发动机润滑油和燃油对小型发动机低速早燃的影响



发动机润滑油和燃油对小型发动机低速早燃的影响

采用涡轮增压小型发动机，在维持自身性能水平的同时，可降低发动机排量，改善汽车效率，与常规汽油机相比燃油消耗能减少约12%～15%。但发动机的小型化往往受低速（转速低于3000r/min）和高负荷（平均有效压力至少1MPa，通常高于2MPa）下的缸内不规则燃烧限制。这种不规则燃烧是间歇性且不可预测的，并会产生较高的峰值压力（25～35MPa），造成发动机损坏。这种不规则燃烧引发的发动机损坏又称为发动机爆震。虽然爆震发生的机理还没有完全掌握，但已有相关研究表明，发动机低速早燃现象的发生可能导致发动机缸内压力过高，产生爆震。对此，本文通过试验分析发动机润滑油和燃油对小型发动机低速早燃的影响，从而提高发动机燃油效率、减少爆震现象的发生。

由于点火延迟的存在，因此使得发动机润滑油以及燃油中重馏分油组成的混合物进入到发动机燃烧室中，而出现低速早燃现象正是由于这部分可燃混合物在缸内局部自动点火引发的，需对该现象进行模拟。试验发动机为福特Sigma Zetec-SE直列4缸发动机，该发动机压缩比为11、排量为1.6L。喷油系统采用进气口燃油喷射系统，以增加油气混合的均匀性。所有测试都在发动机4个气缸中的1个缸内进行，其余3个气缸也运行，用以平衡发动机。发动机润滑油以及燃油中重馏分油组成的混合物，通过安装在气缸内的博世103092933缸内直喷喷油器喷射入试验气缸中。试验时，采用控制单元控制试验气缸的进气、排气压力和温度。之后采用传感器对缸内压力、进排气口压力、空燃比、尾气HC含量和排气温度进行采集，曲轴每转动0.1°记录1次数据。结果显示：①小型发动机低速早燃发生的位置起源于燃烧室内部，提高气缸壁温度能降低低速早燃发生的频率；②修改发动机设计，减少和消除燃烧室内混合物的形成或改变润滑油和燃料化学特性，使其形成的混合物不易成为点火源，这两项措施可作为减少小型发动机低速早燃现象发生的有效途径。

Orian Welling et al.SAE 2014-01-1219.

编译：王祥