馬克的潤滑油世界

基礎油與清淨性的關係

1. 清淨性是測定發動機在活塞上沉積物的多少與狀態。
2. 沉積物是基礎油在活塞上因高溫氧化而形成，因此基礎油本身的氧化穩定性高就不易生成沉積物，飽和烃含量高沉積物就少，清淨性就好。
3. 如果沉積物已經形成，基礎油對沉積物的溶解性高就會幫助清淨劑易於將沉積物從活塞上洗滌下來。基礎油的飽和烃對沉積物溶解性差，因而飽和烃含量太高時清淨性就差。
4. 這兩個矛盾的因素使得飽和烃對清淨性的影響，在飽和烃含量為80-90%之間最好，而加氫處理生產的II、III類油飽和烃含量都在90以上，因而清淨性不如I類油。(二衝程汽缸油來源為I類油)

基礎油與蒸發度的關係

1. 對成品油的揮發度要求也就是對基礎油揮發度的要求。任何添加劑均無能為力。
2. 同一黏度而不同API分類的基礎油揮發度不同，當基礎油的黏度指數越高，從API的Ⅰ類到Ⅱ類、 Ⅱ類+、Ⅲ類到IV類，則其揮發度越來越低，這是因為相同黏度時異構烷烃(Iso-Paraffins)分子量大，當然比重也大，而黏度指數越高表示其異構烷烃含量增高，因而揮發度越來越低。V類的酯類油結構與烃類不同，比重比烃類大，故揮發度最低。
3. 除分子量影響外，分子量分布也影響揮發度。IV類的PAO分子量分布比I、 II 、 III類油都窄因而揮發度低(narrow cut)。

基礎油與低溫黏度的關係

1. 任何黏度指數增進劑都會增加油品低溫黏度特性(即降低低溫時的黏度)，因此只有基礎油的低溫黏度達到一定標準才能配製出合乎需要的油品。
2. 基礎油黏度指數越高，其低溫性能就越好(低溫時，黏度不會過高，方便設備的啟動 )，才有可能配製低黏度油品。
3. 採用加氫處理製程可以生產黏度指數很高的II類、Ⅱ+、III及Ⅲ+的油。其烷烃含量很高，其低溫性能及揮發度很好。可以用以配製所需的低溫低黏度油品(如複極汽車引擎油)。

添加劑所扮演的腳色是補足基礎油本身不足的特性。根據使用設備的分類，潤滑油種類可簡約分為兩類：一類是非引擎類油(以ISO在40度C為黏度規範)，常用的有齒輪油、液壓油、空氣壓機油、冷凍機油等，另一類是引擎類油(以SAE在1000度C為黏度規範)。 一般非引擎類潤滑油常用的種類如；

齒輪油 (Gear oil)

齒輪運轉時，一般伴隨著撞擊與摩擦力道，所以對添加劑的要求會著重於抗摩擦與極壓方面的特性；根據負載的多寡與運轉的速度不同，在黏度上的要求也會有所不同，但一般常用的黏度等級約為ISO VG 150、220、320甚至到460或680。 (註：ISO VG是指國際標準黏度等級規範Viscosity Grade)

液壓油 (Hydraulic oil)

液壓系統的作用原理是巴斯卡原理(F1/A1=F2/A2)，其作用是利用潤滑油的不可壓縮性，可將作用力傳遞到遠處。一般應用環境不會很嚴苛，所以添加劑的要求著重於抗氧化特性，期待能長時間使用，一般常用的黏度等級約為ISO VG 32、46、68。但船舶液壓油的使用必須有所特別考量，因為船舶航行的地方有時外在環境很低溫，考量潤滑油低溫流動特性，一般會選用高黏度指數的液壓油。 (註：VI是指黏度指數Viscosity Index)

空氣壓機油 (Air Compressor oil)

空氣壓縮機有螺旋式(Screw type)與往復式(Reciprocating type)等種類，其作用是將介質(空氣)經由體積變化(壓縮)，提升到高壓狀態。添加劑特性著重於抗氧化性。一般黏度的選用為ISO VG 46、68，但往復式空壓機(特別是多段式)因出口端溫度較高，故有時會選用ISO VG 100的潤滑油，船舶上的空氣壓縮機一般選用此等級潤滑油。一般空壓機在新機狀態會先用礦物油基且同等黏度的潤滑油作為磨合期(running-in period)使用油，待過完磨合期(約300小時)再改用合成油使用。

冷凍機油 (Refrigeration Compressor oil)

