劉金翠

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缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)機(jī)油增多的原因分析及解決措施

劉金翠

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453000）

文章分析了缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)機(jī)油增多現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及發(fā)動機(jī)機(jī)油增多的危害，重點(diǎn)從發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱管理策略、控制策略優(yōu)化等幾個方面，提出了解決發(fā)動機(jī)機(jī)油增多的技術(shù)措施，為缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的發(fā)展指明了方向。

缸內(nèi)直噴；機(jī)油增多；濕壁量

引言

機(jī)油增多是指汽油及沒有完全燃燒的汽油等混入機(jī)油，使機(jī)油增多、粘度下降， 導(dǎo)致機(jī)油提前報廢的現(xiàn)象[1][2][3]。目前，缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)都在不同程度上存在機(jī)增多的現(xiàn)象，如果機(jī)油增多嚴(yán)重，不僅會使機(jī)油性能變差，而且將會使發(fā)動機(jī)存在很大的安全隱患。如東風(fēng)本田汽車有限公司由于發(fā)動機(jī)設(shè)計原因?qū)е聶C(jī)油增多，在2018年5月16日宣布召回部分思威（CR-V）汽車[4]。

因此，對缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)機(jī)油增多問題進(jìn)行更加深入的研究具有重要的實(shí)際應(yīng)用價值。

1 機(jī)油增多的原因分析

（1）由于缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)工作時爆發(fā)壓力高， 因此在其工作時高壓混合氣會將一部分沒有燃燒的混合氣和汽油通過活塞環(huán)間隙壓入曲軸箱，造成機(jī)油增多。

（2）汽油在噴入氣缸的過程中由于撞到氣缸壁或蒸發(fā)不及時，在氣缸壁上形成一定厚度的油膜，活塞在做往復(fù)運(yùn)動時，油膜沿缸壁流入曲軸箱，造成機(jī)油增多。

（3）活塞、活塞環(huán)及氣缸壁配合間隙不恰當(dāng)，使活塞與氣缸壁之間的間隙增大，導(dǎo)致密封效果變差，從而使汽油流入曲軸箱，造成機(jī)油增多。

（4）噴油器異常噴射，包括二次噴射、間歇噴射和泄露等，使氣缸內(nèi)存在大量汽油來不及蒸發(fā)燃燒，而直接進(jìn)入曲軸箱造成機(jī)油增多。

2 機(jī)油增多的危害

2.1 燃油消耗量增加

首先，由于大量沒有燃燒的汽油和可燃混合氣進(jìn)入曲軸箱，造成燃油的浪費(fèi)；其次，由于機(jī)油中混入汽油，使機(jī)油變稀，造成發(fā)動機(jī)的潤滑性能變差， 摩擦損失增加。這些都會使發(fā)動機(jī)燃油消耗量增加。

2.2 發(fā)動機(jī)的使用壽命和可靠性降低

由于機(jī)油變稀，發(fā)動機(jī)油道中的機(jī)油壓力下降，各摩擦副潤滑表面無法建立穩(wěn)定油膜，使發(fā)動機(jī)內(nèi)部運(yùn)動零件磨損加劇， 嚴(yán)重時甚至造成拉缸和燒瓦。由于機(jī)油中混入大量的汽油，在高溫工作環(huán)境中還有可能會發(fā)生爆炸的危險。

2.3 發(fā)動機(jī)動力降低

由于摩擦損失增加，使發(fā)動機(jī)機(jī)械效率降低；氣缸內(nèi)汽油和可燃混合氣的泄露，造成參加燃燒的混合氣減少，從而使平均有效壓力降低。這些也會使發(fā)動機(jī)動力下降。

2.4 可變正時機(jī)構(gòu)響應(yīng)滯后

對于依靠液壓油驅(qū)動的可變正時機(jī)構(gòu)，當(dāng)機(jī)油機(jī)油中混入汽油后，由于機(jī)油變稀，油壓降低，從而使可變正時機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)滯后，造成進(jìn)、排氣門正時偏差， 影響發(fā)動機(jī)的整體工作性能。

2.5 排放性能惡化

發(fā)動機(jī)機(jī)油增多通常伴隨著汽油碰撞氣缸壁，這些壁面附近的燃油由于火焰淬熄無法完全燃燒， 使排放中的有害物質(zhì)HC和碳煙顆粒增加，排放惡化。

3 機(jī)油增多的解決措施

進(jìn)入機(jī)油的汽油量與蒸發(fā)的汽油量之差，即是發(fā)動機(jī)曲軸箱中的機(jī)油的增多量。凡是能減少燃油濕壁量和燃油蒸發(fā)量的因素均能減少機(jī)油增多[3]?？梢酝ㄟ^改善發(fā)動機(jī)氣缸、活塞配合尺寸、發(fā)動機(jī)熱管理、缸內(nèi)氣流運(yùn)動形式、噴油控制策略等方式來有效減少缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)機(jī)油增多。

3.1 改善發(fā)動機(jī)氣缸、活塞配合尺寸

為了減少機(jī)油增多，發(fā)動機(jī)的氣缸、活塞、活塞環(huán)配合尺寸及間隙要設(shè)計合理，活塞環(huán)的端隙、側(cè)隙、背隙及張緊力要適當(dāng)?；钊h(huán)的張緊力大小會直接影響氣缸的密封效果。如果張緊力太小，會使氣缸密封不嚴(yán)，造成嚴(yán)重的混合氣泄露，使汽油流入曲軸箱，造成機(jī)油增多；而張緊力太大又會增大摩擦力，造成機(jī)械損失，因此活塞環(huán)張緊力應(yīng)該綜合考慮各方面因素，選取合適的數(shù)值。

