润滑油常规分析项目(5)

如图表第35所示，以1/4英寸直径之试验钢轴（长11/4英寸，以SAE 3135钢制）转动于两个V形钢块（SAE 3120）中，其转速应相当于76英尺／分钟之滑动速度，V形钢铁则以杠杆夹住，全部浸于试验之油料样品中（油料不循环），杠杆之另一侧徐徐增加压力，直到V块四处烧损为止。本法无法达到精确之结果，故使用不广。改良者，转轴所受负荷可以自动记录，而且其磨损亦可由齿轮（Ratchet Wheel）之齿数测知，18齿约相当于0.001英寸之磨损。

图表３５．Falex 试验机原理

2.Almen试验机试验

Almen 试验机试验原理如图表第36所示。于两个半圆形钢制水平轴承中，夹以周速为68英尺／分钟之1/4英寸钢制圆轴。全部浸于不循环之油料样品中，以杠杆原理增加轴承负荷至每平方英寸15,000磅为止，测定摩擦部位损坏时之最低负荷。各油以本法试验之装置如第３６图。 图表３６．Almen 试验机试验原理

本法在美国已渐不用，但称为Almen-Wieland 之改良法，在欧洲风行。 3.Timken 极压试验机试验

Timken极压试验机（Timken E.P. Test Machine）之试验方法为美国联邦政府所订之6505T标准试验（原为CRC-18-545法）。其原理如图表第37所示。

本试验之原理乃利用圆形之回转环，在一定转速下，与一块平面间材料相摩擦，同时以欲试之油样循环注射至摩擦面间。于负荷之杠杆上渐渐增加重量，直至圆形回转面与平面材料间油膜破坏，发生摩擦面损伤为止。每增加一定重量时，应继续试验十分钟，然后停止。检查损伤情形。此外，

在试验时如有损伤发生，必伴有特别杂音，不难正确判知。试验十分钟后，试验材料如无损伤，则所试之油料样品已经通过此时所加之负荷，以「合格磅数」（OK 1bs.）表之。图表37为Timken极压试验机之全面剖视图。 图表３７．Timken极压试验机之剖视图

Timken试验机所用之圆形回转圈实即为一钢环，直径为1 15/16英寸，SAE 4620钢料制，Rc硬度为60。平面钢块则为1/2 x 1/2 x 3/4英寸大小，同为SAE 4620材料，Rc硬度亦为60。负荷为0～90磅之杠杆负荷，或7,100～8,500psi。其滑动速度为每分钟200～400英尺。平面钢块上之损伤面积，可用测微计测出。

Timken试验法虽已于1966年列入ASTM D2509 标准，但仍有下列各缺点： A.以本法测定高负荷下之磨耗，不太准确（四球试验较为准确），且无法正确反映添加剂之含量。

B.本法测定之结果，误差较大，例如30磅之允许误差为5磅。

C.旧润滑油中含有磨耗之金属磨屑，水份、杂质污物等时，影响误差更大；故旧油中极压添加剂是否衰失，可先检出铅、硫、磷、氯等含量，再与新油比较而判知。

D.不能以测定Timken磅数或公斤数来判断何时换油。油料粘度、污物含量等应先予检查。

Timken试验至少需油料样品4公升（或1加仑）。 4.SAE试验机试验

SAE 试验机又称为Bu-Std 或Makee 试验机。其原理如图表第３８所示，乃由两个SAE 4620钢制圆球（直径1-15/16英寸）于1,000 RPM 或475英尺／分钟滑动线速下互相摩擦回转，其最高负荷为284,000 psi 或900～2,250磅。两只钢球亦可调节为不等速度之回转，故滑动面有兼具滑动（Sliding）与滚动（Rolling）之运动。上球亦连一杠杆，可加减负荷。下球之四分之三直径浸于油中，供润滑两钢环摩擦面之用，本法亦称为美国联邦之6501T法，或CRC-L-17-545试验法。

图表３８．SAE 试验机原理

5. 四球试验机试验

本机系四球组成，球之直径为半英寸之SKF铬钢球珠，其球心互相构成立体之等边三角锥形。下面三球不动，上面一球则于此三球上回转，转速为1800 RPM时之115英尺／分钟，以杠杆负荷加于上下各球。令上球在一定负荷下运转一定时间，然后测出球珠之磨秏情形，表示油料之负荷能力。 本机又称为四球极压试验机（Four Ball E.P. Machine），或Shell四球试验机。本机之杠杆负荷为10～800Kg，14,000～797,000 psi之压力。 本法之改良试验法甚多，其中最常用者为Hertz 改良法，其杠杆上负荷均按40，50，55，.....等5之倍数自动改变，每一负荷回转30秒钟。为期试验准确，常作二十次试验，再以累积之负荷除以20，即是「平均Hertz 负荷」（Mean Hertz Load）。

