发动机作为汽车的核心动力部件,其内部各运动部件(如曲轴、凸轮轴、活塞环与气缸壁等)在工作时处于高速、高温、高压状态,若金属表面直接接触,会产生剧烈摩擦、磨损甚至烧结,而油膜,正是附着在这些金属表面的润滑油薄膜,它如同“隐形铠甲”,是发动机正常运转、延长寿命的关键。
油膜的形成依赖于机油的特性与发动机的润滑系统,当发动机启动后,机油泵将机油从油底壳抽出,经滤清器过滤后,通过主油道、分油道输送至各润滑部位,机油中的极性分子在金属表面吸附,形成一层厚度约0.005-0.02毫米的连续薄膜,这层油膜能有效隔离金属直接接触,并通过机油循环带走摩擦产生的热量、杂质,同时辅助密封燃烧室,防止燃气泄漏。
油膜的作用可概括为四大核心:一是减少摩擦磨损,油膜在金属表面形成“流体润滑”,将干摩擦转化为液体摩擦,磨损量可降低90%以上;二是辅助散热,发动机工作时约7%的热量需通过机油和油膜散发,油膜能快速将摩擦热量传递至机油,再通过机油冷却器或油底壳散发;三是密封防漏,活塞环与气缸壁间的油膜可填充微观间隙,减少燃烧室燃气窜入曲轴箱,同时防止机油进入燃烧室烧蚀;四是清洁防锈,机油在循环过程中能带走金属磨屑、积碳等杂质,油膜中的防锈添加剂则在金属表面形成保护层,防止氧化腐蚀。
油膜的稳定性受多种因素影响,具体如下表所示:
影响因素 | 影响机制 | 对油膜的影响 |
---|---|---|
机油粘度 | 粘度反映机油流动阻力,受温度影响显著 | 高粘度机油分子间作用力强,油膜更厚,但低温流动性差;低粘度反之,高温易变薄 |
发动机温度 | 温度升高会降低机油粘度,加剧分子热运动 | 高温(>120℃)时油膜变薄,抗剪切能力下降;低温(<-20℃)时粘度剧增,油膜难以形成 |
发动机转速与负荷 | 高转速增加机油剪切力,高负荷增大局部压力 | 高转速时油膜易破裂;高负荷时油膜被挤压变薄,极端负荷可能导致边界润滑甚至干摩擦 |
机油品质 | 全合成机油高温剪切稳定性、氧化安定性优于矿物油,添加剂(如抗磨剂)提升油膜强度 | 优质机油油膜保持时间长,抗磨损能力强;劣质机油易氧化、变质,油膜稳定性差 |
机油液位 | 液位过低导致供油不足,液位过高可能引起曲轴搅油、泡沫化 | 液位过低无法形成连续油膜;液位过高使油膜混入空气,承载能力下降 |
若油膜失效,轻则导致发动机异响、动力下降、机油消耗异常(烧机油),重则引发拉缸、抱轴、曲轴断裂等严重故障,长期使用劣质机油或未及时更换,会导致机油氧化结胶,油膜破裂,活塞环与气缸壁直接摩擦,出现“拉缸”现象,发动机功率骤降,维修成本极高。
维护油膜稳定,需做到:①选择合适粘度机油(参考手册要求,兼顾环境温度与发动机工况);②定期更换机油及滤芯(矿物油5000公里、半合成7500公里、全合成10000公里);③避免长时间高负荷或急加速(减少油膜剪切破坏);④定期检查机油液位(保持在机油尺上下刻度线之间);⑤使用优质机油添加剂(如抗磨修复剂,填补微观磨损,增强油膜强度)。
FAQs
为什么冷启动时发动机磨损最严重?
冷启动时机油温度低,粘度高,流动性差,需数秒至数十秒才能到达各润滑部位,此时油膜尚未完全形成,金属处于边界摩擦甚至干摩擦状态,磨损量占发动机总磨损的60%-70%,建议冬季启动后怠速30秒-1分钟,低速行驶几分钟待水温上升后再加速。
机油加多会导致油膜失效吗?
会,机油液位超过机油尺上限,曲轴高速旋转时会搅动机油,产生大量气泡,使油膜混入空气,形成“气液混合膜”,降低油膜的承载能力和密封性,同时增加曲轴运转阻力,导致油耗上升、功率下降,严重时可能引发“液击”(进入燃烧室的机油积碳过多,爆震损坏发动机)。
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