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淺談機油
幾百年來，機油科技隨著機器潤滑的需求而發展，從初期的牛油、植物油，進步到石油提煉的礦物油，發展至現今的裂解合成油，目前合成油性能大多數人已覺得很滿意好用。理想的機油最好可用於各種高低溫環境且不必換油，但實際上這是不可能的事。現今機油並非完美，它仍是不完美科技妥協下的產物，它有許多使用上的限制與缺點，當使用者知道機油的缺點，正確的使用機油，不但省錢且引擎長壽。
購買機油要注意三件事：品質• 黏度¸ 油基，每一項都是個大議題，分述如下。
一.品質
引擎內部工作條件嚴苛，機油必須能抗高溫、抗氧化、耐磨性、不腐蝕金屬和橡膠、防鏽、防油泥、防積污、酸安定性、清淨性、分散性、消泡性等，通常機油廠商以各種添加劑達到這些要求，各種添加劑種類和劑量之間必須化學平衡，因此對上述條件作實際引擎測試可綜合評估一款機油的品質。美國石油協會(American petroleum institute, API)根據當代引擎技術，制訂機油品質測試規範，如下:
四行程汽油引擎用機油品質由低而高分別為SA→SB→SC→SD→SE→SF→SG→SH→SJ→SL→SM
柴油引擎用機油品質由低而高分別為
CA→CB→CC→CD→CE→CF→CH。
API隨著年代和引擎科技的進步而制訂更高等級的機油規範，目前汽油引擎用機油最高規範為SM，柴油引擎用機油最高規範為CH。機油廠商必須將機油送至API作實際引擎測試取得認證之後，才可於機油罐上使用甜甜圈(donut)標誌，如圖一所示。若機油罐沒有甜甜圈標誌，但宣稱符合API之SH規範，這是機油商自己宣稱的，並未送至API作引擎實測取得認證。
圖一：取得API機油認證之甜甜圈標誌
(1) 汽油引擎用機油 SA→SB→SC→SD→SE→SF→SG→SH→SJ→
SL→SM
SA～SD：約於1950、60年代制訂實施，目前已不使用且買不到。
SE：於1972年實施，耐高溫、耐磨、抗腐蝕、防鏽等優於SD，目前已不使用且買不到。
SF：1980實施，防油泥、防積污、酸安定性、耐磨性等優於SE。
SG：1989年實施，耐磨性、耐高溫、抗氧化性、清淨性、防油泥、分散性等優於SF。
SH：1992年制訂，1994年實施，SH規範內容與SG相同，但SG對於送測時不合格項目可以日後補測直到全部合格為止，而SH於送測時必須一次全部合格。
SJ：1996年制訂，1997年實施，適用於目前所有汽油引擎。
(2)柴油引擎用機油 CA→CB→CC→CD→CE→CF→CG
CA：目前已不使用且買不到。
CB：目前已不使用且買不到。
CC：適合中度柴油引擎作業。
CD：1955年實施，適合高速、高馬力柴油引擎，有效控制嚴重作業之磨損、防積垢、活塞清淨度、防軸承磨損等。
CE：1987年採用，適用於1983年以後之柴油車，如渦輪增壓柴油引擎，防重拖、防積碳、省油性佳等，測試項目有機油消耗、活塞清淨度、軸承磨耗、閥傳動系磨耗、機油稠化、活塞環磨耗等項目。
CF：增加氣缸內壁磨耗測試，品質優於CE。
CH：目前最高等級柴油引擎用機油，適用目前所有柴油引擎。
引擎機油對於黏度的需求有：
1. 低溫啟動性好：即低溫時黏度要低，使得機油能迅速流動到達各機件以發揮保護功能。根據美國寒冷地區的引擎實驗，引擎磨損有70%是啟動時造成的，尤其是冷車啟動造成的磨損極大，只有30%磨損才是運轉中造成的。台灣的氣候沒有美國寒冷，啟動造成的磨損比例沒有美國嚴重。從上面數據知道，低溫流動性好的機油可大大減少引擎磨損，美國MOBIL公司曾就20W50機油和5W30機油做啟動磨損實驗，發現20W50機油造成的磨損量約為5W30機油的2倍多。
