c罗离开皇马了吗:为什么自动波箱油只能用ATF？

随着汽车工业的飞速发展，汽车结构不断得到改善。传动系统操纵自动化是改善汽车结构的主要方向之一。操纵自动化会大大减轻驾驶员的劳动强度。许多试验表明，汽车每行驶100km，驾驶员须换档和踩离合器板数百次。目前在一些高级汽车上都装有液力传动自动变速装置。它除了减轻驾驶员的劳动强度外，还可使汽车起步平稳和平稳而连续地加速，因而提高了汽车的舒适性。装置普通变速器的汽车是靠离合器的磨滑而以低速行驶或起步的。此时易引起汽车的“抖震”。因此当汽车在沙地上行驶时，与车轮接触的沙土被剪切，车轮即被陷住。而装有自动传动装置的汽车，能保证车轮上得到稳定的牵引力，从而提高了汽车的通过性，装有液力自动传动装置的汽车必须使用汽车液力传动油（ATF）。
在液力变矩器与液力偶合器中用的传动媒介称为液力传动油。液力传动油被泵轮带动旋转并吸收由泵轮传递的机械能而变成液体能。当油流经涡轮输出，实现能量的转换与传递。传递功率的效率与油的粘度、起泡程度有关，因此对油的粘度和其他性能有一定的要求。在液力传动系统内工作温度可达70～140℃，油的流速可达20m/s，并不断地与有色金属、空气接触，所以要求油的抗氧化性能好。在液力传动系统内的轴承、齿轮等摩擦副也用该油润滑，故要求油有一定的润滑性能。此外还要求油的比重要大，因为对同一尺寸的液力元件，在相同工作条件下（指转速），工作油的密度愈大，所能传递的功率就愈大。在相同转速和传递相同功率的条件下，工作液体的密度愈大，变矩器的尺寸就可以愈小。
ATF液力传动油的性质和组成
汽车液力传动油也称为汽车自动变速器油（以下简称ATF油），是从1939年美国通用汽车公司（GM）研究奥斯莫比尔牌汽车自动传动方案时（Oldsmobile Automatic Safety Trausmission）开始引起重视的。
众所周知，随着自动传动设备的发展，在汽车自动变速器中，人们成功的采用自动传动液（ATF）来实现润滑、冷却、能量传递、温度控制及平滑自动啮合变速。由于ATF的独特功能和优越特性，不仅成为汽车工业的重要组成部分，在其他行业也得到广泛的应用。因此ATF的年耗量日益增长，仅在美国和加拿大一带，1987年ATF油的年耗量已超过56.4×104t。在欧洲和日本等国家由于带有自动传动装置的车辆略少，其消耗量比北美地区小，但亦呈逐步上升趋势。
随着我国进口轿车、合资新型汽车和采用液力传动装置的大型工程机械设备的增加，对ATF油的要求也日益迫切。目前，我国自行研制的高性能ATF还是一个空白，因此开展ATF研制，建立自己的ATF规格标准和评定手段已迫在眉睫。
在主要的几种润滑剂中，例如发动机油、液压油、齿轮油和ATF，ATF是配方最复杂、调配最困难的一种润滑剂，为此研究ATF的功能特性与添加剂组成之间的相互关系是非常重要的。
在这以前，ATF的使用条件比较缓和，即使用无添加剂的发动机油或者只加了抗氧化剂的发动机油，而油泥和漆膜的生成并不显著。但自1939年美国通用公司（GM）采用一种液体耦合型自动变速器Hydra—Matic后，油泥、漆膜的生成和油的编制现象都很严重，使用当时任何一种油都不能满足要求。此后美国的自动变速机构发展很迅速，为了与此相适应，GM开始建立ATF油的规格和制订试验方法，1949年诞生了规格TYPEA，相当于此规格的油在市场上出售至今。
一、主要质量要求
ATF不仅作为传递能量的工作介质，同时还起润滑摩擦副的作用，作为热传递介质控制摩擦的表面温度、防止烧结。在扭矩转换器中ATF转换流体动压能，在伺服机构和逻辑回路中转换静压能，在离合器中转换滑动摩擦能。
