油料都是成品，选择的余地不是很大，但是具体选用时仍然有许多技巧和经验。

一、柴油的选用要求

（1）柴油的基本概念 柴油是一种轻质石油产品，柴油机燃料，是复杂的烃类（碳原子数10～22，主要是直链）混合物，主要由原油蒸馏﹑催化裂化﹑热裂化﹑加氢裂化﹑石油焦化等过程生产的柴油馏分调配而成（必要时还需精制和加入添加剂），也可以由页岩加工和煤液化后提取。

着火性：高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后，能迅速地与空气形成均匀的混合气，并立即自动着火燃烧，因此要求燃料容易自燃。从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火延迟期。燃料的自燃温度（在空气存在下能自动着火的温度）低，则滞燃期短，即着火性能好。一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标。

十六烷指数：柴油着火性能表示方法之一，着火性能是相对其自动着火温度高低而言的，较高较好；由密度及50%蒸馏温度计算而得，计算方法依美国材料试验协会（ASTM）D976号规定。较高十六烷指数的柴油，雾化效果更佳、燃烧更完全，排气效果更好。

十六烷值高的柴油，容易起动，燃烧均匀，输出功率大﹔十六烷值低的柴油，着火慢、工作不稳定，容易发生爆燃。一般用于高速柴油机的轻柴油，其十六烷值在40～55为宜。中﹑低速柴油机用的重柴油的十六烷值可低到35以下。十六烷值在50～55，表示柴油的着火性能极佳，自动着火点低，着火延迟时间短，燃烧最为平顺，发生爆燃的可能性最低。而过低的十六烷值其自燃温度高，柴油不易完全燃烧，容易产生黑烟，所以柴油的品质指标中的十六烷值一般在50左右。

十六烷值与柴油机转速的对应关系见表2-6。

表2-6 十六烷值与柴油机转速的对应关系

（2）柴油的分类 柴油一般分为轻质柴油、重柴油和特种用途（军用）柴油三类，详见表2-7。

表2-7 柴油的分类

（3）柴油的选用要求 随着环境温度的变化，柴油机使用的柴油牌号也需要相应变化。基本原则如下：

①夏天使用夏季柴油，如10号柴油。

②冬季必须根据环境温度的状况使用相应牌号的冬季柴油。

③柴油牌号及其相应的使用温度见表2-8。

表2-8 柴油牌号及相应的使用温度

柴油汽车主要选用后5个牌号的柴油，温度在4℃以上时选用0号柴油，温度在-5～4℃时选用-10号柴油，温度在-14～-5℃时选用-20号柴油，温度在-29～-14℃时选用-35号柴油，温度在-44～-29℃时选用-50号柴油。

选用柴油的牌号如果低于上述温度，柴油机中的燃油系统就可能结蜡，堵塞油路，影响柴油机的正常工作。

（4）柴油使用注意事项

①不同牌号的柴油可以混合使用，也可以根据环境温度的高低适当调配；混合后柴油的凝点不是按比例变化的，一般要比按比例计算的凝点高2℃左右。比如-10号柴油和-20号柴油按1∶1混合，混合后柴油的凝点在-13℃左右（按比例计算应该为-15℃左右）。

②因环境温度较低、柴油凝点原因造成柴油机不易起动，可以向柴油中添加10%～40%的裂化煤油以降低其凝点。也可以采用适当的低温起动液起动。低温起动液不能加入燃油中，只能用注射器直接注入进气管中，一次用量10～25mL。

③任何情况下柴油不能与汽油混合使用。否则，柴油机可能产生“爆炸性”故障。

④做好柴油的净化工作，柴油在使用前，最好沉淀48h以上。保证柴油滤清器滤芯完好无损也是保证柴油机正常工作的必要条件之一。

⑤每次都应该到正规的加油站加油，绝对不能贪图便宜而使用劣质柴油。劣质柴油可能对柴油机供油系统的精密部件造成严重的损坏。

二、机油的基础知识

（1）机油质量等级 机油质量等级的API使用标号是由美国石油学会（API）、美国汽车工程师学会（SAE）和美国材料及试验学会（ASTM）共同研究制订的，根据机油的使用性能和使用场合的不同，将柴油机机油的质量等级分为CA、CB、CC、CD、CE、CF、CI、CH等多个级别。其中C表示柴油机用机油（区别于汽油机用机油S），C后面的字母表示质量标准。字母越往后，表示机油的质量等级越高，越适用于高强化的柴油机。API柴油机机油质量标号的含义见表2-9。

