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涡轮增压将成未来车辆主流:机油适用有讲究

2016-01-21   来源:润滑油情报 网友评论 0

摘要:据全球领先的汽车涡轮增压器开发商霍尼韦尔最新预测,涡轮增压将走向一个全新的鼎盛时期。这不仅因为到2020年新车辆涡轮增压采用率将达到47%,还因为提高车辆的整体动力系统、降低系统复杂性和市场本地化对涡轮增压技术需求的持续增长......


    据全球领先的汽车涡轮增压器开发商霍尼韦尔最新预测,涡轮增压将走向一个全新的鼎盛时期。这不仅因为到2020年新车辆涡轮增压采用率将达到47%,还因为提高车辆的整体动力系统、降低系统复杂性和市场本地化对涡轮增压技术需求的持续增长。

霍尼韦尔在2015法兰克福国际车展前公开了其年度分析报告,而车展上几十个汽车生产商也展示了他们的下一代涡轮增压汽车,车型涵括从入门级到中级以及豪华级的柴油车、汽油车和混合动力车。行业报告预测,在未来五年内将生产2亿多辆涡轮增压发动机汽车。报告还显示,目前北美市场涡轮增压车的份额仅为23%,到2020年则将攀升到39%。

涡轮增压的特点

有些人可能想知道机械增压和涡轮增压之间的区别是什么。简单的说,机械增压是皮带驱动的,与引擎转速是完全同步的。本文所指的涡轮增压则是利用废气来做这项工作。

那这其中的区别是什么?要了解涡轮增压引擎,我们还需要对燃烧过程有一个基本的认识。我们都知道燃烧过程:进气、压缩、动力、排气。我们通过燃料的燃烧量来确定获得了多少动力。最佳的空气燃料混合比是14:1。这就是常说的化学计量比。如果我们运行活塞运动来完成所有的进气工作,那么我们将能通过加注燃料得到一定体积的空气,以达成一定的混合比例。但是,如果我们把更多的空气推入到气缸内,我们可以通过添加更多的燃料,以获得更高的燃烧功率。这就是涡轮增压器的作用所在。

涡轮增压器是考究的简单设备。通过排气管,发动机的热废气直接进入涡轮机,转速高达28万rpm。涡轮采用压缩机的设计方法,迫使更多的周围的空气通过发动机。空气被吸入并通过压缩机,空气的压力增加。然后,通过冷却热气以增加其密度,并发送到进气歧管。在那里,空气被直接发送到燃烧室和燃料混合,或者燃料已经提前被注入到燃烧室。

涡轮增压器应用于重型柴油发动机已经有一段时间。它们为每个汽缸提供额外的空气,实现更大的功率输出。事实上,几乎所有的移动柴油发动机都在一定程度上依赖涡轮增压。

如今,可以看到更多的汽油发动机开始应用涡轮增压器,特别是燃油经济性的要求,迫使汽车制造商采用更小排量的发动机,结果就是功率输出降低。然而,涡轮增压可以提高功率,这将有助于提升性能,却对燃油经济性没有大的损害。霍尼韦尔表示:总而言之,与非涡轮增压车相比,涡轮增压柴油车燃油效率可提升高达40%,而汽油车也可提升达20%。

最新的汽油发动机排量大多为1升左右,且燃油直接喷射到燃烧室。通过采用涡轮增压器,这些发动机可以提供更大的马力,而不损害原有的燃油经济性。此外,3缸引擎日益受到全球入门级买家的青睐。由于其高负荷特点,它们在很大程度上依赖于涡轮增压以提升性能,据霍尼韦尔预计,到2020年3缸引擎汽车年销售将达到700万辆。

但是,这也是要付出代价的,随着市场对涡轮增压器的期望增加,了解其对发动机机油市场的影响,就显得非常重要。涡轮增压器涉及的主要问题是支撑压缩机和涡轮轴的轴承。

这种轴承暴露在来自驱动涡轮侧热废气体的非常高的温度下。当车辆运行,涡轮运转时,热量被管理得很好。当车辆停止,发动机关闭,但仍有机油留在轴承中。这部分机油会遇到大量的热量,并被加热。当机油被加热后,形成沉淀物留在轴承中,间隙不断变小从而导致发动机启动困难,这种现象被称为焦化。

据业内分析和技术文献显示,焦化的主要原因有:

● 涡轮增压器轴承壳中形成高温。

● 使用不适宜在高温下运作的机油。

● 没有足够频繁地更换机油。

● 使用具有广泛粘度范围的机油产品;有些人认为用来实现这一目标的添加剂材料导致了焦化。

对以上原因,大部分人同意前三点,第四点则尚待商榷。

如前所言,涡轮轴承体的高温肯定是原因之一,在与轴承体周围的水冷套反应后,气体温度降低。如果热量是问题,那么就把热量移除。

适用机油的要求

毫无疑问,一款没法有效解决焦化问题的发动机机油是不会有机会进入市场的。早在上世纪90年代初,克莱斯勒推出了一个名为氧化机油模拟试验程序,其与赛万特公司共同开发了机油结焦倾向的衡量办法。氧化机油模拟试验研究氧化和沉积形成的倾向,但是该实验对氧化抑制剂的测试比对沉积物控制剂如清净剂更为敏感。

无论是之前的API SJ(ILSAC GF2)机油标准还是目前最新的API SN(ILSAC GF5)标准都引入了氧化机油模拟试验的测量参数,旨在预测机油的高温沉淀倾向。

除了有效控制高温沉淀的添加剂系统,发动机机油配方中使用的基础油也是非常重要的。业内涡轮专家热心推荐的只有合成油。确实,在这方面合成油具有一些优势,因为它的化学成分本身在较高的温度下更为稳定。但是,也有一些传统的基础油通过采用合适的添加剂包能发挥非常好的性能。

此外,定期更换机油也是对发动机的良好保护。一旦机油开始出现沉淀物的先兆——机油中还没有完全沉淀的有害物,就很有可能在最高温时形成沉积物。定期更换机油将使有助于保持系统中化学物质的新鲜度和机油的清洁度。

保养和维修行业的人员大多认为多级油更容易形成沉积物,并认为只能使用如SAE 30的单级油。其实只要通过采用更严格的测试标准和对化学成分进行改善,多级机油也是可用的。

另一个值得关注的问题是,超低粘度机油是否适用于涡轮增压领域。似乎任何超轻级别机油如SAE 0W16,都含有一定比例的合成基础油,这似乎不会有问题。在实际操作中,最好的做法就是在关闭引擎前,没有增压的情况下让涡轮持续低转速运行一段时间,这就相当于冠军马在比赛后再绕场慢行一圈。

毫无疑问,作为涡轮增压引擎车辆驾驶员,我们应当使用涡轮增压发动机专用的优质机油,并应密切关注车辆的机油标尺。请务必认真查阅车主手册以选择正确粘度等级和性能类别的机油。然后,我们就可以安心开车上路,肆意奔驰了!

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关键词:涡轮机油车辆

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