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    渦輪增壓直噴技術帶來的挑戰

    前 言

    在世界范圍內,對高能低耗的追求驅動著渦輪增壓直噴(TGDI)發動機技術的廣泛應用。在低黏化的趨勢下,潤滑油也在為提升燃油經濟性目標做直接貢獻,而另一方面,這也對潤滑油提出了更高硬件耐久性保護的性能要求。路博潤不斷投入,對TGDI技術帶來的挑戰進行研究,并針對中國市場開發適應中國駕駛環境的TGDI解決方案。

    TGDI技術帶來的挑戰

    與傳統的發動機相比,TGDI發動機的功率密度更高,其機型更緊湊,而動力卻更加強勁。在這種情況下,TGDI發動機的運行溫度更高,工況更苛刻?;羧A德先生在報告中闡述了TGDI發動機給潤滑油帶來的三大主要挑戰:

    第一,煙炱和油泥。由于噴油和燃燒方式的改變,使得煙炱對TGDI發動機而言是一個直接而明顯的挑戰。TGDI發動機中的煙炱會導致機油迅速變稠,粘度急劇上升。不僅如此,噴油方式的改變還帶來另外一個挑戰——燃油稀釋水平增高,從而生成大量的油泥。應對這些新的情況,就要求發動機油有更優異的抗氧化及油泥分散性能。

    第二,低速早燃(LSPI)。相比傳統進氣道噴射發動機,TGDI發動機的一大優勢是結構更為緊湊,可在更大載荷和更低轉速條件下運行??墒?,隨之也帶來了新問題。較高的缸內壓力和較低的運行速度更容易形成非受控的燃燒環境。低速早燃就是TGDI發動機特有的發生于汽缸中的非受控燃燒形式。這一現象與傳統發動機爆震相似,但破壞性更為嚴重。雖然低速早燃與發動機油的關聯尚未明確,但一個主流的理論認為,在壓縮沖程中,當霧化的燃油和機油在燃燒室中被點燃時,會發生低速早燃現象。

    第三,正時鏈磨損。所有發動機最終都會發生磨損,但TGDI發動機的正時鏈磨損得尤其快。由于TGDI發動機固有的特殊條件,竄漏氣會將不完全燃燒產生的顆粒物帶入機油中,從而使得發動機正時鏈可能過早地受到快速磨損。鏈節和銷軸經過這種快速磨損后,正時鏈將會被明顯拉伸,進而影響到其精確正時功能,并將進一步影響發動機的運行,甚至造成嚴重損壞。因此需要機油具有更好的顆粒物分散性能以及恰當的抗磨保護能力。

    中國市場的特殊挑戰

    開發針對TGDI發動機的潤滑油時,需要考慮的因素以及硬件改變帶來的挑戰。此外,路博潤在做本地化油品開發時,還將中國地區所獨有的燃油質量問題一并考慮在內。中國市場上燃油質量參差不齊,不同地區燃油中的甲醇/乙醇含量、膠質含量和重組分含量波動區間較大,這也可能成為TGDI發動機油的額外挑戰。另一方面,主流整車廠如大眾和保時捷已經意識到了中國燃油質量可能帶來的潛在問題,也已經在著手修改他們的油品規范。

    路博潤的配方開發和試驗

    應對上述種種挑戰,路博潤認為,為了滿足TGDI發動機獨特的性能要求,需要結合中國的獨特國情,給出本土化的TGDI發動機專用油品解決方案。

    開發最合適的發動機油需要一整套綜合的方法。路博潤在開發發動機油的過程中涉及了四個領域:新單劑及添加劑體系的開發、配方技術、摩擦學和表面科學、發動機試驗和行車驗證試驗。綜合而科學的開發過程使得路博潤站在中國市場發動機油開發的前沿。

    為了確保即使在極端情況下,發動機油仍然可以運行良好,路博潤在行車驗證試驗中,刻意提升了試驗苛刻度。其中包括刻意在上海中心路段的高峰時段進行路試,以模擬頻繁起停的城市路況;還包括刻意設定在高載荷工況下進行高速公路路試,以模擬高速高載荷的工作條件。

    此外,為了驗證本地化的配方能夠充分應對中國市場的應用要求,路博潤還在該TGDI行車試驗中特意配置了低質量燃油,以應對極端嚴苛的燃油條件。

    路博潤的試驗發現

    在向車輛提供燃油經濟性貢獻的同時,兼顧硬件耐久性保護是在汽車行業高能低耗主旋律下潤滑油需要解決的一個難題。路博潤在發動機試驗和行車試驗中也有一些發現。

    路博潤全球開發的一款滿足福特948B規范的5W-20發動機油,在搭載1.0 TGDI發動機的Fiesta車型上進行的NEDC循環臺架試驗中,顯示出了對車輛0.9%的直接燃油經濟性提升。

    該TGDI發動機油配方在進行本地化開發后,在中國主流TGDI車型上進行了行車試驗。舊油分析結果顯示出發動機關鍵部件只受到低水平的磨損,且在發動機拆解中進一步證實了其對發動機提供的高水平保護。

    總結

    TGDI發動機需要專門針對該發動機設計的潤滑油配方來滿足其獨特的性能要求,與此同時,針對中國市場做本地化油品開發,是潤滑油實現效能和耐久性保護雙重提升的重要途徑。


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