ATF的主要特性有八种，在美国通用公司（GM）的DexronII和福特（Ford）公司的Mercon这两种最有代表性规格中给出了具体的性能指标和要求：即粘度和低温流动性、抗磨性（AW）、热氧化安定性、防腐性、抗泡性、密封材料适应性、贮存安定性和摩擦特性。
1. 适当的粘度
ATF有的使用温度为－25～170℃范围很宽，又因自动变速器的工作对有的粘度很敏感，所以本粘度是ATF油量的重要的性质。ATF油的作用分为动力传动机制、自动控制的液压油、齿轮和轴承的润滑等三部分。作为动力传动介质其粘度对变矩器的效率影响极大，一般说来粘度越小，效率越高。但粘度过小又会导致液压系统的泄漏增加，特别是变速器在高速工作时，铝制阀体膨胀量大。若采用粘度过小的油品时，会引起换档不正常。ATF油的另外两个作用则要求保持一定粘度，但采用粘度过大的油品，不仅影响变矩器的效率，而且还会造成低温启动困难。
为兼顾上述两方面对粘度的不同要求，现在ATF油其100℃时的运动粘度一般在7mm2/s左右，同时还要综合考虑低温启动性、传动效率、离合器片的烧损等问题。对低温粘度要特别注意，而且还要求ATF油有很高的粘度指数，所以就必须加入粘度添加剂（粘度指数改进剂），这样就又带来了剪切安定性的问题。自动变速器的剪切条件较发动机更为苛刻，如前所述，因油的粘度变化对自动变速器的特性影响很敏感，如经剪断，油的粘度变化很大，则使变速器工作不稳定，所以规定了ATF油在耐久试验后的最低粘度（见表-1）。
液力传动油的粘度极限 表-1
油温 新油 旧油
100℃粘度，mm2/s
－40℃粘度，mPa.s 不低于7

不高于4000 不低于5.5

不高于6000

2.热氧化安定性
汽车用液力传动油的热氧化安定性是使用中的一个极为重要的问题，因ATF油的使用温度高，如热氧化安定性不好，则会导致形成油泥、漆膜、沉淀物，影响自动变速器的性能，甚至堵塞滤油器，造成离合器片和制动蹄打滑，控制系统失灵故障的发生。
美国测定了出租轿车和自用小轿车的自动变速器中的油温。自用车在高速公路上行驶时的油温为82.2～87.8℃,而出租车在市区内停停开开时油温却很高，一般在93.3～111.7℃范围内。
在日本，有关ATF油温的测定尚没有正式的报告。但在一般情况下油温保持在100℃左右，极端条件下可达150℃，而在离合器片表面其温度可达393℃，在这个部分严重的存在着油的热变质问题。如发动机油一样，也可以由外部混入异物。总的看来，ATF油的氧化条件没有发动机苛刻。在油压操纵的管路中及时存在着微量的油泥沉积物也会导致产生制动故障，所以要注意氧化变质的最小允许值。
3.良好的抗泡沫性
液力自动传动油泡沫，是自动变速器使用中的严重问题。它不仅影响自动控制系统的准确性，还影响变扭器的性能和破坏正常润滑件，是离合器滑动、烧坏等故障产生的原因。
泡沫的形成主要是气体的掺入和油品中少量的水分在一定温度下蒸发所造成的。但最主要的原因是气体的掺入，如：
（1）油泵的吸油道密封不好，在吸油过程中把气体吸入。
（2）阀孔节流和液压系统在高速溢流时，周围产生低压涡流区，使空气卷入油中形成气泡。
（3）油泵吸油管道周围的油被吸入油泵后，吸油管外围的油受粘度的影响，油的流速大，使油面不能保持成水平状，因此在油面上出现凹穴。当凹穴和油一同流动时，凹穴被油包围起来，形成气泡而进入油路中。
（4）机械搅拌而产生的泡沫，在低传动比的变扭器中，泵轮和涡轮间有较大的转速差。在变速器处于低档和倒档时，前后制动鼓之间也存在着较大的转速差。这些转速差都是机械搅拌产生泡沫的原因。
