日系車普遍使用「20黏度機油」,是因為日系發動機精密度更高麼?

在當今這個節能減排的時代,20黏度機油相信朋友們一定不會陌生,而最早普及20黏度機油的的確是日系車。所以也就產生了日系發動機精密度高,所以能使用20黏度機油的說法;恰巧前些年就已大量普及渦輪增壓技術的歐美車系都或多或少的面臨燒機油的困擾,所以日系發動機精密度更高就莫名其妙的成為了最正確的認知!

後來一些朋友發現德系車缸壁上有網紋狀缸線(珩磨線),所以也就產生了更離譜的解讀,那就是把網紋狀缸線比喻成一個個的小儲油罐,因為德系發動機精度不夠,就只能依靠這些網狀紋理儲存機油起到足夠的潤滑能力,發動機缸壁上的網紋狀珩磨線居然成為了精度低的證據?這得多奇葩,其實只要到鐵工廠觀摩個3、5天,很多牽扯潤滑的問題都能輕易搞清楚!

加工精密度由機床決定

決定零部件精度的關鍵在于機床,這並不是什麼玄學,能不能打造出高精度的零部件拼得可不是鉗工的手感,而是要看機床;也就是說隨著機床的發展,工人的手藝對加工精度的影響越來越小;機床的雛形期(15世紀中旬)、生產期(18世紀中旬)時,影響零部件精度的關鍵還在于操作者;但隨著時間軸到了19世紀,機床發展進入到了精密化時期、半自動化時期、全自動化時期後,零部件精度則由設備決定!

所以各位朋友不要把精加工當成玄學,有足夠好的機床、加工出來的產品沒理由精度不夠,那麼為什麼會產生日系發動機精密度高的說法呢?日本有精森機,但德國也有德馬吉啊(DMG),後來兩家合資組成DMG精森機,德國還有哈默機床;那為啥日系發動機精度更高呢?而在納米級精加工層面美國與英國的機床最強,只不過這個層面應用得相對少一些;無論德國、日本都有可以實現高精度加工的機床,那為啥日系發動機精度就非得更高?不高不行?精度高不高是有相關標準的,不是靠嘴說!

發動機對加油黏度的選擇與加工精度關係不大,更多是設計層面的問題!

發動機選擇什麼樣黏度的機油與工藝基本沒什麼關係,畢竟現在五大車系所採用的設備哪個不是高精度的?真正決定發動機選擇什麼樣黏度機油的關鍵在于設計!

汽車發動機內部有很多滑動軸承,比較主要的是曲軸的主軸承以及連桿大頭軸承,當然其它的軸承還有許多;當今內燃機的潤滑方式是什麼?以壓力潤滑為主,也可以理解為靜壓潤滑!那什麼是靜壓潤滑?理解起來其實很簡單,靜壓潤滑就是利用外界所提供的壓力將潤滑油給強行擠壓進各個零部件的縫隙之中,比如曲軸與軸瓦之間。從而避免了金屬之間的直接接觸,零部件之間由于有潤滑油的填充起到支撐、隔離的作用,所以只存在液體摩擦!

靜壓潤滑供油壓力、油膜所承受的負荷是關鍵

說到底靜壓潤滑(靜壓軸承)是依靠外界壓力將潤滑油(機油)強行擠壓進各個零部件的間隙中,間隙中的油起到支撐、以及隔離的作用,也就是我們常說的油膜;一些經常暴力使用的車子或一些老舊車輛為什麼會出現抱瓦?原因就是起到支撐、隔離作用的油膜破裂,使得本該是只存在液體摩擦的零部件間出現直接接觸(金屬摩擦),而導致這種問題的原因無外乎兩點,機油壓力不足或油膜破裂!

機油壓力不足不過多解釋,而造成油膜破裂的根本原因是什麼?可能有的朋友會說是機油太稀了、機油太久不更換了等等,而本質在于零部件相接觸間的油膜承受不住運行時的負荷,導致油膜破裂;那麼這種問題該如何解決?在使用者端最簡單的方式就是使用更高黏度的機油,行程的油膜更厚、抗負荷能力更強,但會小幅度提高油耗、機油泵是否能提供充足的泵油壓力也是個問題!

而在主機廠研發端呢?因為這幾年節能減排的壓力,不能提高機油黏度、甚至為了刷出更低的油耗,還得降低機油黏度(比如這幾年20黏度機油幾大車系都在推動普及),這時候該如何解決?增大零部件間的接觸面積就可以了(比如軸瓦與曲軸間),零部件間接觸面積增大了、零部件間油膜面積也等于增加了!運行時同樣的負荷作用于小面積的油膜上可能會導致油膜破裂。而更大的油膜面積則會分攤負荷,從而減少了對油膜的破壞!

