私の部屋,世界、歷史、人的万華鏡。

「History is a set of lies agreed upon.」 有限的內捲經緯,望向無涯的離散歷史,在社畜世界爬格子的小編,此刻努力不懈地往五維烏托邦邁進。

引擎的金鐘罩......

傳說中,中國南少林寺秘傳的上乘氣功「金鐘罩」,是江湖武術裡最具代表性的護體絕學,後來在武俠小說的渲染下,更被形容為是刀槍不入、舉世無雙的內功之首。

(不要懷疑,這才是我的日常工作,呵呵。)

網路爬文時常說,「高溫抗剪力」決定了引擎機油等級的高下,一瓶好的機油,「高溫抗剪力」必定出色,那到底甚麼是「高溫抗剪力」呢?是像「金鐘罩」一樣保護引擎嗎?

傳說中,中國南少林寺秘傳的上乘氣功「金鐘罩」,是江湖武術裡最具代表性的護體絕學,後來在武俠小說的渲染下,更被形容為是刀槍不入、舉世無雙的內功之首。同樣的,發動機作為驅動車輛的關鍵因子,如何藉由機油的潤滑,在狹小缸體內透過一次次的點火循環與往復運作,使動能輸出忠實地分配到四顆輪子,讓愛車能順利前進或後退,答案就在於車輛高溫運轉的當下,引擎是否具備著「神功護體」般的呵護,避免因金屬表面過度磨耗而導致效能下滑,而引擎的「金鐘罩」,就是「高溫抗剪力」(HTHS / High Temperature High Shear)!

最早提出「高溫抗剪力」與引擎保護力呈正相關的研究計畫,乃始於西元1977年的12月,一份由「國際汽車工程師協會」(SAE,Society of Automotive Engineers)向汽車製造商、機油大廠與石化添加劑業者所提出的問卷調查,透過此大規模的業界普查,協會旨在深入探討高溫抗剪力之實驗數值的結果以及引擎活塞與軸承磨損間的關聯性,其中亦首度觸及到了機油對於引擎高溫狀態下的耐力。

簡而言之,也就是當機油在車輛啟動後,直至高速高溫行進之際,前後兩者的潤滑效果是否能維持一樣的水平,不至於出現衰退現象,藉機油所練就出的「金鐘罩」,用足夠的油膜層厚度來好好保護引擎,享受駕馭樂趣!

就流體力學的論述,「黏度」與「溫度」的關係可說是極為密切,一個正常工作溫度與常態大氣壓力之下,當溫度變化僅僅相差攝氏1度時,黏度可能就會呈現若干比例,乃至於是超過10%的異動!就理論演算,隨著溫度不斷升高,流體分子中運動的平均速度快速增大,與臨近分子的接觸時間縮短,黏度亦跟著降低,因此機油在引擎高溫運作時該保有何種程度的黏度水平與工作效能,就是交由「高溫抗剪力」來做為一個參考的指標或是基準值。

以「ASTM D5481」或其他同規格方式下,正式名稱「用多孔毛細管黏度計在高溫高剪切率下測量表面黏度的標準測試方法」(Standard Test Method for Measuring Apparent Viscosity at High-Temperature and High-Shear Rate by Multicell Capillary Viscometer)所進行試驗的條件,為攝氏150度時以每秒高達106的剪切率(Shear rate),模擬機油在引擎室內的運轉狀態,最終得出的數據,「[email protected]℃」數值的高低,也就代表著機油能否在高溫時依然於軸承與零件各部位間形成厚實的油膜,將金屬套件彼此隔開,達到完全的潤滑性。

HTHS(高溫抗剪力)對於機油的影響 (來源:https://www.ssm-studies.ch/fileadmin/pdf/SSM/Clemencon.pdf)

扣除掉非常稀少,目前僅提供少數日系超節能車款專用的0W8/0W12機油(其高溫抗剪力值只落在1.7到2.0)之外,市面上絕大多數的機油,高溫抗剪力值多半在2.6到3.5以上的範圍。有了這個基本概念後,從車款的引擎形式來檢視其符合且適當的「高溫抗剪力」數值,進而尋找車款應選購的油品,也讓HTHS逐漸成為了機油的顯學,現在油商的產品數據資料表中亦大多會附上HTHS測試數值以彰顯油品耐力,換句話說,機油世界裡的「金鐘罩」,引擎發動機護體大法的關鍵,毫無疑問的即是「高溫抗剪力」!

