為什麼機油的熱性能對於汽車引擎的維護很重要?
前言
機油的質量決定汽車引擎的效率、耐用性以及性能方面有至關重要的作用。大多數引擎機油在內燃機中起到潤滑和冷卻的作用，因此熱性能是機油質量的重要指標。在60°C的溫度下，未使用過的機油導熱係數為0.145W/（m/K），有足夠的導熱性來傳遞汽車引擎所產生的熱量。導熱性只是許多熱特性中的一個要素，而這些熱特性使機油能夠作為有效的引擎冷卻液使用。引擎機油還有防腐蝕、幫助清潔、增強密封、減少磨損以及冷卻其他運動部件的重要功能。
熱性能
材料的熱性能是指材料在遇到周圍環境溫度大幅度升高後對溫度變化的反應。固體材料通常會以熱量的形式吸收能量，其溫度升高，體積變大。不同的材料會以不同的方式響應熱量的應用。在高溫環境中考慮材料的潛在用途時，需要考慮材料的一些關鍵熱性能，包括熱容、熱膨脹、導熱性和熱阻。
引擎油的其他關鍵特性
除了導熱性之外，引擎油的密度、黏稠度和比熱容也會對其作為冷卻劑的有效性產生重大影響。材料的比熱容反映了每克物質需要多少能量才能觸發其溫度升高1°C。這一特性解釋了為什麼油的加熱速度比水快得多，因為油的熱容量比水低，這意味著油升溫所需熱能小，升溫快，可以更有效地吸熱。大量的研究正試圖提高引擎機油的比熱容，使其更高效，壽命更長，以減少機油更換次數，節省大量的時間和金錢。
隨著引擎的溫度升高，機油密度降低，而機油密度對引擎的性能有重要影響。引擎油的顏色可以作為機油變質的一個很好的指標，因為機油在內燃機過程中經歷了由引擎排出的大量熱量而經歷燃燒。在此過程中，引擎釋放的熱量會對機油的其他特性（如黏度和密度）產生重大影響。
機油的導熱性
導熱性和黏度是引擎油的兩個最重要特性，因為它們對引擎的整體性能有重大影響。熱導率描述了材料傳遞熱量的能力。具有高導熱性的材料，如銅或銀，可以促進快速傳熱，而絕緣材料，如泡沫或棉花，從環境中吸收和傳遞熱量的速度很慢。引擎油將吸收接觸表面的熱量，並將其輸送到另一個位置，例如可以安全分散的油樁。大多數機油的設計目的是在於幫助冷卻活塞組件、缸蓋和氣門在內的發動機零件。通常，大多數配方油由礦物機油、半合成機油或全合成機油的基礎材料以及各種添加劑組成。發動機油的質量取決於基礎油以及添加劑的特性。根據不同的使用氣候環境特點，引擎油有一系列SAE等級可供選擇。熱導率與引擎效率之間的關係密切相關，因為導熱係數越高的引擎油效率越高，摩擦損失越小。
機油作為引擎潤滑劑
引擎內摩擦力的增加，會對引擎的整體功能和健康狀況產生重要影響。如果沒有有效的引擎油，車輛在短時間內便會因過熱而遭產生嚴重損壞。機油亦是一種極為有效的潤滑劑，通過在運動部件的表面上留下一層薄膜油，來提供運作中的引擎零件間的流體屏障，減少摩擦和磨損外，也使它們在運行過程中能夠平穩滑動。機油在長時間後維持“黏滯”並繼續塗覆設備的能力是冷啟動期間引擎磨損的主要預防因素。”冷啟動” 是指在極冷的溫度下或在引擎長時間靜止後，嘗試啟動引擎的行為。有大量研究表明，冷啟動對引擎的損害巨大。
機油的次要性能
熱性能通常用於表徵引擎機油的有效性，同時機油的一些附屬成分也可以幫助汽車引擎在平穩運行方面發揮重要作用，比如機油能夠最大限度地減少引擎內部部件的腐蝕。儘管機油沒有天然的抗腐蝕能力，但通過在機油中使用添加劑，機油能夠在引擎的關鍵部件和腐蝕性材料之間形成一層保護屏障。機油還可以在活塞環和氣缸界面等位置，起到動態密封的作用，以防止引擎燃燒室的燃燒氣體漏出、污染油底殼中的引擎油，從而最大限度地提高車輛的動力。高性能的潤滑油可以通過吸收和分散大面積接觸的能量峰值，從而有效地緩衝機械衝擊，以達到延長電機的運行壽命的作用。
儘管機油看起來比較髒，但它對固體、液體或氣體有溶解能力，這讓其擁有能夠保持引擎整體清潔的重要性能。當然，它的溶解力也可能因清潔劑或分散劑的添加而改變。其中，清潔劑是指防止污染物黏附在活塞或活塞環等引擎高溫部件上的添加物質；而分散劑是指幫助吸附機油的固體污染物，讓其懸浮在油中，以確保參加潤滑循環油的干淨度的一種機油添加物。
機油的組成成分
引擎油由基礎油和多種添加劑混合而成。正是在多種物質的協同條件下，才形成了可以放入引擎並幫助正常運作的最終成品。引擎油的區別，主要是由基礎油決定。而基礎油可以由石油提煉而成，也可以通過化學合成材料組合而成的半合成或合成混合物。
石油是從原油中提煉出來的，含有硫、氮、氧等元素，以及鎳和釩等無法在精煉過程中完全去除的金屬成分。而這種精煉過程，旨在按重量區分油中存在的各種類型的分子，並留下大小相似但結構不同的分子。
合成引擎油是經過高度精煉和設計的，包含少且精的物質成分、具有非常特殊的分子結構，是一種用途非常廣泛的純淨物質，旨在提供更好的減摩、優化燃油效率、提高油膜強度和極端溫度下的高水平性能。鋅、磷和硼等添加劑是引擎燃料的另一個組成部分，它有助於優化效率，確保引擎發揮最大的性能。在現在汽車引擎技術變得越來越專業和復雜的情況下，對於機油配方師來說，找到理想的添加劑、以及調整添加劑與基礎油的比例平衡是一項非常具有挑戰性的工作。
總結
引擎油的獨特熱性能和一些化學性能，可促進其在專用引擎設備中的應用。由於引擎油是不可壓縮的，所以它是一種良好的熱量和能量傳遞介質，可防止引擎過熱而導致車輛損壞。現代引擎油必須具備有多種功能，以滿足不斷增長的消費者需求。由於如今的引擎有越來越嚴苛的要求，不僅要求馬力大、體積小、還有減少碳排放的要求，所以，這些需求都要求引擎油的生產公司繼續研究測試找到基礎油與添加劑的比例平衡，來最大限度地提高燃油效率，並提高引擎使用壽命。
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