渦輪增壓將成未來車輛主流：機(jī)油適用有講究

2016-01-21   來源：潤(rùn)滑油情報(bào)

摘要：據(jù)全球領(lǐng)先的汽車渦輪增壓器開發(fā)商霍尼韋爾最新預(yù)測(cè)，渦輪增壓將走向一個(gè)全新的鼎盛時(shí)期。這不僅因?yàn)榈?020年新車輛渦輪增壓采用率將達(dá)到47%，還因?yàn)樘岣哕囕v的整體動(dòng)力系統(tǒng)、降低系統(tǒng)復(fù)雜性和市場(chǎng)本地化對(duì)渦輪增壓技術(shù)需求的持續(xù)增長(zhǎng)......

    據(jù)全球領(lǐng)先的汽車渦輪增壓器開發(fā)商霍尼韋爾最新預(yù)測(cè)，渦輪增壓將走向一個(gè)全新的鼎盛時(shí)期。這不僅因?yàn)榈?020年新車輛渦輪增壓采用率將達(dá)到47%，還因?yàn)樘岣哕囕v的整體動(dòng)力系統(tǒng)、降低系統(tǒng)復(fù)雜性和市場(chǎng)本地化對(duì)渦輪增壓技術(shù)需求的持續(xù)增長(zhǎng)。

霍尼韋爾在2015法蘭克福國際車展前公開了其年度分析報(bào)告，而車展上幾十個(gè)汽車生產(chǎn)商也展示了他們的下一代渦輪增壓汽車，車型涵括從入門級(jí)到中級(jí)以及豪華級(jí)的柴油車、汽油車和混合動(dòng)力車。行業(yè)報(bào)告預(yù)測(cè)，在未來五年內(nèi)將生產(chǎn)2億多輛渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。報(bào)告還顯示，目前北美市場(chǎng)渦輪增壓車的份額僅為23%，到2020年則將攀升到39%。

渦輪增壓的特點(diǎn)

有些人可能想知道機(jī)械增壓和渦輪增壓之間的區(qū)別是什么。簡(jiǎn)單的說，機(jī)械增壓是皮帶驅(qū)動(dòng)的，與引擎轉(zhuǎn)速是完全同步的。本文所指的渦輪增壓則是利用廢氣來做這項(xiàng)工作。

那這其中的區(qū)別是什么？要了解渦輪增壓引擎，我們還需要對(duì)燃燒過程有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。我們都知道燃燒過程：進(jìn)氣、壓縮、動(dòng)力、排氣。我們通過燃料的燃燒量來確定獲得了多少動(dòng)力。最佳的空氣燃料混合比是14:1。這就是常說的化學(xué)計(jì)量比。如果我們運(yùn)行活塞運(yùn)動(dòng)來完成所有的進(jìn)氣工作，那么我們將能通過加注燃料得到一定體積的空氣，以達(dá)成一定的混合比例。但是，如果我們把更多的空氣推入到氣缸內(nèi)，我們可以通過添加更多的燃料，以獲得更高的燃燒功率。這就是渦輪增壓器的作用所在。

渦輪增壓器是考究的簡(jiǎn)單設(shè)備。通過排氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱廢氣直接進(jìn)入渦輪機(jī)，轉(zhuǎn)速高達(dá)28萬rpm。渦輪采用壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)方法，迫使更多的周圍的空氣通過發(fā)動(dòng)機(jī)�？諝獗晃�入并通過壓縮機(jī)，空氣的壓力增加。然后，通過冷卻熱氣以增加其密度，并發(fā)送到進(jìn)氣歧管。在那里，空氣被直接發(fā)送到燃燒室和燃料混合，或者燃料已經(jīng)提前被注入到燃燒室。

渦輪增壓器應(yīng)用于重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)有一段時(shí)間。它們?yōu)槊總�(gè)汽缸提供額外的空氣，實(shí)現(xiàn)更大的功率輸出。事實(shí)上，幾乎所有的移動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)都在一定程度上依賴渦輪增壓。

如今，可以看到更多的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)開始應(yīng)用渦輪增壓器，特別是燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，迫使汽車制造商采用更小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)果就是功率輸出降低。然而，渦輪增壓可以提高功率，這將有助于提升性能，卻對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性沒有大的損害�；裟犴f爾表示：總而言之，與非渦輪增壓車相比，渦輪增壓柴油車燃油效率可提升高達(dá)40%，而汽油車也可提升達(dá)20%。

最新的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排量大多為1升左右，且燃油直接噴射到燃燒室。通過采用渦輪增壓器，這些發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供更大的馬力，而不損害原有的燃油經(jīng)濟(jì)性。此外，3缸引擎日益受到全球入門級(jí)買家的青睞。由于其高負(fù)荷特點(diǎn)，它們?cè)诤艽蟪潭壬弦蕾囉跍u輪增壓以提升性能，據(jù)霍尼韋爾預(yù)計(jì)，到2020年3缸引擎汽車年銷售將達(dá)到700萬輛。