2. 寒冰時機油不可結凍：結凍的機油會打壞啟動馬達，嚴重時造成引擎大故障，這和冷卻水箱不可結凍原理一樣。在台灣的冬天，車子可到達最冷的地方是合歡山的清晨，假設溫度是讣 5度C，單級#40機油凝固點約是讣 9度C，那麼可使用單級#40號機油上合歡山嗎？不妥，因為此時機油雖沒有結凍，但黏度非常高，像麥芽糖一樣，車子很難發動，就算勉強發動起來，冷啟動磨損可能造成引擎內傷了。適合冬天合歡山清晨的機油是15W、10W、5W、0W等機油，其中15W是可接受的黏度，10W已是令人滿意了，5W和0W以上效果當然更好，但價錢昂貴。
3. 高溫時機油黏度夠：黏度夠才有強韌的油膜，在機件與機件間的油膜強韌不破裂才可發揮保護機件功能，否則油膜破裂造成機件快速磨損。通常夏天溫度30度C，適用#30機油，40度C適用#40機油，50度C適用#50機油，但也要配合車輛負荷、操駕激烈程度、引擎新舊程度做調整，待會後面有更詳細介紹。像沙烏地阿拉伯全年高熱氣溫約50度C，所以使用#50機油。在台灣的夏天，從台北至墾丁最熱約40度C，所以基本上最適用於台灣的是#40機油，但這只是基本選用原則，實際上每個人要根據自己用車情況調整，有人適用#30機油，有人適用#50機油，甚至賽車選手適用#60機油。
4. 高溫時黏度不要太高：黏度太高會阻礙活塞在氣缸壁上的滑動，成為引擎內阻力，使引擎耗油、引擎溫度上昇、轉速拉不上來、馬力無法發揮等問題。較稀的機油阻力低，比較省油，但又怕機油太稀沒有足夠強韌油膜保護機件，所以機油黏度的選用必須在省油與抗磨之間取得適當平衡。
5. 黏度指數要高：普通機油在低溫時通常黏度很高，高溫時通常黏度很低，這種高低溫的黏度差異稱為黏度指數，一款好機油在高低溫的黏度差異越小越好，也就是黏度指數要高。通常黏度指數的比較是以40度C的黏度和100度C的黏度來計算。有些添加劑可改善黏度指數，所以通常機油添加黏度指數改善劑，可改善高低溫的黏度差異，使成為複級機油如10W40，低溫時符合10W流動性，高溫時符合#40黏度。不過大量添加黏度指數改善劑縱使能提高黏度指數,卻反而會破壞潤滑基礎油的潤滑能力,故需一再實驗調整至最佳比例,這就取決於潤滑油廠商的技術能力了.
6. 根據個人用車狀況調整：
(1)新車的活塞與氣缸間隙小，且機件活動面尚未磨配(run in)，適合較稀的機油，因為稀機油容易進入緊密間隙中，且可以幫助磨配。待磨配完成後再改用正常黏度機油。
(2)車輛在80000km內，活塞與氣缸磨損不多，間隙正常，可選用正常黏度。
(3)舊車在80000km以上，活塞與氣缸間隙已稍磨損，間隙稍大，可選用較黏機油，以幫助間隙的密封性。
(4)都市用車、常塞車、慢速龜爬者，因慢速塞車易引起引擎高溫，宜選用較黏機油。
(5)高速公路或長途用車多者，因引擎溫度正常，選用正常黏度即可。
輕負荷引擎譬如轎車，宜選用正常黏度機油。
(7)重負荷引擎譬如貨車，或是常常滿載的轎車、常爬山長陡坡的車，宜選用較黏機油。
(8)激烈操駕者，如常急加速、引擎轉速高、賽車者，宜選用黏機油，對於引擎常逼近紅線區者宜選用#60機油。
7. 正確溫車方法：冷車發動稍微踏油門，使引擎轉速約在1500rpm約略30秒後，即可入檔慢慢上路，此時勿急加速，待上路約5分鐘後引擎暖熱即可隨意操駕。熱車發動則不必踩油門，發動後約5秒鐘以後即可上路。