液力自动传动油产生泡沫，对传动系统危害极大，这是由液力自动油工作性质所决定的。目前普遍采用的结构变扭器和变速器是由同一油路系统供油的。因此它既是变扭器传动功率的介质，又是变速器自动控制的介质和润滑冷却的介质。不同的工作介质对油的要求不同，有的甚至是相对矛盾的。如对变扭器来说，粘度越小，效率越高，可对液力控制系统来说，由于粘度过小，泄漏增加，会导致控制失灵。但对油在工作过程中不起泡沫的要求却是一致的，因为泡沫可导致变扭起传递功率下降。泡沫的可压缩性还可导致液压系统压力波动和油压下降，严重时还可使供油中断。油中混入大量空气，实际是减少了润滑油量，这些气泡在压缩过程中，温度升高，又加速了油品老化，影响了油品使用寿命，还使机件早期磨损。
为了提高ATF的使用性能，往油中加入了清净分散剂、油性剂、极压剂等各种添加剂，这些添加剂又都是些表面活性物质，能促使泡沫的产生。
为了防止泡沫的产生，广泛地使用了抗泡沫添加剂。它的主要作用是降低油品的表面张力，使气泡迅速溢出油面，从而减少了泡沫的形成。常用的抗泡沫剂是烷基硅氧烷类（也称硅酮类）。国产各种油品中一般加二甲基硅油，代号T－901，添加量极少，一般在5～20ppm（百万分之一）之间。加入后不但有好的抗泡作用，同时对油品的热稳定性和清净分散性都有明显的提高。
4.耗的抗磨性能
在自动变速器中使用了很多诸如星形齿轮一类的各种齿轮，为满足齿轮润滑的需要，油要有好的抗磨性能。抗磨性还和离合器传动问题，自动变速器的寿命及特性有关。在液力传动有的规格中，是用四球式摩擦试验机的试验结果来表示的，国产8号液力自动传动油规定其四球机临界负荷（pB）为不小于800N。美国福特汽车厂的M2C33-F（TYPEF）型汽车ATF油的抗磨性也是用四球机试验表示。用新油和试验8000个循环（泵试验台）后的油，在四球机上以600r/min、负荷400N、试验2h后，球上磨斑直径要小于0.45mm。
5.与橡胶密封材料的作用小
关于要与橡胶密封材料相匹配的问题，主要是自动变速机构中多使用丁腈橡胶、丙烯橡胶、硅橡胶等作密封材料，在油的作用下不能有明显的膨胀和收缩。如果这一点考虑不好，将会产生漏油及其他危害。
6.良好的摩擦特性（换档性能）
摩擦特性是一个复杂的和涉及面最广泛的综合平衡性能，它包括换档时间要短、热车不掉档和换档平稳、不打滑脱档，还包括动力矩负荷（离合器转换力矩的能力）、静态分离（汽车停止时真正的最大离合能力）、摩擦界面寿命等等。与摩擦特性有关的常见问题是震动、打颤、摩擦系数增大而使金属间发出“嘎嘎”尖叫声。另一个问题是打滑，也就是摩擦表面被磨光造成离合器啮合时间延长以及失灵。
7.防腐（防锈）性能良好
防腐性是对有色和黑色金属而言。生锈及铜腐蚀是我们日常所关心的两个重要问题。在传动装置和冷却器中安装有铜接头、黄铜轴瓦、黄铜过滤器、止推垫圈等部件均含有大量黄色金属，因此，青铜、紫铜的氧化腐蚀是一个值得关注的特殊问题。
8.贮存安定性优良
含有多种添加剂混合组分的ATF其相容性是主要的，保证在一定温度范围内和一定时间应该均相，且没有分解。显然良好的贮存安定性是非常必要的。
二、ATF的组成
自动传动液象许多其他油品一样是由基础油和添加剂所组成的，各添加剂间的相互作用对油品性能的影响是相当复杂的，这给ATF配方的研制增加了相当大的困难，纵观ATF所必需掌握的关键技术。
液力自动传动油常用的添加剂见表-2，此类油的发展趋势是要有较好的氧化安定性和较长时间的油性作用。由于既要作润滑剂、冷却剂和抗磨剂，又要在复杂的液压控制系统中作传递动力的介质，要求在－40～170℃范围内工作，故液力传动油多采用溶剂精制和加氢精制的基础油。加入粘度指数改进剂、抗氧剂、油性剂、极压剂、抗泡剂、防锈剂、清净分散剂、金属钝化剂和抗橡胶溶胀剂等调和而成，其组成的复杂程度超过了一般的润滑油。
液力传动油（ATF）常用的添加剂 表-2
