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新硬件带来的新挑战:汽油直喷发动机和低速早燃问题

2018-06-12    中国润滑油信息网  

  预测表明,未来五年,全球范围39%的汽车都将采用与今天大不相同的发动机硬件。原因是人们将不断地追求更高的功率和扭矩以及更小的发动机尺寸,也就是更高的燃油经济性。

  提高燃油经济性和减少温室气体排放成为了汽车行业近年来的最大驱动力,而背后的原因则是日益严苛的法规要求。为满足这些目标,汽车制造商必须研发创新的硬件技术,从而将整个行业推向了一个全新局面。包括汽油直喷(GDI)发动机在内的全新硬件都需要高性能润滑油的辅助才能发挥功效。因此我们必须了解GDI发动机以及重大技术变革可能引起的各种难题。随着汽车制造商不断推行GDI技术,我们的确看到了各种新问题,而解决这些问题则需要行业顶尖专家的智慧。

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  在更低的转速下产生更高的功率和压力

  与传统的喷嘴燃油喷射(PFI)发动机相比,GDI发动机可实现更高的功率密度,这意味着GDI发动机可以造得更小,而且可以在更高的负载和更低的速度下运转,以此实现燃油效率的最大化。除了GDI以外,汽车制造商还在进一步挖掘涡轮发动机的潜力,以收集原本会散失在尾气中的能量。而GDI和涡轮增压器又可互补使用(统称TGDI技术),TGDI技术已经受到了汽车制造商的青睐。

  无论是GDI还是TGDI发动机,发动机内部的温度和压力都比较高。尽管这种环境对提高燃油经济性更有利,但它的工况非常严苛,而且容易导致低速早燃(LSPI)现象。

  低速早燃指的是不受控制的异常燃烧,极有可能导致发动机故障。人们认为造成LSPI的元凶是燃烧室中的燃油机油混合液体的小液滴或小颗粒,它们在正常点火之前就被点燃,从而导致不受控燃烧的发生。这种燃烧会造成发动机压力的异样峰值,最终损害发动机。

  行业专家指出正确的添加剂技术可以缓解这一问题,因此一项关键的新测试正在紧锣密鼓的开发中,它将被纳入即将出台的GF-6规范。

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  润滑油的作用与测试开发

  首先必须说明的一点是,润滑油不会必然导致LSPI的发生。相反,润滑油可以有效地降低LSPI发生的概率。

  到目前为止,汽车制造商都是通过在低转速时将额外的燃油喷入发动机这个方法来缓解LSPI问题的,而选择低转速是因为这是发动机效率最高,而LSPI又最容易发生的时候。此时喷入多余的燃油不仅可以起到冷却作用,还能降低发生LSPI的风险。但是喷洒多余燃油的负面影响也很明显:它会降低发动机的整体燃油效率。

  由路博润公司开展的大量测试和深入分析表明,只要使用先进的添加剂配方便能降低LSPI的风险——这说明添加剂可以为解决这一现象起到重要作用。使用高性能添加剂后就无需额外喷洒燃油了,在有效阻止LSPI现象的同时还能提升GDI发动机的燃油效率,真是一举多得。但为了彻底推行这一技术,需要在GF-6规范中规定一个绝对可靠的测试,这样才能对一款润滑油降低LSPI风险、提升发动机燃油经济性的能力做出精确的评估。

  路博润深知这一挑战的重要意义。凭借自身强大的测试能力,路博润正在积极开发一种能够纳入GF-6的可靠的LSPI测试。而多家测试实验室和OEM也对路博润提供了鼎力支持,帮助其更好地了解LSPI的机制。

  开发LSPI测试绝非易事。LSPI本质上就是一种随机事件,因此人为制造一个LSPI最有可能发生的条件是非常困难的,尤其是这个条件还必须能够不断地被再现出来。一台发动机必须运行一段足够长的时间,LSPI的发生次数才具有统计意义。而且由于LSPI是一种破坏性的现象,因此测试发动机和传感器必须非常坚固,才能承受多次瞬间的气缸高压。这个测试的实现需要一个解决方案,而路博润正在努力实现这一目标。

  通向燃油经济性更高的未来

  添加剂的化学特性是实现上述配方的关键所在。解决LSPI问题没有灵丹妙药,路博润的实验可以证明某些添加剂技术可以改善这一现象。但我们仍需一个兼顾所有要素的方案,因为从基础油到粘度改进剂,润滑油的任何成分都有可能影响LSPI的风险。

  在解决新型发动机硬件难题的道路上,路博润将与合作伙伴携手共勉,共同实现燃油经济性、温室气体减排,坚实可靠的发动机保护等行业目标。

来源:中国润滑油信息网

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