本法已列入美国联邦政府650号标准试验法内。 图表３９．四球试验机

6.四方齿轮试验机（Four- Square Gear Machine）

又称为Neimann（FZG）或Gleason试验机，其结构与车辆上所装之Hypoid齿轮相同，专供试验Hypoid齿轮用齿轮油耐压能力之用。

（二）引擎试验及引擎油品质等级

各种车用机油（Motor Oil）除具备一定之粘度及其它物理及化学性质外，是否适用于各特定机动机械所装之引擎（即内燃机，Engine），必须进行特定之引擎试验（Engine Test）。由于目前使用之引擎种类甚多，如汽油引擎、柴油引擎、四行程引擎、二行程引擎、增压式引擎......等等，故引擎试验的种类亦多。目

前常用之引擎试验有柴油引擎试验（如Cummins M11、Mack T-9, T-8E、

Caterpillar 1K、1P等引擎试验）、汽油引擎试验（如ASTM各Sequence试验等）及其它引擎试验。

引擎试验之特点为在试验室内，以特定之引擎，进行各项能够代表实际行车情况之严重作业。如此可在短时间内完成一系列之试验，然后分解引擎内部机件，检查并测定其结胶、积碳、积垢、腐蚀，......等情形，且与标准样本比较，予以评分，并报告其结果。引擎试验之详细规定，本书不易叙述。唯最重要的是美国、欧洲或日本的汽车研发单位（如美国的SAE－美国汽车工程师学会）、石油组织（如美国的API－美国石油学会）和标准单位（如美国的ASTM－美国物料及试验学会）等机构协力，根据引擎试验结果所订出的引擎油品质标准，广为世界各国采用。几乎所有市面上车用引擎油之包装及说明，都必须标示其等级，以便使用者选用。

引擎油品质等级标准中，最普遍为市场采用的，有美国的API引擎油品质等级、欧洲的ACEA及美日汽车机构合作的ILSAC数种，以下为其目前为止之等级分类： 1. ＡＰＩ引擎试验及引擎油品质等级

API（American Petroleum Institute）所定之等级，称为API Service

Grade（API服务等级或品质等级），此系列将引擎油分为汽油引擎用以及柴油引擎用两类，分别以S开头（Service Station加油站之意），以及C（Commercial 商业用之意）开头，而以A、B、C......等字母表示不同等级，愈往后的字母等级愈高，目前汽油引擎用油认证的为SJ及SL两级，以SL为最高级，柴油引擎目前认证的则有CF、CF-2、CF-4、CG-4及CH-4，其中以CH-4为最高级，再早期的分级或由于试验引擎已无法找到或因为性能已不符要求而不再认证。

API最近宣布下一个柴油引擎机油级数CI-4，将于2002年8月15日正式认证注册使用，此API最新级数油品适合高速、四行程柴油引擎，其使用燃油含硫量达0.5%wt之车辆。符合自2002年开始执行的2004年美国废弃排放标准要求的高速四行程柴油引擎油品，特别配制以配合废气再循环装置(EGR)引擎的耐用性，具有优异的抗磨防腐蚀及活塞积垢保护作用，高低温粘度保持效果良好，可防止油烟沉积及氧化稠化。本级油品可取代API CH-4、CG-4及CH-4。

兹将目前作用中之API引擎油规范，列表说明如下： (参见图表40．API Service Grade 引擎油之API品质分类)

2. ACEA/CCMC引擎试验及品质等级

在欧洲的引擎油规范，原来由欧洲联盟协调委员会(CEC)负责开发燃料和润滑油性能试验方法，而由欧洲共同市场汽车制造商协会(CCMC)进行分级，订出了CCMC引擎油的品质分类，以G代表汽油机油，D代表柴油机

油，PD代表柴油乘用车机油；1995年，欧洲汽车制造商协会(ACEA－Association des Constructeurs Europ’een d’Automobiles)取代了CCMC，并于1996年１月１日修改了原有CCMC的品质等级，发布新的品质分级。

图表41．ACEA引擎油品质分类

ACEA 适用引擎 分类 A1-96 汽油引擎机油 G-4 A2-96 G-5 A3-96 B1-97 乘用车柴油引擎机油 B2-96 PD-2 B3-96 E1-96 重负荷柴油引擎机油 D4 E2-96 D5 E2-96 约当CCMC分类 要求特点 低黏度，节能 常温粘度 严苛之挥发度及氧化性能要求 低粘度，节能 常温粘度 磨损和排放烟尘控制严苛 改进控制汽缸拋光，积碳和油泥 节能和控制排放

3. ILSAC 引擎试验及品质等级

ILSAC是由美国发动机制造商协会（MVMA）和日本汽车制造商联合会（JAMA）透过一个称为「国际润滑剂标准及认证委员会」（International Lubricant Standardization and Approval Committee）所发布的汽车引擎油规范，1990年10月首先公布了ILSAC GF-1，在1992年10月作过修订，接着在1996年10月公布进一步的规范，称为ILSAC GF-2正式实施。最新的规格ILSAC GF-3也已在2001年7月推出。 ILSAC GF-1

包含了API SH规格的各项要求，但要求具更低挥发性、过滤性、抗起泡性、高闪点、高温高剪力粘度及低磷含量，同时，GF-1在台架测试程序VI(Sequence VI)

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