如何用機油抑制“超級爆震”

金志良

潤滑油，主要用于減少運動部件表面間的摩擦，同時對發(fā)動機具有冷卻、密封、防腐、防銹、清洗雜質(zhì)等作用。隨著發(fā)動機技術(shù)的飛速發(fā)展，為應(yīng)對日趨嚴格的環(huán)保、排放及節(jié)能法規(guī)要求，汽油發(fā)動機向缸內(nèi)直噴、渦輪增壓、小型化方向發(fā)展，同時低慣量渦輪的應(yīng)用，使得最大扭矩可以在低轉(zhuǎn)速下爆發(fā)，達到燃油經(jīng)濟性的同時也獲得了充沛的動力。

然而這種渦輪增壓直噴發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速和高負載的情況下容易出現(xiàn)LSPI（低速早燃）現(xiàn)象，這對發(fā)動機油也提出了全新的要求。可以說，現(xiàn)代發(fā)動機技術(shù)對機油的性能要求已經(jīng)遠遠超越了我們傳統(tǒng)認為的潤滑功能，要求機油除了滿足傳統(tǒng)潤滑油的基本功能外，還要適用于現(xiàn)代缸內(nèi)直噴、渦輪增壓發(fā)動機技術(shù)的嚴格要求，要求機油能在一定程度上抑制直噴增壓發(fā)動機的低速早燃問題。

低速早燃俗稱“超級爆震”，是汽油機在低速大負荷工況區(qū)發(fā)生的一種偶發(fā)性、間歇性的非正常燃燒現(xiàn)象。發(fā)生早燃或超級爆震時，缸內(nèi)峰值壓力甚至可以超過100ba，對發(fā)動機危害極大，極端條件下可瞬間損壞發(fā)動機。低速早燃的影響因素包括發(fā)動機設(shè)計、燃燒室積碳、燃油、機油和缸內(nèi)熱點分布等因素，機油是早燃的影響因素之一，通過機油的配方改進可以在一定程度上抑制直噴增壓發(fā)動機的低速早燃問題。

普遍認為引起發(fā)動機低速早燃的機理有油滴誘導(dǎo)理論和燃燒室沉積物理論，油滴理論認為機油和燃油形成混合小液滴，機油降低了混合小液滴的自燃溫度，引發(fā)燃燒室內(nèi)混合器提前點火；第二種理論認為燃燒室內(nèi)的積碳和顆粒物的熱點引起點火，燃燒室內(nèi)的積碳剝落并被燃燒尾氣加熱成為熱點，在下個循環(huán)引發(fā)表面點火。目前，各主機廠都在從多方面尋找早燃的原因及解決因素，機油是主機廠關(guān)注的重要因素之一。

為什么直噴發(fā)動機對低速早燃敏感？原因有三點：第一點，缸內(nèi)直噴將燃油直接噴射到氣缸壁，側(cè)置噴油器尤為明顯；第二點，渦輪增壓提高了燃燒室的溫度；第三點，發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時讓燃油和機油有更多的反應(yīng)時間來引發(fā)自燃。當(dāng)然，除了機油影響因素之外，也有研究表明辛烷值是早燃的影響因素之一，但據(jù)雅富頓的研究結(jié)果表明，辛烷值與早燃沒有絕對的對應(yīng)關(guān)系。此外，低的揮發(fā)性可能增大早燃傾向，因為大部分的燃油會留在缸壁上與機油混合，還有高的芳烴含量能增加早燃傾向，盡管芳烴是提升辛烷值的組分。

目前業(yè)界普遍認為機油中鈣鹽含量高低直接影響了LSPI，鈣鹽含量越高，LSPI就會越頻繁，然而鈣鹽是機油清凈劑中不可或缺的，同時指出了鎂鹽清凈分散劑不會增加LSPI的頻率。鉬化合物會降低LSPI的頻率，基礎(chǔ)油類型和黏度也會影響LSPI，但這些都不如鈣鹽明顯。為應(yīng)對直噴增壓發(fā)動機的低速早燃問題，美國API（美國石油協(xié)會）計劃在2018年發(fā)布GF-5+汽油機油規(guī)格，在GF-5基礎(chǔ)上增加低速早燃測試臺架，正是為了解決目前GF-5油品無法勝任直噴增壓發(fā)動機的性能要求。

目前我國直噴增壓發(fā)動機發(fā)展迅猛，隨著該類發(fā)動機的普及，也需要對油品進行升級，但目前我國缺少低速早燃測試方法，無法針對油品的升級進行低速早燃性能的測試，因此，建議國內(nèi)主機廠與油劑公司合作，針對我國OEM需求聯(lián)合開發(fā)低速早燃臺架測試方法，為我國油品升級提供有效的評價手段，以提升我國發(fā)動機的潤滑技術(shù)水平。