添加剂类型
抗氧剂
清净分散剂
金属钝化剂
粘度指数改进剂
抗磨剂
防锈剂
防腐剂
抗泡剂
抗橡胶溶胀剂
油性剂 二硫磷酸盐，烷剂酚，芳香胺
金属磺酸盐，烯基丁二酸酰胺，烷基硫的磷酸盐
二硫代磷酸锌，烷基硫化物，有机氯化物
聚异丁烯，聚甲基丙烯酸酯，聚正丁基乙烯基醚
二烷基二硫代磷酸锌，磷酸酯，有机硫氯化合物，胺类
十二烯基丁二酸盐，咪唑啉盐，金属磺酸盐，胺
二硫代磷酸锌，高碱性金属碘酸盐
硅油
磷酸酯，芳香烃化合物，氯化烃类
脂肪酸，酰胺，豚脂，硫化鲸鱼油，磷酸酯

ATF油特有的添加剂是抗橡胶溶胀剂和摩擦调整剂。在ATF油中对一些橡胶件规定其体积膨胀率为1%~5%，但基础油如仅从单一的石蜡基原油制得，则对橡胶溶胀的试验结果并不好，最好是加入环烷基原油、或者加入点苯胺。
近年来，因环烷基原油出现世界性的不足，不能用它来生产ATF油，解决的办法是研究橡胶的抗溶胀剂，一般加入2％～5％即可有很好的效果。
要达到GM型（通用汽车公司规格）ATF油所要求的摩擦特性，必须加入摩擦改进剂（油性剂）。美国一直是使用硫化鲸鱼油。
ATF的抗磨性是由液体粘度因素（基础油提供）和抗磨剂共同实现的。从而保证ATF的弹性流体动压润滑和边界润滑的性能。一般 基础油粘度越高，抗磨性越好，由于ATF的使用粘度低，抗磨性是主要添加剂起作用。满足自动传动设备和工业设备要求抗磨剂主要为含硫、磷的化合物。如二烷基二硫代磷酸锌（Z.D.D.P）、有机磷酸酯、亚磷酸酯及它们的混合物。在选择合适的抗磨剂时，必须考虑热氧化安定性。许多Z.D.D.P化合物表现出极差的热氧化安定性，它的分解产物将对腐蚀性、摩擦特性、密封材料适应性、颜色、控制阀的正常操作产生影响。
影响ATF热氧化安定性主要是基础油。石蜡基基础油通常比环烷基好，亚磷酸酯或磷酸酯的氧化安定性比Z.D.D.P好。一般情况下加入小于1％的芳香胺或屏蔽酚便可满足要求。另外，由于传动装置中的金属（主要是铁）的催化作用，扭矩传动离合器表面呈现的高温，将产生油泥或沥青质等产物，还需加入清净分散剂以保护传动设备的清洁。它通常是琥珀酸胺型，加剂量很大，约在2％～3％。
ATF中使用的两种抗腐蚀剂是用于黑色金属防锈的长链胺、琥珀酸或其半酯和有色金属防腐蚀的噻二唑、苯三唑及其衍生物或其他含氮杂环化合物。两者加量均小于0.5％。
ATF所用的抗泡剂通常是高粘度的硅化物。因其属非油溶性化合物，所以要特别注意加剂量，一般在5～10ppm。
基础油对密封材料适应性影响很大，环烷基的基础油使密封圈特别是丁腈橡胶类膨胀。而在石蜡基、加氢裂解合成型基础油中必须使用密封材料溶胀剂才能使密封圈能得到足够的膨胀。此类添加剂主要是芳香族化合物、磷酸酯、砜等。在ATF中加剂量约0～3％抗磨剂如磷酸酯或二烷基二硫代磷酸锌在长时间高温加热情况下对硅橡胶类密封圈非常有害，含氟橡胶受琥珀型分散极侵蚀。因此氧化安定性、抗磨性、清净性都与密封材料适应性有关。
ATF的摩擦性是目前为止最苛刻和最难实现的一种性质，它是极性化合物分子在金属表面的吸附来控制的。短而粗的极性分子如短链的羟酸、胺和二醇类易于产生粘－滑现象，使自动传动装置离合齿轮换位时产生振动和音响；而长链的极性物质亦即是摩擦改进剂，易于产生平稳移动，无粘－滑现象产生。例如长链烷基胺、羧酸、亚磷酸、磷酸酯、硫代磷酸酯、酰胺、亚胺等。这类添加剂通常的加剂量小于1％。其他添加剂如抗磨剂、清净剂、分散剂等都与摩擦改进剂争夺传动装置的摩擦表面，以致影响其摩擦性能及耐久性。这里特别指出氧化作用不仅会产生短链的酸，而且还破坏摩擦改进剂的作用，因羧产生的油泥和沉积物会破坏传动装置的摩擦特性，因此抗氧性能对保护摩擦表面是有益的。