增压直喷汽油机冷怠速机油稀释试验研究

2020-03-27孙晓东高尚志潘建考尹建东王瑞平

小型内燃机与车辆技术 2020年1期

孙晓东高尚志潘建考杨陈尹建东王瑞平，2

（1-宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司浙江宁波 315000 2-浙江吉利动力总成有限公司）

引言

机油稀释包括燃油喷射稀释和机油挥发稀释，本文重点研究燃油喷射稀释[1]。相对于进气道喷射发动机，缸内直喷发动机由于汽油直接喷入缸内，油气混合时间短，燃油贯穿距离大，更加容易造成燃油湿壁。随着活塞的运动，燃油对机油造成的稀释情况在增压缸内直喷汽油机上表现尤为明显。机油稀释使机油粘度下降，导致机油提前失效甚至发动机损坏[2]。

本文选取某款1.0L 排量增压直喷发动机，在冷机状态下，通过不同试验边界、不同工况下的燃油稀释率对比，研究机油稀释影响因素，同时监控发动机转速及水温等参数。

1 试验研究背景

1.1 问题来源

所选发动机在进行冷热冲击耐久试验时，发现燃油稀释问题明显，在冷怠速工况机油稀释更加明显。为了探究引起这种问题的原因，对此进行专项试验研究。

试验发动机的主要参数如表1 所示。

表1 试验样机主要参数

1.2 试验设备

试验使用的主要测试设备如表2 所示。

表2 试验主要设备

2 机油稀释工况研究

2.1 标准试验工况

发动机台架上进行机油稀释的试验工况采用AVL 标准（如表3 所示）和FEV 标准（如表4 所示）的试验方法来验证机油稀释。

表3 AVL 标准机油稀释验证工况

表4 FEV 标准机油稀释验证工况

按表3 运行7 个循环，共计6h4min。

在FEV 标准机油稀释工况中，需要分别控制过量空气系数为0.8、0.9、1 进行试验，验证不同空燃比的机油稀释情况。

2.2 试验方法

AVL 标准的试验中，发动机在低速转矩点、最大转矩点及最大功率点循环进行，并且在大负荷因空燃比加浓而更容易出现稀释情况，考察方法比较充分。

FEV 试验中，运行的机油稀释工况点为固定工况点，出水温度控制为50℃，在不同的空燃比下进行长时间运行，也更易于出现机油稀释。

2 种方法各有利弊，试验中对2 种方法都进行试验研究。

2.3 试验结果及分析

对于机油稀释的评价标准各有不同，一般以运动粘度变化率及机油稀释率作为评价准则[3]，不同公司机油稀释标准如表5 所示。

表5 机油稀释评价标准 %

FEV 和AVL 机油稀释结果如表6 和表7 所示。

表6 AVL 工况机油稀释结果 %

表7 FEV 试验方法的机油稀释结果 %

按照AVL 标准试验工况并且对每个工况点进行了机油稀释的验证，机油稀释都在3.5%以内，试验结果在限值之内。

按照FEV 标准试验工况进行，过量空气系数分别控制为0.8、0.9、1 进行试验，其机油稀释的结果都在3%以内，在该工况点空燃比对燃油稀释影响不大，试验结果在限值之内。

按标准工况进行验证的结果在限值之内，然而特殊的试验工况和实际驾驶习惯会较标准试验工况差别很大。在冷热冲击试验中机油稀释的结果就会有很大的差异。

3 冷工况下的机油稀释

3.1 冷热冲击试验工况

冷热冲击试验主要是验证发动机高负荷零件（如活塞、连杆及曲轴等）的可靠性，以及轴承、活塞环及配气机构等零部件耐磨特性，是发动机进行耐久考核项目中一个很重要的耐久考核方法。在进行冷热冲击耐久试验中发现机油稀释率很高，其冷热冲击的试验工况如表8 所示。

表8 冷热冲击试验工况

3.2 试验问题分析

通过表8 的试验工况可见，试验主要有2 个稳态工况，额定功率工况及冷机怠速工况。其中额定功率工况，其空燃比加浓，但出水温度较高，在表6 中，AVL 方法的试验结果显示额定功率点的机油稀释问题不会很大，冷怠速工况则出水温度较低，机油稀释的问题较大。试验分别对冷热冲击循环、额定功率点、冷怠速工况点的机油稀释情况进行分别测试，来确定冷热冲击试验中机油稀释偏高的原因。