(1)润滑作用
发动机在运转时，如果一些摩擦部位得不到适当的润滑，就会产生干摩擦。实践证明，干摩擦在短时间内产生的热量足以使金属熔化，造成机件的损坏甚至卡死(许多漏水或漏油的汽车出现拉缸、抱轴等故障，主要原因就在于此)。因此必须对发动机中的摩擦部位给予良好的润滑。
当润滑油流到摩擦部位后，就会粘附在摩擦表面上形成一层油膜，减少摩擦机件之间的阻力，而油膜的强度和韧性是发挥其润滑作用的关键。
(2)冷却作用
燃料在发动机内燃烧后产生的热量，只有一小部分用于动力输出以及摩擦阻力消耗和辅助机构的驱动上；其余大部分热量除随废气排到大气中外，还会被发动机中的冷却介质带走一部分。发动机中多余的热必须排出机体，否则发动机会由于温度过高而烧坏。这一方面靠发动机冷却系来完成，另一方面靠润滑油从气缸、活塞、曲轴等表面吸收热量后带到油底壳中散发。
(3)洗涤作用
发动机工作中，会产生许多污物。如吸入空气中带来的砂土、灰尘，混合气燃烧后形成的积炭，润滑油氧化后生成的胶状物，机件间摩擦产生金属屑等等。这些污物会附着在机件的摩擦表面上，如不清洗下来，就会加大机件的磨损。另外，大量的胶质会使活塞环粘结卡滞，导致发动机不能正常运转。因此，必须及时将这些污物清理，这个清洗过程是靠润滑油在机体内循环流动来完成的。
(4)密封作用
发动机的气缸与活塞、活塞环与环槽以及气门与气门座间均存在一定间隙，这样能保证各运动副之间不会卡滞。但这些间隙可造成气缸密封不好，燃烧室漏气结果是降低气缸压力及发动机输出功率。
润滑油在这些间隙中形成的油膜，保证了气缸的密封性，保持气缸压力及发动机输出功率，并能阻止废气向下窜入曲轴箱。
(5)防锈作用
发动机在运转或存放时，大气、润滑油、燃油中的水分以及燃烧产生的酸性气体，会对机件造成腐蚀和锈蚀，从而加大摩擦面的损坏。润滑油在机件表面形成的油膜，可以避免机件与水及酸性气体直接接触，防止产生腐蚀、锈蚀。
(6)消除冲击载荷
在压缩行程结束时，混合气开始燃烧，气缸压力急剧上升。这时，轴承间隙中的润滑油将缓和活塞、活塞销、连杆、曲轴等机件所受到的冲击载荷，使发动机平稳工作，并防止金属直接接触，减少磨损。
润滑油必须满足的性能要求
(1)适宜的粘度和良好的耐温性能
润滑油的粘度关系到发动机的起动性、机件的磨损程度、燃油和润滑油的消耗量及功率损失的大小。机油粘度过大，流动性差，进入磨擦面所需时间长，燃料消耗就会增大机件磨损增大，清洗及冷却性差，但密封性好；粘度过小，不能形成可靠油膜，不能保持润滑，密封性差，磨损大，功率下降。所以粘度过大、过小都不好，应当适宜。
发动机润滑油应用的工作温度范围很广，在300℃左右要求它有足够的粘度保证润滑；在0℃以下，甚至-40℃时要求它有足够的流动性，以保证顺利起动。所以要求粘度特性和耐温性好。
(2)清净分散性能好
润滑系统产生的油泥等污垢过多时会从油中析出，造成机油滤清器和油孔堵塞、机油的流动性差、活塞环粘着、燃油油耗增大、功率降低等现象。为防止上述故障，必须要在润滑油中添加油溶性的清净分散剂。
净分散剂主要分为金属型清净剂和无灰型分散剂。其中，金属型清净分散剂能防止活塞环槽中的油泥沉积，对活塞环区的清净能力好，单独使用时称为清净剂；无灰型清净剂对防止环槽中的油泥能力差，但促使油泥在油中分散的能力强，有时单独称为分散剂。两者最好复合使用。
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