作為汽車最重要的組成部分,發(fā)動機是車主最關(guān)注的汽車零部件。當(dāng)大眾、奧迪開始使用渦輪增壓發(fā)動機時,由于早期技術(shù)不成熟、地理環(huán)境不同、駕駛習(xí)慣等因素,導(dǎo)致不少使用該技術(shù)的車型都出現(xiàn)過機油損耗過快的現(xiàn)象,也就是如今人盡皆知的“燒機油”。這一次,若不是東風(fēng)本田1.5T發(fā)動機近期出現(xiàn)了“機油增多”的現(xiàn)象,或許消費者還不知道,機油不僅會被消耗,還會“增多”。
一時間,發(fā)動機和機油兩個關(guān)鍵詞又一次成了消費者關(guān)注的焦點。那么,機油液位上升的原因是什么?是否屬于車輛缺陷?官方回復(fù)的所謂“汽油混到機油中純屬正?,F(xiàn)象”真的正常嗎?為此,記者采訪了發(fā)動機行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的資深工程師,試圖解開其背后的謎團。
機油增多是何原因
“其實對于機油增多這一現(xiàn)象,應(yīng)該叫做‘機油稀釋’。主要是因為汽油與機油發(fā)生了混合,致使機油量異常增多”從事汽車測試的唐先生告訴記者,“機油稀釋是缸內(nèi)直噴發(fā)動機常見的技術(shù)難題,該問題需要在發(fā)動機研發(fā)階段通過大量試驗來優(yōu)化設(shè)計,但即便再好的仿真模擬,也無法完全避免實際使用環(huán)節(jié)出現(xiàn)類似問題。”
機油的作用是潤滑零部件,它與燃燒室本應(yīng)“井水不犯河水”,那機油稀釋是如何產(chǎn)生的?“它與汽油的霧化效果有直接關(guān)系。一般來說,在設(shè)計噴油器時,汽油的霧化效果很大程度取決于焦點的設(shè)計。因為一旦汽油噴到氣缸壁或活塞頂上,就會迅速凝結(jié)成液態(tài),并順著氣缸壁流入曲軸箱,與機油混合。”唐先生如是說。正常情況下,汽油凝結(jié)并流入曲軸箱的過程是緩慢的。但在一些極端情況下,如:冬天以極低的速度行車,發(fā)動機一直未能提升至正常的工作溫度,或者有其它因素疊加,都可能造成機油稀釋,使液面明顯升高。“未燃的空氣與燃油的混合氣,或已經(jīng)燃燒氣體,也會通過活塞與氣缸套中間的狹小通道,逃逸到曲軸箱當(dāng)中,這就是所謂的竄氣現(xiàn)象。”唐先生說。
目前,消費者觀察機油的稀釋程度,主要是看機油標(biāo)尺的液位情況。但從更科學(xué)的方法看,對機油樣本采樣并對樣本做光譜分析,看其中含有多少非機油成分來確定機油稀釋程度更為準(zhǔn)確。一般認(rèn)為,3~5%的機油稀釋不會對機油的黏度造成損害,也不會對發(fā)動機的正常工作產(chǎn)生影響。而一旦超過了這個區(qū)間,就意味著影響已經(jīng)產(chǎn)生,需要找出設(shè)計與標(biāo)定上的原因。這些工作,都是在發(fā)動機開發(fā)前期完成的。
特別要指出的是,發(fā)動機的機油稀釋試驗和可靠性試驗,都是在比較惡劣、比較極端的工況下進行的,因為若發(fā)動機能夠在這些條件下滿足出廠要求,它就可以滿足絕大多數(shù)用戶的使用要求。
如何避免機油稀釋
正如唐先生所言,機油中混入汽油是所有車企都盡量去避免,但又無法完全避免的一件事。因為發(fā)動機在工作時,即使有油氣分離器等設(shè)備,依然無法保證機油的純凈度,這也是用戶每隔一段時間就需要對車輛進行保養(yǎng)并更換機油的原因。
“在進行臺架試驗時,廠商會對發(fā)動機在不同負荷下的機油稀釋程度專門做試驗。如果機油中混入了汽油,從顏色上就可以看出來不同。而且在設(shè)計噴油器時,一些國外的主機廠也會做透明的發(fā)動機,來觀察實際霧化效果等發(fā)動機工作狀態(tài)。”唐先生說。
此外,低溫試驗也是對機油稀釋進行研究的必有環(huán)節(jié)。通過長時間、低氣溫、高負荷的嚴(yán)苛測試,實際考量每行駛1000公里,機油增加了多少,是否在合理的工程目標(biāo)內(nèi)。“這個工程目標(biāo),不同品牌的不同車型會有不同的設(shè)定。但一般來說,最起碼要在兩次保養(yǎng)的里程周期內(nèi),機油稀釋的上升水平不會超過機油上限,這樣用戶只要按照標(biāo)準(zhǔn)更換機油就可以了。”從事發(fā)動機研究的工程師汪先生告訴記者。
車企為何“中招”
雖然機油稀釋是直噴發(fā)動機所面臨的共同問題,但實際上,并非所有直噴發(fā)動機的機油稀釋問題都會像此次“涉事”的1.5T發(fā)動機這樣嚴(yán)重。對于已經(jīng)造成的結(jié)果,業(yè)界做了幾種猜測。