但是，這也是要付出代價(jià)的，隨著市場(chǎng)對(duì)渦輪增壓器的期望增加，了解其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油市場(chǎng)的影響，就顯得非常重要。渦輪增壓器涉及的主要問題是支撐壓縮機(jī)和渦輪軸的軸承。

這種軸承暴露在來自驅(qū)動(dòng)渦輪側(cè)熱廢氣體的非常高的溫度下。當(dāng)車輛運(yùn)行，渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熱量被管理得很好。當(dāng)車輛停止，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，但仍有機(jī)油留在軸承中。這部分機(jī)油會(huì)遇到大量的熱量，并被加熱。當(dāng)機(jī)油被加熱后，形成沉淀物留在軸承中，間隙不斷變小從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，這種現(xiàn)象被稱為焦化。

據(jù)業(yè)內(nèi)分析和技術(shù)文獻(xiàn)顯示，焦化的主要原因有：

● 渦輪增壓器軸承殼中形成高溫。

● 使用不適宜在高溫下運(yùn)作的機(jī)油。

● 沒有足夠頻繁地更換機(jī)油。

● 使用具有廣泛粘度范圍的機(jī)油產(chǎn)品；有些人認(rèn)為用來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的添加劑材料導(dǎo)致了焦化。

對(duì)以上原因，大部分人同意前三點(diǎn)，第四點(diǎn)則尚待商榷。

如前所言，渦輪軸承體的高溫肯定是原因之一，在與軸承體周圍的水冷套反應(yīng)后，氣體溫度降低。如果熱量是問題，那么就把熱量移除。

適用機(jī)油的要求

毫無疑問，一款沒法有效解決焦化問題的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油是不會(huì)有機(jī)會(huì)進(jìn)入市場(chǎng)的。早在上世紀(jì)90年代初，克萊斯勒推出了一個(gè)名為氧化機(jī)油模擬試驗(yàn)程序，其與賽萬特公司共同開發(fā)了機(jī)油結(jié)焦傾向的衡量辦法。氧化機(jī)油模擬試驗(yàn)研究氧化和沉積形成的傾向，但是該實(shí)驗(yàn)對(duì)氧化抑制劑的測(cè)試比對(duì)沉積物控制劑如清凈劑更為敏感。

無論是之前的API SJ（ILSAC GF2）機(jī)油標(biāo)準(zhǔn)還是目前最新的API SN（ILSAC GF5）標(biāo)準(zhǔn)都引入了氧化機(jī)油模擬試驗(yàn)的測(cè)量參數(shù)，旨在預(yù)測(cè)機(jī)油的高溫沉淀傾向。

除了有效控制高溫沉淀的添加劑系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油配方中使用的基礎(chǔ)油也是非常重要的。業(yè)內(nèi)渦輪專家熱心推薦的只有合成油。確實(shí)，在這方面合成油具有一些優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗�的化學(xué)成分本身在較高的溫度下更為穩(wěn)定。但是，也有一些傳統(tǒng)的基礎(chǔ)油通過采用合適的添加劑包能發(fā)揮非常好的性能。

此外，定期更換機(jī)油也是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的良好保護(hù)。一旦機(jī)油開始出現(xiàn)沉淀物的先兆——機(jī)油中還沒有完全沉淀的有害物，就很有可能在最高溫時(shí)形成沉積物。定期更換機(jī)油將使有助于保持系統(tǒng)中化學(xué)物質(zhì)的新鮮度和機(jī)油的清潔度。

保養(yǎng)和維修行業(yè)的人員大多認(rèn)為多級(jí)油更容易形成沉積物，并認(rèn)為只能使用如SAE 30的單級(jí)油。其實(shí)只要通過采用更嚴(yán)格的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行改善，多級(jí)機(jī)油也是可用的。

另一個(gè)值得關(guān)注的問題是，超低粘度機(jī)油是否適用于渦輪增壓領(lǐng)域。似乎任何超輕級(jí)別機(jī)油如SAE 0W16，都含有一定比例的合成基礎(chǔ)油，這似乎不會(huì)有問題。在實(shí)際操作中，最好的做法就是在關(guān)閉引擎前，沒有增壓的情況下讓渦輪持續(xù)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行一段時(shí)間，這就相當(dāng)于冠軍馬在比賽后再繞場(chǎng)慢行一圈。

毫無疑問，作為渦輪增壓引擎車輛駕駛員，我們應(yīng)當(dāng)使用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)專用的優(yōu)質(zhì)機(jī)油，并應(yīng)密切關(guān)注車輛的機(jī)油標(biāo)尺。請(qǐng)務(wù)必認(rèn)真查閱車主手冊(cè)以選擇正確粘度等級(jí)和性能類別的機(jī)油。然后，我們就可以安心開車上路，肆意奔馳了！