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遇上機油增多真的沒救了么?看看發動機工程師怎麼說

咸車有幸邀請了日本的發動機設計工程師Hi cam同學

針對本田機油增多的情況來給出一些解讀

希望對大家能有所幫助

筆者在日本為日本的本田、豐田、馬自達做發動機設計研發測試工作十多年,鑒於最近好多親朋好友向我諮詢本田1.5T 車型機油增多的原因和影響 而且自家弟弟的1.5T 手波思域於中國新年前兩天拉缸發動機掛掉,本田給換了全新的機器,所以也想趁這個機會總結一下,盡量做到通俗易懂。

在開始分析這個問題之前,想先來說說汽油的噴射方式。事實上,汽油噴射方式基本只有兩種:進氣歧管噴射(以下簡稱PFI)以及現在很流行的直噴(以下簡稱DI)。這兩種汽油噴射方式各有各的優點,而豐田的混合噴射也是為了兼顧這兩種燃料噴射形式的優點。

先說說PFI ,從字面上就能理解,這種模式下汽油是被噴在進氣歧管內部的,而從噴射相位來講 PFI 基本都是排氣衝程噴射。也就是說排氣衝程中汽油被噴射到進氣歧管內部,這時進氣氣門是關閉的。然後在下一個循環開始進氣衝程氣門開啟時,汽油隨著空氣一起進入氣缸內部。所以汽油在進氣歧管內部可以蒸發掉大部分,即便剩下一部分汽油以液體形態進入氣缸內部,那也會在進氣衝程隨著進入氣缸的空氣迅速蒸發掉。

這樣的直接結果就是在壓縮衝程後段(開始燃燒之前)缸內的混合氣均質性很高,帶來的結果就是排放乾淨。尤其是以PM 等因為混合氣不均質形成的尾氣排放量會很低。但是缺點就是因為汽油在壓縮衝程之前就基本完全在蒸發掉了,很難在壓縮衝程後段(燃燒之前的那段時間)通過蒸發掉汽油來降低缸內溫度,進而抑制爆震 (爆震發生的原因主要有缸內溫度、EGR 量等,如果有興趣以後再講)

接下來講DI 。顧名思義直噴就是汽油直接噴射在氣缸內部,從噴射相位來講直噴一般是在壓縮衝程噴射。這樣可以在壓縮衝程後段(開始燃燒之前) 形成較好的混合氣同時還可以通過汽油的蒸髮帶走一部分熱量來抑制爆震。這就是為什麼現在採用DI 的發動機越來越多。

在這裡引入另一個發動機基礎辭彙——點火時間。發動機的點火時間決定了整體燃燒期間,而整體的燃燒期間又決定了發動機的出力和效率。所以存在這麼一個最佳點火點(MBT)。理論上在MBT 時點火效率最高,但是 在中高負荷運轉時因為爆震會比MBT先到,所以這就決定了在中高負荷的情況下點火時間不可能設到MBT,只能是想辦法儘可能的接近MBT。而DI 的這個爆震抑制效果有助於將中高負荷時的點火時間儘可能往MBT靠近。這樣可以整體提高熱效率,進而省油。講到這裡是各個廠商都在積極採用DI 的原因,也是DI 的優點。

但是相對於PFI,DI 本質缺點是燃燒開始前的混合氣不如PFI 均質,不管是通過強化缸內流動還是高壓噴射減小汽油液滴大小。DI 發動機的PM排放量都是遠高於PFI 的 (這就是為什麼直噴車會黑屁眼兒)。而現在全球針對汽車排放的法規原來越嚴格,這種小型乘用車又不可能像重型卡車那樣加裝專門處理PM 的裝置 (一個是成本原因,一個是空間原因)。所以各個廠商都想法設法來通過燃料噴射控制、燃燒控制等等來降低PM的排放量 這次,本田機油增多的問題也出在燃料噴射上面。

事件背景可以說是講完了,現在來講一講到底為什麼機油會增多。剛才有講 DI 一般是在壓縮衝程噴射,但是這是在已經暖機熱機之後才發生的,冷機啟動時其實不是這樣。

冷機啟動時缸內溫度低,汽油不容易蒸發,導致混合氣均質性不好,容易導致瞬間PM排放量特別高。而且為了讓發動機順利啟動,冷啟動瞬間都會有燃料噴射增量。另外,三元催化(凈化NOx CO THC)這個東西在特定溫度下才會開始工作的,也就是說冷啟動那一瞬間三元根本不工作的。這也就是為什麼你會聞到刺鼻的氣味。而在三元達到500℃以上時,才會正常工作。所以DI 發動機冷啟動時的情況就是——汽油噴得多、混合還不好、三元還不工作,這樣排放是個大問題。

日本這邊很多針對於這方面的研究項目,各個廠商做法基本一致,就是在冷啟動瞬間讓發動機進入三元暖機模式。這個模式很短暫,大約30 秒左右。 在這個模式裡面同一個循環中DI 的發動機至少會進行兩次噴射,進氣衝程噴一次,讓汽油早蒸發來提高混合氣均質性,然後才是壓縮衝程的噴射。

而且這個模式下點火時間會延遲很多,通過延遲點火時間讓燃燒期間很晚,把排氣溫度提高到大約700、800℃, 迅速提升三元溫度,讓三元儘快工作。這時候需要注意一點:三元是不凈化PM的,降低PM 的手段只能是通過燃料噴射的控制,可以說噴得越早,燃燒開始前汽油的蒸發時間越長 混合氣均質性越好 PM 就越少。

話題講回本田,本田近幾年有把重心轉移到電動車研發上面的趨勢,新推出的幾款發動機都有。考慮到即將到來的排放和燃效法規,短時間內不會再推出換代發動機。

所以個人覺得本田這次想魚和熊掌兼得,想通過早噴多噴來提高冷機啟動時的混合氣均質性,結果就不單噴得早而且量也過大。從檢測結果來看,第一次噴射導致很多汽油進入氣缸後附著在氣缸內壁上面,不能很快蒸發掉。在接下來的壓縮衝程中進入到機油中導致機油被汽油稀釋,雖然關於這次事件我手上沒有具體數據或者模擬計算結果可以表明本田升級ECU讓汽油晚噴的手段可以徹底解決掉這個問題,但是改進效果肯定是會有的。

也有人講本田這個發動機噴嘴位置、噴射方向設計有問題。關於噴射角度 噴射位置與進氣氣流的配合會不會導致氣缸內部大量汽油附著,這種應該在發動機設計初期就應該考慮到的問題。以我和本田研發人員這麼多年共同研究的經歷來看,本田不會犯這種低級錯誤的。

題外話,我把本田這次機油增多事件講給同事(從事發動機研發工作幾十年從一線退下來的老一輩)。 老頭笑了笑講,初代直噴發動機(2000 前後)上市時就有類似問題,那時候廠商的推薦是機油增多了就該換機油了 。

說了這麼多,給大家點建議首先ECU 程序 一定要去升,改變噴射相位晚噴真的有用。(雖然PM 排放量可能會增多)。第二,現在廠商為了在油耗測試中獲取漂亮的成績,很多車都推薦使用0W20 的機油,不是說不能用0W20 的機油,街道用正常駕駛可以。但是如果你拿思域當性能車來開,尤其刷了ECU 提升渦輪壓力的,對應提升的缸內壓力對曲軸多施加的那部分力,那至少需要用30 的機油。說到底20的機油是廠商為了拉低油耗門檻的。

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咸車Juicy Auto


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