若理解有困難,不妨思考下物理課中的壓強概念,同樣的壓力,接觸面積越小、壓強越大,接觸面積越大、壓強越小;所以在靜壓潤滑體系中,所承受負荷的油膜面積與供油壓力才是核心;所以從本質上一臺發動機是不是能使用更低黏度低機油,關鍵看主機廠想如何去設計它、有著哪些需求?所以本質上是設計問題,而不是工藝問題,所以不要把任何問題都往精度上考慮,上述這些不是什麼高深的知識、僅僅是機械設計層面最基礎的知識罷了!談精度幾大汽車強國哪個會差?基本都在輸出高精度機床,縱然會分出高下,那也僅僅是99分與98分的差異。

發動機缸壁上的網紋

如上圖所示發動機缸套上的網狀紋理,很多朋友認為德系發動機缸套上有網紋,是同于儲存機油,所以證明德系發動機精度低,他們認為日系發動機缸套上是完全光滑的;說這種紋理設計是用于儲存機油沒有問題,這種設計的確是用于儲存機油,但若以此來證明精度不夠則是大錯特錯!因為無論是哪個車系的缸套上都有網狀紋理,也包括所謂精度最高的日系車!

這同樣是工業設計中的常識問題,但凡牽扯到滑動摩擦的金屬部件間、必然會設計出網狀的表面結構,目的就是在于存油;如上圖經過珩磨的缸套表面都會形成網狀紋理,即便是日系發動機的缸套上同樣有這樣的網狀紋理,只不過說德系發動機缸壁上有網紋的朋友似乎沒有仔細觀察日系發動機的缸套表面吧?一樣有網狀紋理,所以用這個來區分精度的高低完全是無中生有!

現在是工業發達了、都有珩磨機了,極大的提高了加工效率,而更高端的則是用鐳射進行珩磨(如上圖所示);在過去設備不這麼發達完善的時候,給金屬表面上紋都是由高級鉗工採取手工的方式上紋,上世紀8、90年代在工廠工作的朋友可能都會看過手工上紋的過程(類似燕子形狀的紋理),這本就是工業製造中最基本的作業方式,怎麼就成了德系發動機獨有的設計了?如下圖,這就是鉗工手工操作的刮花工藝,鉗工玩刮刀是咋回事懂了麼?目的有兩點,一是儲油起到潤滑作用,其二通過痕跡深淺判斷部件磨損程度,雙刀流組成燕子形狀,什麼叫大工匠啊?這就叫工匠,鉗工沒五級這活真是下不來!這麼原始、存粹的刮花工藝咋就成了德系發動機獨有技術了?

所以日系發動機率先使用20黏度機油與加工精度沒有任何關係,別把啥事都往加工精度上扯,這更多是理念與設計的問題、而不是工藝問題;所以現如今五大車系都普及了20黏度的機油,若用精度論來解釋、難道其它車系發動機的精度在短短的幾年間就趕上了日系發動機?那過去那麼多年怎麼就趕不上呢?有些問題只要不想騙自己,那麼拿腳後跟都能想明白!實際上日系性能機時代40黏度的機油也沒少用,只是很多朋友寧願相信日系車過去也是在用低黏度機油罷了。鄙人車子上的VQ37一直用40黏度,過去日系那些高轉速發動機哪個不用40黏度?現在STI下道至少也是50黏度!

說到底20黏度的機油之所以得以普及,主要是受制于油耗上的限制;20黏度更加適合當今的情況,因為過去的NEDC迴圈太適合歐美系渦輪增壓刷低油耗,所以在設計方面也沒考慮到用更低黏度機油;而現如今WLTC迴圈太嚴格了,增壓的優勢被削弱,所以大家開始一起用20黏度(如上圖大眾汽車也開始使用20黏度機油);20黏度機油除了減少發動機運行時的運阻,還能降低機油泵的泵油壓力,畢竟機油泵的運轉也是從發動機處去取力的!

20黏度機油所需的泵油壓力要更低,這也減少了對發動機動力的損耗,其次用了壓力更小的機油泵對成本的壓縮也是一種促進,所以現在很多推薦使用20黏度機油的車型或許還真用不了40黏度的機油;說到底日系車企真正的優勢是材料學、裝配工藝、企業管理理念、成本控制、更低的成本(對比德國工業),至于工藝(精度)可以說五大車系誰都不差!

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