表2-9 API柴油机机油质量标号的含义

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从表2-9中可以看出，质量等级越靠后，性能越好，适用机型的工作条件越苛刻，对柴油机摩擦副的保护性能越好。

柴油机机油系列从CA、CB逐步发展到目前的CE、CF、CI、CH-4等级别，反映了汽车柴油机强化后性能提高的过程。

（2）机油的粘度等级 机油的粘度等级，按SAE标准，分为低温用油、高温用油和综合用油三类。

①低温（单级）用油：0W、5W、10W、15W、20W、25W。

②高温（单级）用油：20、30、40、50、60。

③综合（多级）用油：5W/30、10W/40、15W/40、20W/40、20W/20等。

机油的质量等级相同，由于使用环境温度不同，对机油粘度等级的要求也不尽相同。应特别注意，选择机油粘度等级的原则是以柴油机起动时的环境温度为准，而不是以当天的最高温度为准。粘度等级选择不合适，可能导致冷起动困难。一般而言，冬季使用粘度相对小一些的机油（如15W、20W），夏季使用粘度相对大一些的机油（如SAE30、SAE40），也可以冬夏季合并使用多级混合机油（如15W/40）等。

机油粘度等级与相适应的使用（环境）温度见表2-10。

表2-10 机油粘度等级与相适应的使用（环境）温度

（续）

（3）机油选用的一般原则

①工作负荷大、转速低的柴油机（挖掘机、装载机、发电机组、工程机械、船舶等）应选用粘度较大的机油；工作负荷小、转速高的柴油机（货车、公路运输车、城市用车辆等）应选用粘度小一些的机油，这主要是为保证摩擦面有足够的油膜厚度且摩擦阻力小，节省燃料。

②应根据柴油机的强化程度和工作时的环境条件选用机油。柴油机的强化程度高（增压或增压中冷机型）、工作条件恶劣（持续、全负荷长时间工作）、活塞第一道环环岸区温度高（直喷式）的柴油机选用质量级别高的机油，如增压机型选用CF级机油，增压中冷机型选用CH-4级机油。

③应根据柴油机的机油加注量与功率比选用机油。机油箱（或油底壳）容量大，单位体积机油负担的功率相对较小，对机油的质量要求可以相对低一些，换油时间可以长一些；机油箱容量小，单位体积机油负担的功率大，对机油的质量要求就高，换油时间也要短一些。

④新柴油机应选用粘度较小的机油；使用时间较长、磨损间隙较大的柴油机，应该选用粘度相对较大的机油。

⑤要求废气排放指标达到欧Ⅱ标准的车用柴油机，应该选用质量等级较高的机油。如直喷式增压机型选用CF-4级以上的机油，直喷式增压中冷机型则选用CG-4级以上的机油。而对要求废气排放指标达到欧Ⅲ及以上标准的车用柴油机，除需使用低硫、低灰分、低芳烃的优质柴油外，还应该选用质量级别更高的机油。如直喷式增压机型选用CG-4级以上的机油，直喷式增压中冷机型则选用CH-4级机油。

图2-1 机油粘度的选用要求

⑥应根据地区、季节、环境温度选用不同粘度的机油（图2-1）。冬季寒冷地区，应选用粘度小、凝点低的多级机油（如15W/40），以保证车辆冬季冷起动顺利和有效及时地供油到各润滑点和面；全年气温较高的地区，需要选用粘度较大的机油。

而对在沙漠等酷热地区使用的柴油机来说，应该选用粘度级别更高的机油，以保证足够的机油压力。选择机油时的环境温度是指当地当时的最低室外温度。

⑦在一般情况下，制造厂都会对柴油机的机油使用提出最低要求，首先应该按照或高于该要求选用机油的质量等级和粘度等级。

（4）确认机油质量等级的基本方法 选择柴油机机油的质量等级应根据柴油机的结构特性和工作条件来选择。柴油机机油的质量等级可以根据柴油机的强化系数来确定，强化系数表示柴油机的机械负荷和热负荷的总和，用强化系数K表示，可按下式计算

K=pe×Cm×Z

式中pe——气缸平均有效压力，单位为kPa；

Cm——活塞平均速度，单位为m/s；

Z——冲程系数，四冲程为0.5，二冲程为1。

柴油机机油质量等级选用参考见表2-11。

表2-11 柴油机机油质量等级选用参考

①机油粘度等级的确定。在选定了机油的质量等级之后，还要根据柴油机工作时的环境温度选择机油的粘度等级。如果柴油机长期工作在高温地区（环境温度30℃左右），可以选用高温机油，如SAE40机油。如果柴油机长期工作在低温（环境温度低于-25℃）环境下，就必须选用低温机油，如5W。一般情况下，柴油机使用的环境温度是变化的，所以大多数柴油机使用的机油都是混合粘度等级机油，如柴油机常年在环境温度-25～25℃范围内作业，就可以选用10W/30机油。具体可参考图2-1进行选择。