8. 觀念改正一：冷車發動後，以普通怠速700rpm溫車有二個缺點，其一是我們希望機油能儘速打上去，而怠速打機油速度慢了些，此時溫車以1500rpm左右為佳，但也盡量不要超過2500rpm，此時太高運速即高速磨損，常見某些修車工一發動引擎立即猛踩油門，此非常傷車，他對車基本知識不足又不愛惜客戶的車，這家修車廠以後不要去了。其二是此時冷活塞與冷氣缸間隙大，所以混和油汽易被高壓吹漏至曲軸箱(竄氣)，使汽油與機油混和在一起而劣化機油，不但縮短機油壽命也減損引擎壽命。
9. 觀念改正二：冷車發動後怠速暖車5分鐘，不但耗油，且因暖車緩慢使大量混和油汽進入機油箱劣化機油，反而傷車。正確方法應是發動約30秒後，即可緩慢上路，待上路約5分鐘以後引擎達工作溫度即可正常操駕。
10. 選用複級機油最為恰當如10W40，不但冬天夏天都可用，南下墾丁北上合歡山都適合。通常5W40比10W40貴，10W40比15W40貴，如果你正常用車、不飆車，則適合台灣氣候者為10W40，如果想更省錢用15W40也可以。
11.以現代引擎科技，如果正常操駕且正常換油，引擎壽命約40萬公里才需搪缸，使用5W40機油的引擎壽命可能比使用10W40來得長壽些，使用10W40可能又比15W40長壽一些。但5W40比10W40昂貴，10W40又比15W40昂貴，使用者必須在機油價錢與保護性之間取得平衡，不一定貴機油就是好選擇。
三.油基
機油是以基礎油和添加劑混和而成，基礎油(即油基)分為礦物油(mineral oil)和合成油(synthetic oil)和植物油三種。
1.礦物油：礦物油是從原油提煉而得，也就是原油提出了油氣、汽油、柴油、煤油、重油之後，接著提煉出礦物油，最後留底的是瀝青。礦物油顏色透明微帶淺琥珀色，就像沙拉油的顏色一般。有一種礦物機油是從廢機油回收過濾之後蒸餾氫化重製，價錢非常便宜，其顏色是深棕琥珀色。通常礦物機油很便宜，一罐約百元以下，因為礦物油較容易氧化，使用壽命約2500–4000公里/三個月，以先到者為準就要換油，跑長途者換油里程可於約4000公里換油，常跑市區者約2500公里換油。
2.合成油是將礦物油裂解後，再加以合成，可以得到性質較一致的化學成分，顏色與礦物油相似為澄清微帶淺琥珀色，因提煉成本高所以價昂，約一罐300元左右，但抗氧化性良好，是相當好的長效型機油，使用壽命約5000–10000公里/六個月，以先到者為準，常跑長途者約8000–10000公里換油，常跑市區者5000公里換油。
3.植物油：另有一種專供F1賽車短時間超高速賽車用機油，油基為毘麻油，毘麻油是目前潤滑性能最好的油基，比合成油還好，但是非常容易氧化，只能供短時間賽車使用，不能作為一般轎車長時間使用。毘麻油在礦物油發明之前廣為車輛機油使用，日據時代在台灣鄉下廣植毘麻以提煉機油用，戰爭時期更是戰略物資，現在鄉下河邊常可見到野生毘麻，非常普遍。毘麻子有毒，吃了會下痢，常作為中藥洩劑用。
機油分類
礦物油:
大致說來,市面上非常"俗"的機油大多是礦物油,此類油在罐子上,都沒有清楚的標示,或是以英文"multi-grade"帶過,其意指"複級機油"之意,價格多在百元下,此類油是直接由地下原油挖出加以提煉,加上添加劑而成,主要成分為碳氫化合物,油品分子結構有許多支鏈,在潤滑過程中易受剪力,離心力拉扯而斷裂,故在激烈操駕之下,此類油不能提供完整潤滑,也易裂解變質,但是在添加劑的作用下,仍然有保護引擎的基本功能
半合成油:
(英文: SYNTHETIC,SEMI SYNTHETIC, 或德文SYNTHESE)其基礎油為兩種油類做比例性添加,再加入特定的添加劑提升其油質與穩定性,不過製造廠商需要注意的是參配比例的拿捏,所以在選擇半合成油時,最好選擇知名廠商的產品較有保障.