首先,有看法認(rèn)為是由于發(fā)動機的標(biāo)定相對更趨近極限。“對于SUV來說,動力性本來不是最重要的,但對中國消費者而言,很多人要么只會看參數(shù)表,要么就是在有限的試駕路程中盡可能將油門踩到底。”汪先生說。在排量相同的情況下,直噴發(fā)動機的賬面數(shù)據(jù)比自吸發(fā)動機的更好看。將小排量直噴發(fā)動機的數(shù)據(jù)與更大排量自吸發(fā)動機的數(shù)據(jù)對比已成廠商營銷的一種噱頭,所以,廠商可能將發(fā)動機的標(biāo)定做得比較極致。“但這也會帶來很多問題,因為一旦其他變量改變,很多原先合理范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)就會變得無法控制。”汪先生說。
其次,工程目標(biāo)上可能存在問題。唐先生表示,雖然每個品牌都會設(shè)定工程目標(biāo),但有些時候為了加快進度,可能只做了部分常見工況的數(shù)據(jù)分析。例如只考慮到低負荷下的機油稀釋問題,而沒有考慮到高負荷下的機油稀釋問題。事實上,關(guān)于試驗的論證,對于本田這種全球知名的主機廠來說,應(yīng)該會按標(biāo)準(zhǔn)流程來做。但不排除試驗的環(huán)境與現(xiàn)實中的環(huán)境發(fā)生了差異,或是沒有重點關(guān)注冷機工況下的數(shù)據(jù)等情況。
當(dāng)然,有學(xué)者表示,也不排除企業(yè)在研發(fā)過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了機油稀釋的問題,但只在特殊條件下才會表現(xiàn)出來。迫于項目流程上的壓力,再重新調(diào)整硬件已經(jīng)來不及,于是只做了軟件上的彌補。
補救有難度
由于還不能確定這次機油液位升高的具體成因,所以專家都沒能給出具體的解決方案。“但如果是噴油器等硬件的設(shè)計問題,那由此導(dǎo)致的機油稀釋的問題基本上就無法解決了。一方面,噴油器閥座的開發(fā),包括開模、生產(chǎn)、標(biāo)定,其成本在500萬元以上;另一方面,它的所有耐久性試驗都需要重新進行。一般來說,噴油器的耐久試驗要做4000~6000小時。”汪先生說。
所以,對于主機廠來說,現(xiàn)在車企能夠做的補救工作,就是通過升級軟件系統(tǒng)改變噴射方式等。但其效果顯然不如直接改硬件那么有效,而且能做的改變很小,解決不了太多問題,所以機油稀釋其實應(yīng)該是早期開發(fā)時就該避免的問題。唐先生認(rèn)為,如果問題不能根治,那么廠商更多要考慮的應(yīng)該是盡快平息客戶的憤怒。事實上,涉事車企已經(jīng)表態(tài)將會延長發(fā)動機保修期,之后可能還會在冬季建議車主經(jīng)常到4S檢查機油,增加更換機油的頻率等。
“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;竟是它
起初,是消費者對新技術(shù)的追求,使德系車率先推出的直噴加渦輪增壓技術(shù)得以迅速“上位”。近幾年,為進一步提高燃料經(jīng)濟性,同時方便采用渦輪增壓技術(shù)以適應(yīng)發(fā)動機小型化的需求,直噴技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛。
缸內(nèi)直噴發(fā)動機噴油器的布置有兩種形式:一種為頂置,把噴油器置于燃燒室頂部居中的位置;另一種為側(cè)置,噴油器置于偏向進氣閥一側(cè)。這兩種布置形式在市場上都可以看到。其中,噴油器側(cè)置的情況下,噴出的油霧比較容易與進氣滾動氣流相混合,有利于組織良好的均勻混合氣,從而獲得更好的燃燒效率。因此,側(cè)置噴油器的應(yīng)用較廣泛一些。但,其弊端也是十分突出。正是由于其側(cè)面的布置形式,燃油更容易直接噴射到氣缸壁面或者活塞表面上,形成濕壁效應(yīng)。當(dāng)濕壁程度比較高時,碰到較冷的缸壁或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高的情況,汽油來不及揮發(fā),就會產(chǎn)生機油稀釋的問題。
但反觀傳統(tǒng)的進氣道噴射技術(shù),盡管噴射壓力低,霧化一般,但是由于噴射時間早,燃料有充分時間與空氣混合,不會發(fā)生燃料液體附著在氣缸壁面的濕壁現(xiàn)象,燃燒效率反而高于缸內(nèi)直噴,機油稀釋程度也低。實驗室數(shù)據(jù)也證實了這個結(jié)論,缸內(nèi)直噴發(fā)動機的機油稀釋度,一般是進氣口或者進氣道噴射的一倍左右,問題相對比較突出。
“在法規(guī)政策和消費者需求的共同作用下,原來偏向使用自然吸氣式發(fā)動機的日本車企都開始使用直噴加渦輪增壓技術(shù)。但相比德國車企,日本車企的直噴加渦輪增壓技術(shù)稍微落后,才導(dǎo)致了這次事故的發(fā)生。平心而論,小排量渦輪增壓發(fā)動機在要滿足油耗、排放指標(biāo)的前提下,還要做到與更多大排量自然吸氣式發(fā)動機一樣的賬面數(shù)據(jù),其技術(shù)難點將越來越多。”汪先生說。 |