②柴油机机油选用举例。以车用直喷式增压中冷柴油机道依茨BF12L513C风冷柴油机为例，根据制造厂家的规定，其机油的选用标准见表2-12。

表2-12 BF12L513C风冷柴油机机油的选用标准

（5）机油换油时间的确定 机油更换时间不仅与机油质量等级有关，而且还与柴油含硫量和柴油机的使用状况有关。使用状况即机油负荷种类（见表2-13）按使用范围分为三类：第一类为正常的机油负荷使用范围，第二类为较高的机油负荷使用范围，第三类为重机油负荷使用范围，每类使用状况所对应的机油换油时间也有所不同，详见表2-14、表2-15。

表2-13 机油负荷种类分类

表2-14 工程机械的参考换油时间

表2-15 车用柴油机的参考换油时间

注意：

①新机和大修后第一次投入使用的柴油机，第一次换油时间为50h。

②如果柴油机在一年内的工作时间少于表中的最低换油时间，至少也要进行一年一次的机油更换。

③按表2-14、表2-15的要求更换机油的前提条件是：柴油的含硫量应低于0.5%，最低的环境温度为-10℃。

④如果柴油的含硫量在0.5%～1.0%或环境温度低于-10℃，换油周期应缩短一半。

（6）机油使用注意事项 要确保柴油机的使用寿命，不仅要选好机油的种类和牌号（粘度等级），保持“血液血型”的正确，而且要正确掌握机油的使用方法，使“血液”能经常保持清洁、新鲜。为此，在使用中应注意以下几方面：

①根据厂家说明书所规定的要求选择机油的质量等级和粘度等级。进口汽车的机油可选用与厂家规定等级相应的国产机油。选购机油时，应尽可能地购买有影响、有知名度的正规厂家的机油，要特别注意辨别真假，确保机油质量。

②要注意使用中机油颜色、气味的变化，有条件的可以定期检查机油的各项性能指标。一旦发现颜色、气味以及性能指标有较大变化，应及时更换机油，不应教条地照搬换油期限。

③加注柴油机机油要注意适量，油量不足会加速机油的变质，而且会因缺油而引起零件的烧损；但机油加注过多，不仅会使机油的消耗量增大，而且过多的机油会窜入燃烧室内，使混合气燃烧恶化。

④要避免不同牌号的柴油机机油混合使用，也就是说补充机油时，补充的机油一定要与原机油牌号一致，以免不同牌号的机油相互起化学反应，导致机油质量变异，影响润滑质量。

（7）机油更换操作要点 当柴油机运行时间达到规定的换油时间或进行二级保养时，更换机油及机油滤清器。更换机油的方法及步骤如下：

①更换机油时，首先应起动柴油机，待机油温度上升达到60～80℃时，将柴油机熄灭，拧下油底壳放油螺塞，将机油放出，拆卸机油滤清器，更换新机油滤清器。机油放干净后，拆卸油底壳，检查油底壳内是否有金属及其他杂质。清洗油底壳，清洗机油集滤器，检查主轴瓦、连杆轴瓦、推片力的情况，如无异常，安装油底壳，注意安装时油底壳胶圈一定要安放平整，如变形、损坏，应更换。

②加入符合标准的经过过滤的机油。加到规定量后，用起动机带动柴油机空转几圈，使机油泵泵油，机油压力表指针偏转以后，停下来。5min以后再起动柴油机怠速运转，检查各部分有无渗漏，怠速运转3～5min后停机，等15min后抽出机油尺，检查油位，机油位置以上下限中间偏上一点为好。

③若柴油机出现烧瓦，修理中应仔细清洗机油道及润滑部位，去掉金属屑。修理中对机油集滤器、机油泵、机油冷却器进行清洗，清洗后应用空气吹干。待柴油机修竣后，将柴油加入油底壳，用冷磨合的方法进行清洗。冷磨合以后放出柴油，再加入机油冷磨合到一定时间后放出机油。然后热磨合6h以后放出机油，加入合格的机油并更换机油滤清器。采用此办法虽然耗费油料，但能保证柴油机清洗干净，正常工作。