油和水为什么不能乳化(为什么机油在冬天容易乳化、增多？)

Posted 2023-05-31

篇首语：少年乘勇气，百战过乌孙。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了油和水为什么不能乳化(为什么机油在冬天容易乳化、增多？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

油和水为什么不能乳化(为什么机油在冬天容易乳化、增多？)

随着活塞环工艺的改良，如今德系车基本已经解决了劳民伤财的烧机油问题。可风水轮流转，日系车在最近两年又频频爆出了发动机机油增多、乳化的问题。尤其是一到冬天，机油加注口的盖子就会呈现出“奶盖”一般的质感，同时机油液位也会上升不少。那机油乳化、增多这两个问题究竟是如何产生的？它们真的会对车辆造成损害吗？下面我们将分为机油乳化和机油增多两部分来为大家讲解！

顾名思义，“乳化”就是指机油变成“乳状体”的过程。事实上，无论润滑油用在何处，只要掺入水就都会发生乳化。而乳化后的机油由于润滑能力变差，且无法在金属与金属之间建立油膜，所以便会导致发动机出现过度磨损。看到这估计就会有朋友质疑了，我们在日常生活中将食用油和水倒在一起，用不了多久食用油就会浮在水面上了，并不会与水相融呀～是的，油和水确实不会融在一起，但是加了添加剂的润滑油可就不一样了。

众所周知，机油的成分中除了基础油外，还会有各种添加剂成分。而在这些添加剂中，机油清洁剂以及分散剂就会导致水与油相融合，引发机油乳化。但由于这两种添加剂十分重要，其中清洁剂可以防止碳粒、胶质、灰尘与金属粘连，而分散剂可以将机油污染物分散并悬浮在机油中以便机油滤清器过滤，所以这两种添加剂成分必须得到保留。由此来看，要想避免机油乳化，最好的办法就是彻底将机油与水完全隔绝，那么发动机里面的水又是从哪里来的呢？

正常情况下，这些造成机油乳化的水，并非是来自发动机内部的液体渗漏，而是源自于空气中的水分。大家都见过汽车排气管滴水吧？这是因为当空气与汽油混合燃烧后，空气中的水分会变成高温水蒸气，并通过排气管排出。而当高温水蒸气在排气管内遇冷后，便会结成水滴，最后变成我们看到的排气管滴水现象。虽说发动机在燃烧过程中所形成的绝大部分水蒸气都会从排气流出，但还是会有少量的水蒸气成为漏网之鱼！

这是因为活塞与气缸壁之间是不可能保证100%密封的，因此总会有些许含有水分和汽油的高温气体通过活塞与气缸壁之间的缝隙窜入曲轴箱，这部分气体被称作“窜气”。为了将窜气排出曲轴箱，于是曲轴箱强制通风系统便诞生了（如下图所示）。由于水的沸点为100℃，而发动机正常的机油温度在100-120℃之间，所以只要机油达到正常油温，这些窜进曲轴箱的水分便会被机油蒸发出来，并和汽油蒸气一起被曲轴箱强制通风系统送到气缸内再次燃烧，最后再通过排气将大部分水蒸气排出发动机，如此循环来保证机油的含水量处于一个极低的范畴。

曲轴箱强制通风

通过曲轴强制通风原理不难看出，要想将水分从机油中蒸发出来是有一个前提的，那就是机油需要达到100-120℃的正常工作温度。可当车辆在寒冷的冬季室外停放一晚上后，曲轴箱的温度是不可能像时刻处于燃烧状态的气缸一样，快速完成升温的。这就会导致发动机在冷启动后，出现上部气缸热、下部曲轴箱冷的极大温差。所以，当气缸燃烧生成的高温水蒸气窜入下方冰冷的曲轴箱时，水蒸气便会结为水滴混入机油中，并且由于机油温度太低，无法将水分蒸发走，机油的乳化问题便产生了。

目前我们已知，当机油温度达到100-120℃后，窜进机油中的水分就能很快被蒸发出来。但如果机油温度长期低于80℃，那机油中的水分就不能及时得到蒸发。然而在整个发动机系统中，能为机油升温提供热源的，其实就只有发动机自身运转所产生的热量，且发动机的负荷越大，所产生的热量也就越大。

对于纯燃油车来说，只要行驶速度和时间足够，机油就能够达到正常的工作温度。但对于混动车来说，由于混动车的发动机没有怠速运转一说，并且发动机在车辆行驶时通常还会处于启动运转一会又熄火的间歇工作状态，也就是发动机不做无用功，所以发动机产生的热量自然很小。

混动发动机间歇式工作

如果是在寒冷的冬季，尤其是城市低速拥堵这种混动发动机经常处于熄火状态的工况，那机油要想达到100-120℃可就太难了，这也会直接导致曲轴箱内的水分很难被蒸发，从而加快机油的乳化速度。

