汽油引擎潤滑油的酸性物質探討

2006-01-05

汽油引擎潤滑油的酸性物質探討

吳世榮

技術服務部門常接到有關汽油引擎潤滑油使用後產生油泥積碳稠化等等問題，從使用者的觀點而言，就是油品有問題、品質不良。其實這些個案絕大多數選用現行頂級油品，然因操作條件的極端狀況，遂導致嚴重的引擎機件問題。讓我們暫時拋開較對立性的思考模式，不妨參考一下純粹就引擎運轉酸性物質生成，及引擎滑油酸價等相關因素問題所提出的研究報告。

△ 在汽油引擎的運轉中，有許多的情況會產生酸性物質。從最基本的汽油引擎的燃燒產生了：水、氧化氮、氧化硫、氯化氫酸及溴化氫酸（來自使用含鉛汽油的廢氣中），以及其他的有機酸生成物質。其中潤滑油品在提供引擎的潤滑過程中，會因引擎運轉、燃燒、高溫而逐漸產生氧化的作用，且其所形成的過氧化物會產生更多的有機酸。

△ 面對這些引擎運轉所必然產生的結果，配方研發單位如石油公司、添加劑廠家及美國石油學會等，便在高品質的引擎潤滑油配方中選用各種的添加劑來抑制或減少酸性物質的產生。首先，高鹹基的清淨劑吸附在金屬表面上，直接中和溶解於潤滑油中的強酸生成物，如此便避免了未被中和之前的酸性物質搶先凝結在精密的機件部位，接下來當然是造成金屬表面的腐蝕破壞。而防銹添加劑可避免冷凝水及酸質附著在金屬表面，抗氧化劑能夠抑制或延緩潤滑油的氧化使得有機酸的形成減到最低。抗磨劑則部分分解形成保護膜披覆於閥門機件、活塞環、軸承、墊圈等部位，以提供抗磨損及腐蝕保護，而且能分解氧化物質。當然配製引擎潤滑油所選用的基礎油，必須符合其對抗氧化考驗的最嚴格要求規範。

△ 引擎的機械運轉狀況及使用的相關條件也是潤滑油產生酸性物質的重要原因。過去我們曾經在"乘用車汽油引擎中產生的油泥積垢個案"一文討論陳述汽油引擎產生嚴重油泥的調查及原因，其中除了嚴苛運轉車況及燃燒問題之外，另一主要的顧慮就是正壓曲軸箱通風裝置(PCV)可能因積垢而作動不良或堵塞 。由於正壓曲軸箱通風裝置（PCV ）功能的失常導致曲軸箱氣流排放 不良，滑油、吹漏氣體和水氣會有較長時間於高溫環境裡混合，進而造成油品添加劑加速耗盡及伴隨著較高的酸性物質產生。另一值得參考的例子為長期的怠速空轉也會導致較高的酸性物質及油泥等類似徵兆。這些狀況常見於計程車上，建議應加強檢視引擎油水並縮短換油間隔，以降低引擎嚴重故障的機率。

△ 另外針對上述的困擾，油公司或供貨商可能會採取引擎內的油樣，期能自油樣檢驗分析的結果找出對引擎損傷的相對應關係。ASTM D664 引擎潤滑油 酸價試驗就是主要的參考依據之一。
但由於不同的氧化產物對於中和價及有機酸的腐蝕特性有著不同的影響，所以這試驗並無法明確的為油品在嚴苛操作狀況下的腐蝕特性作合理的預測。也因此中和價和油品對金屬的腐蝕傾向之相關關係無從得知。

△ 由上述之限制，我們瞭解無法直接從潤滑油強酸價的表現來精確地預測對於引擎的腐蝕性。然而，自進一步的研究試驗及調查中我們得知，當檢驗出汽油引擎機油呈現出強酸反應PH5或更高的酸價時，則必須是更換油品的時候了，以避免造成機件腐蝕的毛病。在這研究試驗的調查過程中發現，使用中的引擎滑油其強酸價達PH5或更強時，僅有在下列幾個情況的引擎中產生：

1.引擎的機械狀況不良。
2.不當的選用低於引擎製造者所建議使用的潤滑油品質等級。
3.油品使用時間過長，大大的超過了引擎製造者所建議的正常換油周期。
4.長期使用劣質的燃油。

當車況有類似上述的任何情況存在時，其選用的潤滑油品原先的設計效能會嚴重的打折扣。最簡單有效的預防方法是正確的選擇適用的油品（按API, ACEA或原廠規範），以及遵守引擎製造者所建議的換油時間。此外適當的車輛保養及選用可靠的燃油也可避免酸性物質油泥不正常的產生。對於嚴苛及特殊的運轉車況更要依實際的需求作個案處理。