机油稀释原因分析

R编辑：唐德润时间：2018、4、12机油稀释的原因分析及改善措施目录CONCENT01·机油稀释概述02·机油稀释的危害03·机油稀释的影响因素04·机油稀释的解决方案05·总结一、机油稀释概述机油稀释即燃油燃烧不完全产物、冷却液、机油氧化物及摩擦产生的不溶物等物质通过非正常渠道进入机油，使机油黏度下滑的现象。机油稀释除了表现为机油液面上升以外，通常还伴随着机油压力下降，，曲轴箱窜油量增多等问题。机油稀释不止在直喷发动机会发生，在气道喷射发动机中也会出现。只是直喷发动机普及以后问题比较突出了。国际知名石油公司对于机油稀释的评价标准各有不同，总体来说一般以运动粘度变化率（使用后机油与全新机油的运动粘度之比）及机油稀释率（汽油含量）作为标价准则，当两项参数超过一定限值后，就可以认定产生了明显的机油稀释问题，检测标准见下表。检测项目检测限值机油运动黏度变化率（道达尔）≥20%机油稀释率（美孚）≥5%二、机油稀释危害1、机油寿命减少由于机油稀释后，机油的粘度大幅度下降，粘度过小，在高温、高压下容易从摩擦表面流失，不能形成足够厚度的油膜，失去其原有作用，导致机油更换，降低机油寿命，增加了使用成本。2、燃油经济性降低机油稀释造成发动机润滑性能下降，摩擦功损失增加。其次燃油进入曲轴箱，为燃烧做功，造成燃油消耗增加。3、动力性下降缸内燃油和混合气的泄漏造成参加燃烧的燃料减少，平均有效压力降低，从而发动机动力性下降。4、可靠性和使用寿命下降由于机油稀释，机油黏度降低，各摩擦不能形成稳定油膜，导致发动机磨损加剧，严重的导致拉缸、拉瓦等严重事故。5、VVT响应延迟由于黏度降低，油压建立时间变长，导致VVT执行机构响应延迟。三、机油稀释的影响因素产生机油稀释的主要原因就是燃油进入到曲轴箱中，并且溶解混合在机油中。当然产生机油稀释的不止汽油，还包括水。目前我们主要关注的为汽油引起的机油稀释。而汽油进入到曲轴箱主要是有两种方式：一、机油湿壁。即汽油液体依附在缸孔表面，然后被活塞环刮入到曲轴箱中。二、活塞漏气。即通过活塞环与活塞之间的间隙、活塞环开口间隙等，包含汽油的气体泄漏到曲轴箱中。三、其它方面的因素。因此分析影响机油稀释的影响因素就主要从这三方面入手。三、机油稀释的影响因素导致汽油湿壁的影响因素有如下几点：一、喷油器的布置a、缸内直喷的布置形式比气道喷射的喷油器布置导致汽油湿壁的概率大很多，这也是，这也是目前很多缸内直喷发动机机油稀释的主要原因。b、喷油器侧置比喷油器中置导致湿壁的概率大。主要是因为侧置的喷油器因为布置空间的限制，喷油角度的设置等比中置式难度大，更容易导致油束直接到达缸孔表面。二、喷油器的参数a、喷油器的角度。喷油角度设置不好，会导致湿壁现象加重；b、喷油孔的数目。喷油孔的数目会直接影响每个孔的喷油量及油束的到达的距离；c、喷油器的直径。d、喷油压力。三、喷油时刻a、喷油提前角。喷油提前角加大，燃油蒸发时间长，湿壁的情况减小，但是过大喷油提前角又会导致在活塞上止点附近大量机油喷在活塞表面上，增加烟度，过小的喷油提前角会导致燃油蒸发混合不均匀，燃烧异常。b、喷油次数。喷油次数少，因此单次喷油的量多，喷油到达距离远，导致湿壁现象加剧。同一周期里边每次的喷油量分配也会对湿壁有影响。三、机油稀释的影响因素三、机油稀释的影响因素四、发动机温度试验证明发动机的温度对机油稀释的影响很大，主要是因为温度对燃油的蒸发效率影响很大。冬季在东北发生机油稀释的概率比南方大很多，这市场上的实际表现是一致的。油温的提高有利于机油中汽油的蒸发，对缓解机油稀释也是有好处的。试验工况扭矩功率空燃比出水温度机油温度运行时长机油稀释率HD202500rpm/10barBMEP160.141.95150°66.3°1h9%GW2.0T2500rpm/10barBMEP156.8410.99850.92°67.3°1h13.8%HD202500rpm/10barBMEP160.541.790.9991.71001h1.8%GW2.0T2500rpm/10barBMEP161420.97990.3499.021h1.1%三、机油稀释的影响因素五、燃油属性燃油属性对机油稀释有很大的影响，这些属性包括粘度、表面张力、密度以及燃油喷射的索特平均直径(SMD)，是机油稀释分别随这些属性的变化规律。