3.2 完善發(fā)動機(jī)的熱管理策略

缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)熱管理策略會影響到冷卻液和機(jī)油的溫度。從而影響整個發(fā)動機(jī)的溫度分布。其中燃燒室與氣缸壁附近的溫度分布對汽油蒸發(fā)的影響更為明顯，因此也會影響到發(fā)動機(jī)機(jī)油增多量。

此外，發(fā)動機(jī)熱管理系統(tǒng)還要考慮到地區(qū)氣候的差異性，我國南北地區(qū)溫差較大，汽車發(fā)動機(jī)在南方和北方的工作特性也不相同，應(yīng)把外界溫差共同考慮在內(nèi)。如本田CR-V發(fā)生機(jī)油增多的案例，以東北地區(qū)居多，而南方很少。

3.3 選用更好的缸內(nèi)氣流的運(yùn)動形式

缸內(nèi)氣流運(yùn)動可以加速汽油顆粒與氣缸壁油膜的蒸發(fā)，減少汽油濕壁量，從而降低機(jī)油增多量［5］。

發(fā)動機(jī)不同的進(jìn)氣道形式，會使混合氣在氣缸內(nèi)形成不同的氣流運(yùn)動。圖1是不同氣道類型下發(fā)動機(jī)的燃油濕壁量[6]。

圖1 不同氣道類型下發(fā)動機(jī)的燃油濕壁量

由圖1可以看出，采用雙切向進(jìn)氣道的發(fā)動機(jī)，氣缸壁和活塞頂?shù)臐癖诹孔钚。捎秒p螺旋進(jìn)氣道的發(fā)動機(jī)濕壁量最多，采用切向螺旋組合進(jìn)氣道的發(fā)動機(jī)濕壁量介于兩者之間。不同的組合進(jìn)氣道會使氣缸內(nèi)產(chǎn)生不同的氣流運(yùn)動。其中雙切向進(jìn)氣道主要產(chǎn)生強(qiáng)滾流運(yùn)功；雙螺旋進(jìn)氣道主要產(chǎn)生強(qiáng)渦流運(yùn)動；而切向螺旋組合進(jìn)氣道則綜合了兩種氣流運(yùn)動。因此，可以產(chǎn)生滾流運(yùn)動的雙切向進(jìn)氣道可以更有效地減少缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的機(jī)油增多。

3.4 改善噴油控制策略

改善噴油控制策略主要從兩方面考慮：一是將缸內(nèi)單次噴射改為缸內(nèi)多次噴射；二是調(diào)整噴油正時。將缸內(nèi)單次噴射改為多次噴射之后，每次的噴油量應(yīng)相應(yīng)減少，這樣可以使燃油濕壁量相應(yīng)減少；另外，減少主噴時刻內(nèi)的噴油量還可以降低急燃期的壓升率，并降低燃燒爆壓，從而減少由于缸內(nèi)爆壓過高而竄入曲軸箱的混合氣量，降低機(jī)油增多量[2]。

3.5 其它方面

除了上面幾方面之外，噴油器在氣缸內(nèi)的安裝角度、燃油的品質(zhì)、司機(jī)的駕駛習(xí)慣等因素也會在不同程度上影響機(jī)油增多量。

4 小結(jié)

機(jī)油增多是目前缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)面臨的一個普遍問題，是制約缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)發(fā)展的瓶頸。要解決這一難題，需要從發(fā)動機(jī)整體結(jié)構(gòu)、燃油噴射方式、進(jìn)氣流動形式、燃燒及熱控制等多方面全方位考慮，只有這樣才能在控制發(fā)動機(jī)機(jī)油增多的同時，獲得良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

[1] 信曦,丁寧,張小矛.二次噴射對直噴增壓汽油機(jī)油氣混合與燃油濕壁影響的研究[C].中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會年會論文集,2013.

[2] 張元東,劉勝利.發(fā)動機(jī)機(jī)油稀釋原因分析及預(yù)防措施[J].內(nèi)燃機(jī),2012(2):57-60.

[3] 張子慶,楊友文,王旻,龍悅.缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)機(jī)油稀釋解決方案研究[J].上海汽車2016.

[4] http://www.honda.com.cn/news/detail.php?id=20180516_01.

[5] 王宇,高定偉.VVT和SOI對GDI汽油機(jī)機(jī)油稀釋的影響[C].中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集,2013.

[6] 張小矛,丁寧.不同組合進(jìn)氣道對直噴增壓汽油機(jī)機(jī)油稀釋的數(shù)值研究[C].中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集,2012.

Cause analysis and solutions of engine oil increasing in direct injection engine

Liu Jincui

( Xinxiang Vocational and Technical College, Henan Xinxiang 453000 )

the paper analyzes the cause of the oil increase in the cylinder direct injection engine and the harm of the engine oil increase. The technical measures to solve the engine oil increase are put forward from several aspects, such as the design of the engine structure, the strategy of heat management, the optimization of the control strategy and so on, which indicate the development of the direct injection engine.

direct injection; oil increase; wet wall

B

1671-7988(2018)16-238-02

U462.3

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1671-7988(2018)16-238-02

CLC NO.: U462.3

劉金翠，（1982-）女，碩士研究生，講師，研究方向：汽車發(fā)動機(jī)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.086