全合成油:
(英文: 100% SYNTHETIC,FULLY SYNTHETIC, 或德文VOLL SYNTHESE,VOLLSYNTHETISCHES),全合成的意思是全部合成物,也就是說全部在實驗室中經由化學變化(如加氫)製造出來的"油",成品我們通稱為"合成基礎油"..但是必須聲明,它跟我們所謂"油"是絕對不相同的物質,照理應該叫做"人工脂",因為製作它的目的與用途和傳統用潤滑油相同,且顏色相近,所以我們以全合成"油"相稱,用以代替原油潤滑.. 其必須再添加各種添加劑(如抗氧化劑,消泡劑,清淨分散劑,抗極壓劑,黏度指數促進劑等)後,才能稱為全合成油.
機油主要可分為基礎油和添加劑兩個成份：
基礎油又可分為四類：
(1)礦物油（ Mineral )：
為從原油中提煉而成的。此種基礎油因受限於原油先天性質、原油的來源、煉製技術、成本等等在黏度指數、流動點和氧化穩定度方面便有一定的限制，要靠添加劑來改善。
(2)合成油 ( Synthetic )：
就是把礦物基礎油用酯類(Easter)或聚烯類(PAO-Poly-Alfa-Olefine) 來取代再和添加劑摻配，就是合成機油。而若是基礎油全用酯類或聚烯類取代，便稱為全合成機油（Full-Synthetic Oil)。若只有用部份則稱半合成機油（Partial-Synthetic Oil)。
(3)植物油 ( Vegetable )：
顧名思義是從植物所提煉而成的。如黃豆油（soybeam oil)，蓖麻油（Castor oil) 而 castor oil使用較廣因為它能夠在鐵或鋼的表面形成一層薄膜，現在有些試驗性的賽車用油採用某些植物油的成分。
(4)動物油 ( Animal ):
通常用在齒輪的潤滑上。如抹香鯨油（Sperm oil)有非常良好的抗磨和抗壓的特性。它用於多數的有限度滑動的差速器。
至於真正發揮機油功能的添加劑，則為了配合不同的基礎油的化學特性而稍做調整外，其功效是完全相同的。
合成油對礦物油比較的優點是：
1. 較高的氧化穩定度。
2. 較低之流動點，較寬之溫度適應範圍。
3. 與同一級之礦物油相比，有較高的黏度指數。
4. 同黏度指數之礦物油相比，有較高的抗剪力， 在高負荷、高轉速、高溫、高壓的情況下， 其分子結構較不易被剪力破壞而失去良好的黏度指數。
缺點：
1. 高昂的價格。
2. 化學特性屬於瞬間分解，所以請勿超過換油時間太久，免得機油特性迅速劣化傷害引擎。（Jack補充：以上所述應該是針對所謂的三次加氫的Group3 oils而言，PAO及Ester應該沒有這種困擾！）相對其上礦物油較之合成油有低廉的價格，漸進劣化特性的優點。
添加劑
添加劑的種類可分為下列幾種：
1.清淨劑 (Detergent)：
引擎在高溫操作時會產生結膠 (Vanish)和積碳 (Carbon)的現象，這些必須靠機油中的清淨劑來清除 ,其成分為金屬鹽類。
2.驅散劑（或稱分散劑 Dispersant): 引擎在低溫操作時，如非高速長時間行駛，會產生所謂的油泥（Sludge)，為防止其產生，機油中必須添加驅散劑，將油泥均勻的分散在機油中，避免油泥沈積在機油濾清器、汽門推桿及活塞環上，造成潤滑油路不順，而致使未被潤滑的部份造成磨損。
3.抗氧化劑 (An8ti-Oxidant): 機油在引擎的高溫高壓下，特別容易與空氣造成氧化反應，機油氧化之後，顏色會加深，黏度會提高，因而增加機油幫浦及引擎的負荷，同時氧化之後產生的有機酸也會腐蝕引擎的零件，因此保持機油的氧化穩定性是很重要的，尤其是在極高溫的渦輪引擎。
4.防鏽添加劑 (Anti-Rust Additive): 為防止引擎的金屬零件生鏽，理所當然必須添加防鏽劑，此種添加劑的成份均含有一極性基(Polar Radical),利用分子間的極性吸附於金屬表面，保護金屬免受空氣、水分及鹽分侵蝕而生鏽。