右：发动机热成像图

目前网上判断机油是否乳化所采取的方法，基本都是通过拧开机油加注口的盖子来作为判断依据。但事实上，机油加注口的些许机油乳化并不能代表发动机内部的机油已经乳化。这是因为车辆的机油加注口，通常都会设置在气门室盖上，而气门室盖的位置，又是整个发动机温度最低的地方，再加上气门室盖通常会采用很薄的树脂材料来制作，所以在整个发动机上，气门室盖不仅是温度最低的地方（如上图右侧所示），而且还是冷却速度最快的地方。

曲轴强制通风流向释意图

所以当发动机在寒冬环境中熄火后，夹杂着水蒸气的机油蒸汽便会在温差下，冷凝在发动机顶端的气门室位置，并形成乳状体。并且由于机油加注口也位于这个位置，所以冬季我们拧开机油盖后，就有更大概率会在内部看到乳化的机油了。至于我为什么说这种机油盖上的少量乳化不可怕，这是因为机油乳化反应是可逆的，当单次行驶距离足够长、发动机整体温度上来后，机油盖上的乳化机油就会还原成机油和水蒸气了。所以，如果不是通过拽出机油尺，发现的因为冷却液串进油底壳所产生的大量机油乳化，大家都是不用担心的。不过，下面要讲的机油增多的杀伤力，可就不那么人畜无害了......

如果你在加注机油时没有超量，但行驶一段时间后却发现机油液面高度超过了机油尺刻度的上限，那就意味着出现了“机油增多”的问题。机油增多与乳化的原理并不相同，乳化是机油中混入了水，而机油增多是机油中混入了汽油。

由于汽油和机油都是有机溶剂，所以二者并不存在不相容的情况。这就意味着，当汽油与机油混合后，便会造成机油增多的问题。那么汽油又是如何与机油混在一起的呢？事实上，汽油无时无刻都在和机油相融合，这就跟刚刚讲的高温水蒸气窜气是一个道理，气缸内没有被完全燃烧的雾化汽油，同样会窜到曲轴箱内与机油相融合。但由于窜气中的汽油含量极低，所以既不会对机油造成什么负面影响，也不会被大家所察觉。而一到寒冬，机油呈肉眼可见的增多现象，才是我们需要警惕，且会对发动机产生严重损害的“机油增多”问题。

汽油雾化

要知道，在非寒冬的温暖环境下，发动机参与燃烧所需的空气与汽油配比为14.7：1，可以理解为14.7斤的空气搭配1斤的汽油。但在零下温度的寒冬环境中，由于汽油低温挥发性不好，汽油与空气之间的雾化效果变差，所以油气混合物很难被火花塞点燃。为了解决这个问题，发动机便会通过多喷将近一倍油的方式来补偿汽油雾化的不足，将冷启动时空气与燃料的配比从14.7:1提高到7.5:1。但由于此时气缸内会呈现出气少油多的状态，所以那些多喷的汽油并不会被完全燃烧掉。

汽油被活塞泵入曲轴箱

在这种情况下，如果这台发动机采用的是成本更低的，将喷油嘴布置在气缸一侧的侧置喷油设计，那么那些多喷出来的、没有得到良好雾化的汽油便会粘结在气缸壁上，并随着活塞向上压缩气体所产生的压强，被泵进曲轴箱内，导致汽油与机油混合出现“机油增多”的现象。而这种问题在中置喷油的发动机上就很少见。在经历了前两年的机油增多风波后，部分合资车企已经通过提高车辆怠速转速的方式来加快气缸壁的升温，进而缩短为了补偿汽油雾化效果差所多喷油的时间，所以目前汽油增多的问题基本已经得到了控制。只是很多车型在冬天冷启动时的转速和噪音都变得更恼人了。

发动机油泥

虽然混入机油中的汽油在高温下也会蒸发，然后被曲轴箱强制通风系统送入到气缸内再次燃烧，但由于汽油一旦与机油混合，就会大大增加油泥的生成速度，而油泥无论堆积在发动机的哪个部位，都会导致发动机的散热、润滑性能下降。更严重的是，油泥并不像机油乳化一样属于可逆反应，这也就意味着油泥一旦生成就很难消除，并在机油中只增不减、越堆越多，然后粘结在发动机内部，甚至不会随着机油的更换被排出.....

颗粒物捕捉器

不仅如此，由于缸内侧置喷油嘴所喷出的汽油会产生粘壁问题，所以发动机还需要多喷油来补偿这部分因为粘壁没能充分燃烧的汽油，而这些额外多喷出的汽油，还会因为没有参与燃烧，在高温下变成碳粒。在国6b排放没实行前，碳粒的增加对于车主而言顶多就是排气管更黑罢了。但在国6b排放实施，几乎所有车都装配了GPF颗粒捕捉器后，那这部分多出来的碳粒就会成为加快GPF堵塞，从而频繁再生，导致动力、油耗恶化的罪魁祸首了。由此可见，机油增多的背后原来还隐藏着不为人知的连锁反应呢......这也很好的解释了为啥汽车厂商对机油盖乳化不以为然，但却对机油增多的问题全力以赴了。同时，这也是近些年越来越多发动机开始转向中置喷油的主要原因。