空調機與冷凍機是藉由壓縮機驅動冷媒在系統中循環作用，將熱能從低溫區域傳送到高溫區域。冷媒扮演熱能傳遞的角色，而潤滑油扮演潤滑壓縮機的角色，兩者在循環系統中會混合，故潤滑油的選擇必須依照冷煤的種類而定，否則會有不相容的狀況發生。另外一潤滑油特性絮點(Flock Point)必需納入考量，冷凍機油的絮點溫度必須低於循環系統中的蒸發器的溫度，否則會造成冷凍油凝固堵住管路，影響熱交換效能。冷媒種類有CFC(早期冷媒；如R11、R12)、HCFC(過渡冷媒；如R22)與HFC(環保冷媒；如R134a、R404A、407C、R507)等類別，HFC冷媒是現在與未來的使用趨勢。HFC環保冷煤因成分中不含氯(Cl)，所以當此冷煤排放至大氣中，不會與臭氧層反應，故會對環境進行保護。相對應於環保冷媒的使用，潤滑油一般會選用Polyolester類的合成油與之對應使用，而潤滑油黏度一般會選用ISO VG 46、68、100的等級。 (註：黏度等級的選用，一般設備廠商皆會有所推薦)

引擎類潤滑油

低、中、高速引擎

引擎可根據其轉速區分為高速引擎、中速引擎與低速引擎。高速引擎指的是汽車引擎、救生艇引擎等，轉速約在1,200rpm以上，設備廠家種類繁多，在船舶產業方面，對引擎潤滑油的要求規範主要為API CG-4與API CI-4(對四衝程機而言)，以及TC-W3(對二衝程機而言)。中速引擎指的是陸上發電廠、船上發電機引擎等，轉速約在300~1,200rpm，主要設備廠家有MAN B&W、Wartsila、Yanmar等；低速引擎指的是船上所用的二衝程驅動設備，轉速約低於300rpm，主要設備廠家有MAN B&W、WinGD與MHI等。中速與低速引擎一般潤滑油的選用是根據設備廠家的推薦，廠家會根據設備的出力與燃料油的選用，推薦合適的油品黏度與鹼值(BN:Base Number)，此種推薦有別於API的規範。所以對潤滑油廠家而言，取得於中、低速引擎廠家的油品認證是相當重要的一件工作。

二衝程與四衝程引擎潤滑油設計

潤滑油在引擎中的作用，除潤滑之外，還扮演清潔燃燒所形成的積碳；避免旁吹(blow-by)的密封作用；冷卻燃燒所提高的溫度；以及中和因燃油中硫份經燃燒所形成的酸性物質。四衝程引擎的設計，只有單一油品循環作用，潤滑油經由潑濺或循環油pump作動，潤滑整個引擎各個動件。油品黏度的推薦主要為SAE 30 或 SAE 40，鹼值(BN or TBN) 的建議與燃料油中含硫量有關，含硫量越高，鹼值就應建議越高；燃料油為H.S.F.O.時，建議用鹼值BN 30 或 BN 40，而燃料油為M.D.O.時，則可選用BN 12~15的潤滑油。2020年開始，IMO要求嚴格的排放標準，除船舶本身裝scrubber設備外，只能使用低於0.5%硫含量的燃料油，此時搭配潤滑油的BN一般建議值為20。二衝程引擎，一般應用於船舶推進設備，很少應用於陸上大型電廠，但澳門電廠CEM 與印度電廠GMR即是此型引擎的電廠，兩者皆為MAN B&W機型。此種引擎設計有兩套潤滑系統，汽缸油系統與系統油系統，並設計一填料函(Stuffing Box)予以分隔。二衝程引擎汽缸油屬於一次性潤滑，它不回收使用，藉由在汽缸壁上的注油孔，於活塞上升衝程時注油，藉以潤滑汽缸壁與活塞環，因為汽缸油要面對爆炸燃燒的高溫與硫份經燃燒後形成的酸，故黏度與鹼值要求相對四衝程引擎高，一般為 SAE 50，至於BN的選項，這跟燃油的硫含量有關，目前市場上的BN等級有40、60、70、100與140。二衝程引擎系統油與四衝程機的應用原理相同，但因有填料函的阻隔，所以燃燒後的不溶物與酸性物質不會污染系統油，故系統油的要求較簡單，一般黏度與鹼值要求各為 SAE 30，BN 5。但系統油常因活塞連桿與填料函的長時間使用後磨損造成密封效果變差而被污染，此種現象可由定期的系統油油樣化驗結果得知(系統油的黏度與鹼值會逐漸上升)。