原标题:机油液面升高很可怕?小心被白眼 |聚技
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引言 | 机油增多很正常?
发动机机油作为运动件表面的润滑剂,是保证发动机多个部件正常工作至关重要的一环,对品质、成分、容量都有严格的要求。
这几年,大家听多了烧机油的报道,对于突然冒出来的机油液面增高的消息,颇为诧异,各种议论吐槽和段子齐飞,莫衷一是。
其实,机油液面增高,是发动机特别是缸内直喷发动机的正常现象,车主不仅必过于紧张。
1发动机固有属性
笼统来说,内燃机的机油液位升高,不是意味着突然有了自产机油的能力,而是在一些特定的情况下,没有参与燃烧的极少部分液态燃油,附着在汽缸壁面上,被向下运行的活塞环刮下来,收集到了曲轴箱底部的机油盘中,与机油混合从而稀释机油。
这个现象,学名叫燃油稀释 (fuel dilution)。另外,未燃的空气与燃油的混合气,或者已经燃烧气体,也会通过活塞与汽缸套中间的狭小通道,逃逸到曲轴箱当中,这就是所谓的窜气现象(Blow by)。这些相对较热的气体,如遇到比较冷的表面,比如冬季室外停车,就会产生冷凝,以液态方式,混入机油中。
一般来说,这个过程是少量而缓慢的,但不排除一些极端情况,如冬天以极低的速度行车,发动机一直处在冷态,或者有其它因素叠加,加速了机油稀释,液面升高明显。
燃油稀释的程度,在汽车主机制造厂新款发动机的研发初期,是一个重要的检测指标。如何检测?看机油标尺只是一方面,更重要的,是把机油样本采样,送专门的实验室做油品的光谱分析,看其中混杂了多少非机油成分,也就是机油稀释度。
一般认为,3-5%的机油稀释,不会对机油的黏度造成损害,对发动机的正常工作无负面影响。但一旦超过了这个安全指标,就意味着某些环节出了问题,需要找出设计与标定上的原因,加以避免。这些工作,都是在开发前期完成的。
值得强调的是,发动机台架下的机油稀释试验和可靠性试验,都是挑选了比较恶劣、比较极端的工况,能够在这些条件下满足出厂要求,也可以满足绝大多数用户的使用要求。
2谁加剧了燃油稀释?
近几年,汽油机缸内直接喷射技术,取代了以往常见的进气道(或进气口)喷射,为的是进一步提高燃料经济性,同时方便采用涡轮增压技术,以适应发动机小型化的需求。
缸内直喷发动机喷油器的布置,有两种形式,一种为顶置,把喷油器置于燃烧室顶部居中的位置;另一种为侧置,喷油器置于偏向进气阀一侧。
这两种布置形式在市场上都可以看到,其中喷油器侧置的情况下,喷出的油雾比较容易与进气滚动气流相混合,有利于组织良好的均匀混合气,从而获得更好的燃烧效率,应用较广泛一些。
但是,其弊端也是十分突出,正是由于其侧面的布置形式,更加容易出现部分燃油直接喷射到气缸壁面或者活塞表面上,形成湿壁效应。当湿壁程度比较高时,碰到较冷的缸壁或者发动机转速较高的情况,汽油来不及挥发,会顺着缸壁流入机油盘,引起机油液面上涨。
反观传统的进气道喷射技术,尽管喷射压力低,雾化一般,但是由于喷射时间早,燃料有充分时间与空气混合,不会发生燃料液体附着在气缸壁面的湿壁现象,燃烧效率反而高于缸内直喷,机油稀释程度也低。
试验室数据也证实了这个结论- 缸内直喷发动机的燃油稀释度,一般是进气口或者进气道喷射的一倍左右,问题相对比较突出。
3多余液体的出路
由于汽油易蒸发的属性,在发动机热机工作的正常温度下,掺混到机油当中的汽油会自然蒸发,变成汽油蒸气,聚集在曲轴箱内,同时还有少量的水蒸气,机油油雾,CO, CO2等气态成分,如果不及时处理,会越来越多。这时,曲轴箱通风系统就可以大显身手了。
这张图,显示了曲轴箱通风系统的工作流程。首先,从进气段(空气滤清器后)引入少量的新鲜空气作为呼吸气体(breather),然后通过神奇的PCV 阀,完成曲轴箱通风扫气的功效,把燃油气体以及其他有害气体重新导入到进气端,与新鲜空气一起进入气缸燃烧。
在正常情况下,PCV阀可以随发动机转速和负荷调整开度,高速高负荷情况下增大开度,低速或怠速时减小直接关闭,以免造成不正常燃烧。
同时,为了避免机油蒸汽被无端排出,PCV阀内机构还起到油气分离的作用。
4异常故障的诊断
当然,以上所介绍的,都是正常工作情况下机油稀释以及解决方案。实际产品有可能存在生产制造一致性的差异,加上每一个用户的使用场景、汽车保养状况千差万别,不排除发生一些难于预料的情况,导致机油液位异常。
汽车制造厂在OBD(在线故障诊断)开发的过程中,都尽可能考虑所有的失效方式,完成自诊断程序,填写对应故障代码,比如失火、PCV堵塞,燃料喷射异常等等。实际使用过程中,如果系统诊断出这些异常,就会自动记录下故障码,同时亮起发动机故障灯,提醒用户及时维修。
还是那句老话,如果用户发动机故障灯亮,还是要及时排除故障。
5设计上的改进措施
对于公司来说,如果出现了过渡稀释的情况,一般会有以下几个招数:
▎调整喷油策略,比如,分两次或者三次喷油,这样减少最大贯穿度,减少湿壁的机会;
▎改变发动机冷却方式,让发动机尽快热起来;
▎调整喷油器布置方向;
▎改变喷油器参数 – 如油孔大小;
▎建议选用高黏度的润滑油;
▎增加机油标尺危险刻度 (高于正常高位)。
展望未来,由于国六排放标准提出了颗粒排放物数量(PN)和 蒸发物排放的限制要求,这对减少机油的燃料稀释都是具有积极意义的,所以说,这个话题很快就不再是热点了。
车聚小结
如果还在为机油液面升高担心,小心被人翻白眼。
不过,如果还有担心的话,可以考虑以下的建议:
▎避免长期低速低负荷驾驶;
▎增加预热时间,特别在寒冷天气条件下;
▎按照要求更换机油;
▎使用合格汽油。
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