发动机科技
涡轮增压直喷技术带来的挑战
文章来源:中国润滑油信息网  发布日期:2017-07-13

发动机油的效能与保护:涡轮增压直喷技术带来的挑战

  

  前 言
  在世界范围内,对高能低耗的追求驱动着涡轮增压直喷(TGDI)发动机技术的广泛应用。在低黏化的趋势下,润滑油也在为提升燃油经济性目标做直接贡献,而另一方面,这也对润滑油提出了更高硬件耐久性保护的性能要求。路博润不断投入,对TGDI技术带来的挑战进行研究,并针对中国市场开发适应中国驾驶环境的TGDI解决方案。


  TGDI技术带来的挑战
  与传统的发动机相比,TGDI发动机的功率密度更高,其机型更紧凑,而动力却更加强劲。在这种情况下,TGDI发动机的运行温度更高,工况更苛刻。霍华德先生在报告中阐述了TGDI发动机给润滑油带来的三大主要挑战:
  第一,烟炱和油泥。由于喷油和燃烧方式的改变,使得烟炱对TGDI发动机而言是一个直接而明显的挑战。TGDI发动机中的烟炱会导致机油迅速变稠,粘度急剧上升。不仅如此,喷油方式的改变还带来另外一个挑战——燃油稀释水平增高,从而生成大量的油泥。应对这些新的情况,就要求发动机油有更优异的抗氧化及油泥分散性能。
  第二,低速早燃(LSPI)。相比传统进气道喷射发动机,TGDI发动机的一大优势是结构更为紧凑,可在更大载荷和更低转速条件下运行。可是,随之也带来了新问题。较高的缸内压力和较低的运行速度更容易形成非受控的燃烧环境。低速早燃就是TGDI发动机特有的发生于汽缸中的非受控燃烧形式。这一现象与传统发动机爆震相似,但破坏性更为严重。虽然低速早燃与发动机油的关联尚未明确,但一个主流的理论认为,在压缩冲程中,当雾化的燃油和机油在燃烧室中被点燃时,会发生低速早燃现象。
  第三,正时链磨损。所有发动机最终都会发生磨损,但TGDI发动机的正时链磨损得尤其快。由于TGDI发动机固有的特殊条件,窜漏气会将不完全燃烧产生的颗粒物带入机油中,从而使得发动机正时链可能过早地受到快速磨损。链节和销轴经过这种快速磨损后,正时链将会被明显拉伸,进而影响到其精确正时功能,并将进一步影响发动机的运行,甚至造成严重损坏。因此需要机油具有更好的颗粒物分散性能以及恰当的抗磨保护能力。
  中国市场的特殊挑战
  开发针对TGDI发动机的润滑油时,需要考虑的因素以及硬件改变带来的挑战。此外,路博润在做本地化油品开发时,还将中国地区所独有的燃油质量问题一并考虑在内。中国市场上燃油质量参差不齐,不同地区燃油中的甲醇/乙醇含量、胶质含量和重组分含量波动区间较大,这也可能成为TGDI发动机油的额外挑战。另一方面,主流整车厂如大众和保时捷已经意识到了中国燃油质量可能带来的潜在问题,也已经在着手修改他们的油品规范。
  路博润的配方开发和试验
  应对上述种种挑战,路博润认为,为了满足TGDI发动机独特的性能要求,需要结合中国的独特国情,给出本土化的TGDI发动机专用油品解决方案。
  开发最合适的发动机油需要一整套综合的方法。路博润在开发发动机油的过程中涉及了四个领域:新单剂及添加剂体系的开发、配方技术、摩擦学和表面科学、发动机试验和行车验证试验。综合而科学的开发过程使得路博润站在中国市场发动机油开发的前沿。
  为了确保即使在极端情况下,发动机油仍然可以运行良好,路博润在行车验证试验中,刻意提升了试验苛刻度。其中包括刻意在上海中心路段的高峰时段进行路试,以模拟频繁起停的城市路况;还包括刻意设定在高载荷工况下进行高速公路路试,以模拟高速高载荷的工作条件。
  此外,为了验证本地化的配方能够充分应对中国市场的应用要求,路博润还在该TGDI行车试验中特意配置了低质量燃油,以应对极端严苛的燃油条件。

  路博润的试验发现
  在向车辆提供燃油经济性贡献的同时,兼顾硬件耐久性保护是在汽车行业高能低耗主旋律下润滑油需要解决的一个难题。路博润在发动机试验和行车试验中也有一些发现。
  路博润全球开发的一款满足福特948B规范的5W-20发动机油,在搭载1.0 TGDI发动机的Fiesta车型上进行的NEDC循环台架试验中,显示出了对车辆0.9%的直接燃油经济性提升。
  该TGDI发动机油配方在进行本地化开发后,在中国主流TGDI车型上进行了行车试验。旧油分析结果显示出发动机关键部件只受到低水平的磨损,且在发动机拆解中进一步证实了其对发动机提供的高水平保护。
  总结
  TGDI发动机需要专门针对该发动机设计的润滑油配方来满足其独特的性能要求,与此同时,针对中国市场做本地化油品开发,是润滑油实现效能和耐久性保护双重提升的重要途径。(文章来源:路博润)