參考「歐洲汽車製造商協會」(Association des Constructeurs Européens d'Automobiles,ACEA)對於轄下各式汽、柴油引擎機油認證等級的要求規範,同時加入歐盟各期車輛新式排汙標準的最低限制後,就機油界普遍的認定,主要分為三個等級:

基礎保護,節能至上(「高溫抗剪力」在2.9到2.6之間):

此規格下的機油,多半適用搭載新式節能引擎,尤其是油電混合(HYBRID)車款,主張在中等級的低硫、低灰份機油裡,能夠提高燃油經濟性,帶來駕駛感受上的輕快與低油耗性。雖然可以滿足嚴苛的新版油耗測試與排放規定,但高溫運轉時保護力未見突出,耐熱效果相對於HTHS值高者亦差。嚴格來說,機油不是不好,但對於時下正夯的小排氣量渦輪增壓引擎來說,此級距的機油只能說是堪用。

https://www.forbes.com/wheels/advice/what-is-a-hybrid/

進階防護,效能均衡(「高溫抗剪力」在3.5到2.9之間):

此一級距內的機油,取得認證多半符合各款新式汽、柴油引擎的最低保護要求,強調低摩擦係數與低黏度號數的特性,在有效提升高溫運轉時的保護力之餘,也能兼顧燃油效能,故不少歐美系主打節能、省油的新車都以此數值為參考標準,然而,在激烈操駕或高速、長途、載重等嚴苛的行車環境下,或者是市區塞車時不斷地走走停停,「高溫抗剪力」小於3.5的機油,仍會呈現出力有未逮之憾。

塞車時的油溫往往逼近攝氏110度C,挑戰油膜抗剪力!https://www.bostonherald.com/2020/03/09/boston-still-has-worst-traffic-in-the-country/

極致呵護,全能卓越(「高溫抗剪力」大於3.5):

相較自然進氣引擎(naturally aspirated),工作溫度普遍偏高的汽、柴油渦輪增壓引擎(Turbocharged petrol/diesel engines),維持良好妥善率的大敵,莫過於遭遇到「血滴子」的襲擊!也就是機油失去黏度作用下,缸壁引發金屬磨損的狀況出現!無論是千萬超跑還是家庭休旅,一旦造成燃燒室汽缸壁的磨損,影響缸內套件氣密性,引發汽缸壓力不足,輕者會提前讓引擎發生吃機油現象,增加不必要的油耗;嚴重者,更可能促使汽缸損毀,必須要花錢繳學費,搪缸維修,費心又傷荷包。所以在機油的選擇上,HTHS大於3.5,擁有高溫耐性,可提供油膜奧援的機油品項,也就成為渦輪增壓引擎最值得信賴與推崇的「金鐘罩」。

黏度越低的機油高溫保護力越顯薄弱。 (來源:http://www.duronthetougherthebetter.com/pdfs/Petro-Canada Digital HTHS White Paper_UK_HiRes.pdf)

現在被視為全球機油界認證最佳參考指標,各車款共通性高的「歐洲汽車製造商協會」ACEA C3認證(2021),除規定油品硫、磷含量要低於一定比例外,還特別要求HTHS數值要「大於或等於3.5」。在此嚴格的限制中,我們不難發現高溫抗剪力作為保護愛車不可或缺的關鍵要素。


傳統諺語說得巧,「力不打拳、拳不打功。」,空有蠻力者,難以對付習武(拳術)之人,但光練有拳術者,亦無法在近身切磋時招架身懷內功絕學之人。相同的譬喻若用來形容駕駛人,似乎好像也有著異曲同工之妙,只習慣重踩油門或煞車者,駕駛技術想必遜於充分掌握引擎輸出或行路狀況之熟練者,然而,即使是取得駕照多年,經手車款已不下十根手指頭的老練車主,面對該如何正確的挑選合適且能完全釋放發動機性能的機油時,恐怕也會出現遲疑與棘手的情況,因為最上乘的行車高手,除了懂得油門與煞車之間的理想操控,以及引擎與愛車所能發揮的極限外,更徹底明白呵護愛車、維持其效能不衰的秘訣,那就是機油的「高溫抗剪力」。



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