活塞漏气导致额机油稀释，影响因素如下：一、活塞环间隙活塞环的间隙大小直接导致活塞漏气量的大小。二、缸体变形量缸体变形量大，将导致活塞环与缸孔之间间隙大，活塞漏气量变大。三、活塞环张紧力大小张紧力的大小也会影响活塞漏气量。四、气缸压缩压力及爆发压力压缩压力及爆发压力的大小都会影响活塞漏气量。以上四条都是影响活塞的漏气量！！！三、机油稀释的影响因素五、空燃比空燃比越低，未参与燃烧及燃烧不充分的燃油量越大，因此随着活塞漏气进入到曲轴箱的越多，燃油稀释量也就越大。试验工况扭矩功率空燃比出水温度机油温度运行时长机油稀释率HD202500rpm/10barBMEP160.541.790.9991.71001h1.8%HD201500rpm/WOT304.246.750.869097.41h6.0%HD205500rpm/WOT276.6159.30.7290103.61h8.2%三、机油稀释的影响因素六、点火时刻点火时刻直接影响到混合气燃烧的时间早晚，点火时刻早，则混合气进入曲轴箱的量减少，但是会出现爆震的可能性，点火时刻太晚，混合气进入曲轴箱的量较多，同时发动机性能下降。三、机油稀释的影响因素其它方面导致机油稀释的因素如下：一、机油品质选用较高的质量等级机油和初始粘度能够提高机油的综合性能，为机油稀释提供附加的粘度保护。高质量等级的润滑油能够提高机油的抗高温粘度特性和减少机油本身挥发，从一定程度上减小机油稀释。综合国内外增压缸内直喷发动机机油选用牌号分析，SL级别润滑油逐步淘汰，越来越多的厂商选用SM级别润滑油。机油综合性能评价示意图长城三、机油稀释的影响因素二、曲轴箱通风系统发动机工作时会有部分可燃混合气经过活塞环由气缸漏入曲轴箱中，发动机温度低时可能会有液态燃油进入曲轴箱中，如果曲轴箱的燃油蒸气不及时排出会加重机油稀释程度。改变ＰＣＶ阀补气量验证曲轴箱强制通风系统对机油稀释的影响，验证结果见图所示。试验结果表明，ＰＣＶ阀补气量存在相对较优的值，小于或大于此值对机油稀释都会产生不利影响。四、机油稀释的解决方案一、喷油器的布置结合整机布置，综合考虑喷油器的布置位置。同时未来的发展趋势为气道喷射与缸盖直喷都采用的双喷射系统。直喷系统的喷油量降低可以大大降低喷油湿壁的量，对降低机油稀释率有很大的好处，同时对整机排放也会有积极的影响。二、喷油器参数的设置在项目开发中，喷油器的参数设定要经过CAE模拟分析，然后经过发动机摸底试验后再确定，同时增大喷油压力等措施是很有必要。三、喷油时刻要合适喷油时刻需要根据发动机性能等方面综合考虑，增加喷油次数是很有必要的，目前一般采用的是两次喷射。四、发动机升温速度要快采用热管理系统，排气歧管集成缸盖等措施、废热再利用等措施迅速提高冷机启动后发动机的热机速度，同时要避免车子的短途行驶。四、机油稀释的解决方案五、使用市场上正规加油站的燃油，杜绝低品质燃油。六、设计时提高缸体的刚度，减少缸体变形量，采用合适的活塞环的张紧力，采用无缺口活塞环，减低活塞漏气量，选择合适的压缩比，控制好爆发压力。七、控制好VVT的气门开启关闭时刻，采用VVL，气门控制进气量等技术，提高进气量，提高空燃比。八、选择合适的点火时刻；九、选择较高质量等级的机油；十、加强冷却性能，提高火花塞点火性能，在部分负荷工况下实现稀薄燃烧，提高空燃比。十、选用合适的PCV阀，通过实验确定最佳补气量。四、总结机油稀释是多种因素影响下而发生的一种发动机异常现象，在设计中减少机油稀释的措施有很多，需要综合考虑布置空间、成本、发动机性能等因素综合考虑。在日常使用中避免短途行驶、使用高品质机油、汽油对减少机油稀释也有积极的作用。