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机油液位升高是1.5T的错?

2018-03-28中国汽车报

作为汽车最重要的组成部分,发动机是车主最关注的汽车零部件。当大众、奥迪开始使用涡轮增压发动机时,由于早期技术不成熟、地理环境不同、驾驶习惯等因素,导致不少使用该技术的车型都出现过机油损耗过快的现象,也就是如今人尽皆知的“烧机油”。这一次,若不是东风本田1.5T发动机近期出现了“机油增多”的现象,或许消费者还不知道,机油不仅会被消耗,还会“增多”。

一时间,发动机和机油两个关键词又一次成了消费者关注的焦点。那么,机油液位上升的原因是什么?是否属于车辆缺陷?官方回复的所谓“汽油混到机油中纯属正常现象”真的正常吗?为此,记者采访了发动机行业领域内的资深工程师,试图解开其背后的谜团。 

■机油增多是何原因 

“其实对于机油增多这一现象,应该叫做‘机油稀释’。主要是因为汽油与机油发生了混合,致使机油量异常增多”从事汽车测试的唐先生告诉记者,“机油稀释是缸内直喷发动机常见的技术难题,该问题需要在发动机研发阶段通过大量试验来优化设计,但即便再好的仿真模拟,也无法完全避免实际使用环节出现类似问题。” 

机油的作用是润滑零部件,它与燃烧室本应“井水不犯河水”,那机油稀释是如何产生的?“它与汽油的雾化效果有直接关系。一般来说,在设计喷油器时,汽油的雾化效果很大程度取决于焦点的设计。因为一旦汽油喷到气缸壁或活塞顶上,就会迅速凝结成液态,并顺着气缸壁流入曲轴箱,与机油混合。”唐先生如是说。正常情况下,汽油凝结并流入曲轴箱的过程是缓慢的。但在一些极端情况下,如:冬天以极低的速度行车,发动机一直未能提升至正常的工作温度,或者有其它因素叠加,都可能造成机油稀释,使液面明显升高。“未燃的空气与燃油的混合气,或已经燃烧气体,也会通过活塞与气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。”唐先生说。 

目前,消费者观察机油的稀释程度,主要是看机油标尺的液位情况。但从更科学的方法看,对机油样本采样并对样本做光谱分析,看其中含有多少非机油成分来确定机油稀释程度更为准确。一般认为,3~5%的机油稀释不会对机油的黏度造成损害,也不会对发动机的正常工作产生影响。而一旦超过了这个区间,就意味着影响已经产生,需要找出设计与标定上的原因。这些工作,都是在发动机开发前期完成的。 

特别要指出的是,发动机的机油稀释试验和可靠性试验,都是在比较恶劣、比较极端的工况下进行的,因为若发动机能够在这些条件下满足出厂要求,它就可以满足绝大多数用户的使用要求。 

 ■如何避免机油稀释 

正如唐先生所言,机油中混入汽油是所有车企都尽量去避免,但又无法完全避免的一件事。因为发动机在工作时,即使有油气分离器等设备,依然无法保证机油的纯净度,这也是用户每隔一段时间就需要对车辆进行保养并更换机油的原因。 

“在进行台架试验时,厂商会对发动机在不同负荷下的机油稀释程度专门做试验。如果机油中混入了汽油,从颜色上就可以看出来不同。而且在设计喷油器时,一些国外的主机厂也会做透明的发动机,来观察实际雾化效果等发动机工作状态。”唐先生说。 

此外,低温试验也是对机油稀释进行研究的必有环节。通过长时间、低气温、高负荷的严苛测试,实际考量每行驶1000公里,机油增加了多少,是否在合理的工程目标内。“这个工程目标,不同品牌的不同车型会有不同的设定。但一般来说,最起码要在两次保养的里程周期内,机油稀释的上升水平不会超过机油上限,这样用户只要按照标准更换机油就可以了。”从事发动机研究的工程师汪先生告诉记者。 

 ■车企为何“中招” 

虽然机油稀释是直喷发动机所面临的共同问题,但实际上,并非所有直喷发动机的机油稀释问题都会像此次“涉事”的1.5T发动机这样严重。对于已经造成的结果,业界做了几种猜测。 

首先,有看法认为是由于发动机的标定相对更趋近极限。“对于SUV来说,动力性本来不是最重要的,但对中国消费者而言,很多人要么只会看参数表,要么就是在有限的试驾路程中尽可能将油门踩到底。”汪先生说。在排量相同的情况下,直喷发动机的账面数据比自吸发动机的更好看。将小排量直喷发动机的数据与更大排量自吸发动机的数据对比已成厂商营销的一种噱头,所以,厂商可能将发动机的标定做得比较极致。“但这也会带来很多问题,因为一旦其他变量改变,很多原先合理范围内的数据就会变得无法控制。”汪先生说。 

其次,工程目标上可能存在问题。唐先生表示,虽然每个品牌都会设定工程目标,但有些时候为了加快进度,可能只做了部分常见工况的数据分析。例如只考虑到低负荷下的机油稀释问题,而没有考虑到高负荷下的机油稀释问题。事实上,关于试验的论证,对于本田这种全球知名的主机厂来说,应该会按标准流程来做。但不排除试验的环境与现实中的环境发生了差异,或是没有重点关注冷机工况下的数据等情况。 

当然,有学者表示,也不排除企业在研发过程中已经发现了机油稀释的问题,但只在特殊条件下才会表现出来。迫于项目流程上的压力,再重新调整硬件已经来不及,于是只做了软件上的弥补。 

 ■补救有难度 

由于还不能确定这次机油液位升高的具体成因,所以专家都没能给出具体的解决方案。“但如果是喷油器等硬件的设计问题,那由此导致的机油稀释的问题基本上就无法解决了。一方面,喷油器阀座的开发,包括开模、生产、标定,其成本在500万元以上;另一方面,它的所有耐久性试验都需要重新进行。一般来说,喷油器的耐久试验要做4000~6000小时。”汪先生说。 

所以,对于主机厂来说,现在车企能够做的补救工作,就是通过升级软件系统改变喷射方式等。但其效果显然不如直接改硬件那么有效,而且能做的改变很小,解决不了太多问题,所以机油稀释其实应该是早期开发时就该避免的问题。唐先生认为,如果问题不能根治,那么厂商更多要考虑的应该是尽快平息客户的愤怒。事实上,涉事车企已经表态将会延长发动机保修期,之后可能还会在冬季建议车主经常到4S检查机油,增加更换机油的频率等。 

  ■“罪魁祸首”竟是它 

起初,是消费者对新技术的追求,使德系车率先推出的直喷加涡轮增压技术得以迅速“上位”。近几年,为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,直喷技术的应用更加广泛。 

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。因此,侧置喷油器的应用较广泛一些。但,其弊端也是十分突出。正是由于其侧面的布置形式,燃油更容易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,就会产生机油稀释的问题。 

但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。实验室数据也证实了这个结论,缸内直喷发动机的机油稀释度,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。 

“在法规政策和消费者需求的共同作用下,原来偏向使用自然吸气式发动机的日本车企都开始使用直喷加涡轮增压技术。但相比德国车企,日本车企的直喷加涡轮增压技术稍微落后,才导致了这次事故的发生。平心而论,小排量涡轮增压发动机在要满足油耗、排放指标的前提下,还要做到与更多大排量自然吸气式发动机一样的账面数据,其技术难点将越来越多。”汪先生说。

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