5.抗腐蝕添加劑 (Anti-Corrosion Additive): 與防鏽添加劑一樣，但前者用於保護鐵族金屬 (Ferrous Metal)之零件，而後者則用於保護非鐵金屬(Non-Ferrous Metal) 和合金(Alloy) 零件免於硫份和有機酸之腐蝕。
6.黏度指數改善劑 (Viscosity Index Improver): 基礎油，受限於原油之本質，其黏度指數只能借提煉制程改善至一定程度，之後便需靠黏度指數改善劑了，也因為黏度指數改善劑的發明才有複級黏度的機油產生。
7.流動點抑制劑 (Pour Point Depressnat): 所謂流動點就是測定某一特定油料，當其開始不能流動的那一點溫度，便是流動點。機油中或多或少都會有一些蠟的成分 ( 蠟雖然在基礎油煉製時已經用溶劑消除，但仍然不能達100%)，而這些蠟在低溫一旦成為晶體固結時，會阻止機油的流動；為了使引擎在冬天能夠順利啟動，必須在機油中添加抑制劑，使流動點降低，阻止蠟份結晶，而適應寒冷的氣候。
8.抗磨損添加劑 (Anti-War Additive): 引擎在高溫高壓的情況下會出現所謂的介面潤滑(Boundary Lubrication)的狀況，也就是金屬活動面在高熱膨脹的情況下，將油膜擠開而形成金屬P金屬之間的直接摩擦，為防止這種情況產生，必須添加抗磨損添加劑，這種添加劑在接觸金屬時，便發生化學作用，而產生一層保護膜還保護金屬，使之在彼此接觸時免於磨損。
9.消泡劑 (Anti-Foaming Agent): 機油在引擎內被反覆的攪動，自然會產生泡沫，而有泡沫的地方便是沒有油膜的地方，引擎便失去保護，而另一方面，有泡沫的地方，同時也代表與空氣的接觸面增大了，也加速其氧化，因此需添加消泡劑，以避免泡沫之產生。
10.染色劑 (Dye):
其功用有二：
第一為識別用：如汽車之自動變速箱油(ATF: Automantic Transmission Fluid) 均染成紅色，以便漏油時有利辨識維修。
第二為行銷之廣告用：例如日本的二行程機油大部分都染成淡藍色或紅色，除了美觀之外，並可用以廣告其潤滑油中之基礎油精鍊程度高、顏色淡，才有可能染色。
11.鹼性添加劑 (Alkaline Additive)或總鹼價提昇劑 (Total Base Number Booster): 其作用在於提高潤滑油中鹼性物質的劑量。其功效即是中和燃料（汽油、柴油）中所含之硫份因燃燒後產生的酸性硫化物，免得汽缸內壁（Cylinder Wall)及活塞環（Piston Ring)等被這些酸性物質所腐蝕。
12.極壓添加劑（Extreme Pressure Additive): 多為硫化物、氯或磷之添加劑，在發生介面潤滑時，能給予金屬良好的保護。如市面上常有些潤滑油或油精的廣告宣稱在轉動的金屬上能構承受多大的壓力，此類便多半是靠極壓添加劑的功用。
13.乳化劑（Emulsifying Agent）： 乳化劑的目的在使潤滑油中的水分產生乳化現象，防止水分和金屬表面接觸而產生腐蝕作用。常見的乳化劑有菜子油，牛油，金屬皂鹽等等。
14.中度極壓添加劑（Mid Extreme pressure improver）： 一般為極性化合物，對金屬表面不起化學作用，但分子的一端附著於金屬表面上。所以能承受的負荷裡礦物油高，也可以稱做油性劑（oiliness agent）
15.完全極壓添加劑（Full extreme pressure agent）： 大多數完全極壓添加劑多含有硫磺，氯化磷的化合物。是適合添加在負荷高且摩擦速度快的潤滑油上，但是只有在遇到重負荷的時候，極性油膜被破壞產生高溫，而此高溫時完全極壓添加劑才會發生作用而形成化合物，而在摩擦面之間形成一層固體潤滑劑，代替已經破壞的液體油膜。
一般極壓添加劑都有緩和液體油膜被破壞的效果，故有稱為油膜增強劑（Film strenth improver）。
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