知识贴收藏起来慢慢看 聊聊机油的粘度

讲到粘度，网上大多只提到SAE J300的粘度等级，所以在此我就班门弄斧一下聊一下什么是『粘度』，

什么是粘度？

就是『液体面对流动和剪切的抵抗力』，

如例水，水是低粘度液体，所以它的流动性快，面对剪切力的阻力也非常低(很低，但不是没有，像是跳水，如果姿势不正确落水那一霎那就会好像撞在墙上，骨折或是颈椎断裂也是会发生的)

而机油『面对流动和剪切的抵抗力』就是重要的物理性能，粘度越高，就表示对剪切力的抵抗力越强，机油可以在填补在引擎零件之间避免零件互相摩擦，就是一般人常讲的『油膜的强度』。

但是并非粘度越高就是越好，因为粘度越高，剪切力的抵抗力越强，最明显的现象就是引擎无力，油耗增加，此外粘度越高就表示机油的流动力越低，而流动力也是机油很重要的物理性能，机油除了要快速喷洒、灌注到各个零件之外，也有吸收热量帮助散热的重要任务，流动性太差，就有可能会有机油量不足、散热不佳的问题。

所以流动力和剪切力就变成一种矛盾的存在，而粘度的单位也依照流动力和剪切力分成两种，一种叫运动粘度，就是计算机油的流动力，单位是 1cSt = 1 mm2/s另外一种叫绝对粘度，计算剪切力的，单位是1 mPa·s = 1 cP。

粘度的高低

机油粘度高低是怎么来的？主要是机油分子的大小，分子越大，机油就黏稠；反观越小就越稀。但是矿物油没办法控制分子大小，因为是从原油提炼出来的，分子的大小是大自然都帮你决定好了，而且还是各种大小混在一起，合成油则不一样，那是人类自行生产出来的润滑油，分子大小就可以依照人类的需求专门制造出来。

所以早期(1920-1960)矿物油粘度大多在SAE 20、SAE 30之间，但是合成油可以做到SAE50或是SAE60的高粘度，或者是SAE10的低粘度润滑油。

矿物油一直到等到氢裂解技术大量普及，才开始有优秀的性能表现，

也就是Group II或是Group III的机油。

这张图最上面就是Group IV或是Group V的全合成机油，最下面就是Group I的矿物油，中间就是Group II、Group III(嘉实多宣称Group III是全合成油)。

什么是粘度指数

粘度指数Viscosity Index，简称VI。其实很多人搞不懂VI是什么，常常误解成机油的优劣。高VI值就是好机油，这是对的，也是错的。

VI是指机油粘度的变化量，VI越高，表示粘度变化量越小。

『机油的粘度不是固定的，粘度是会随着温度而变化』

但是工程师却不希望机油粘度会变化，假设一群工程师设计了一颗引擎，这颗引擎最适合粘度是10cSt，那当然希望机油能在早上引擎启动时(冬天寒流来的就零下了)粘度是10cSt，引擎运转5-10分钟后油温升到80-90度时，粘度还是10cSt，大踩油门拉转引擎油温升到110-120度，粘度依然是10cSt，只是这是在做梦，哪有这种机油。

虽然如此，油商还是尽量研发出粘度变化量较低的高VI值机油

一般来说机油粘度变化是成曲线，但是为了方便阅读网站和书籍大多会画成直线，图中的红线的粘度变化量较低，就是高VI值的机油。

但是这可不是说你只要看VI就能挑机油了，前面就说了，VI只是标示粘度的变化量，不代表粘度的高低。像是Mobil 1 5W-50，VI值180，但是40度粘度108cSt，100度粘度有17.5cSt反观Mobil 1 0W-40，VI值186，他的40度粘度70.8cSt，100度粘度12.9cSt。

选错粘度就麻烦了，所以你还是要先选择合适的机油粘度，然后再看VI值。

复级机油的出现

前面提到，油商一直在提高机油VI值，降低机油的粘度变化量，在这之前，换机油可是大事，换机油不像现在是看里程数更换，而是看天气、月份更换，夏天的时候要SAE30、SAE40的机油，冬天的话就要赶快换成SAE20。

在1950年代，终于出现了粘度指数改进剂(Viscosity Index improvers)，这改变了机油科技这里抱怨一下，中油翻译成增黏剂，这错很大。

而机油开始出现复级机油，SAE甚至修改了粘度等级，至于SAE的复级机油标示我就不多说了。

那么复级机油的优势在哪？就是VI值大幅提升，粘度变化量降低，

就以这张图来说，10W30的机油，在华氏-20度的温度粘度可以和SAE10的粘度相近，高温来到华氏近200度时粘度又和SAE30相近。

因为复级机油对于温度的高适应力，很快的1960年代复级机油就成为市场主流，但是粘度指数改进剂有个严重问题，那就是它会让机油的剪切抵抗力下降，1960-1970年车商开始通报多起引擎损坏的案例。

对此美国SAE开始对剪切力订出下限，要求机油对抗剪切力不能过低，这就是很多人朗朗上口的HTHS，High Temperature High Shear。

这标准经过多次修改，测试温度也从100度改为150度高温，现在最新规范是ASTM D4683-17(2017年版本)

而欧洲的ACEA更严格，它要求A3/B3、A3/B4的不论粘度高低HTHS必须是3.5mPa·s，A5/B5也要有2.9mPa·s所以到了现在，不用担心机油剪切力不足的问题了(除非你去买来路不明的油品)

此外粘度指数改进剂还有一个问题，它并非真的改变粘度，而是只有减缓粘度变化的速度，假如你加了一桶20W50的机油在引擎里，跑个30分钟可能变成SAE40的粘度，再跑个两小时又可能变成SAE30的粘度，因为有可能这罐机油就是SAE30靠添加改进剂变成20W50，

只是骑了两小时后打回原形，这时候你就要小心SAE30的粘度是否符合引擎的需求，如果不行？还是赶快熄火休息吧。

虽然如此，粘度指数改进剂还是让机油能多运转2小时，这就是改进剂的价值。

但是根本上提高机油性能，还是要靠优质基础油，但是合成油成本太高，就出现折衷的-半合成油或者靠氢裂解技术改变矿物油分子结构的Group III机油，做出以前矿物油做不到的5W或是60等级的机油(但是还是要加一点粘度指数改进剂)

大概就是这样，不算完整，只能算是有感而发碎碎念的东西。

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