如何用機油抑制“超級爆震”

金志良

潤滑油，主要用于減少運動部件表面間的摩擦，同時對發動機具有冷卻、密封、防腐、防銹、清洗雜質等作用。隨著發動機技術的飛速發展，為應對日趨嚴格的環保、排放及節能法規要求，汽油發動機向缸內直噴、渦輪增壓、小型化方向發展，同時低慣量渦輪的應用，使得最大扭矩可以在低轉速下爆發，達到燃油經濟性的同時也獲得了充沛的動力。

然而這種渦輪增壓直噴發動機在低轉速和高負載的情況下容易出現LSPI（低速早燃）現象，這對發動機油也提出了全新的要求。可以說，現代發動機技術對機油的性能要求已經遠遠超越了我們傳統認為的潤滑功能，要求機油除了滿足傳統潤滑油的基本功能外，還要適用于現代缸內直噴、渦輪增壓發動機技術的嚴格要求，要求機油能在一定程度上抑制直噴增壓發動機的低速早燃問題。

低速早燃俗稱“超級爆震”，是汽油機在低速大負荷工況區發生的一種偶發性、間歇性的非正常燃燒現象。發生早燃或超級爆震時，缸內峰值壓力甚至可以超過100ba，對發動機危害極大，極端條件下可瞬間損壞發動機。低速早燃的影響因素包括發動機設計、燃燒室積碳、燃油、機油和缸內熱點分布等因素，機油是早燃的影響因素之一，通過機油的配方改進可以在一定程度上抑制直噴增壓發動機的低速早燃問題。

普遍認為引起發動機低速早燃的機理有油滴誘導理論和燃燒室沉積物理論，油滴理論認為機油和燃油形成混合小液滴，機油降低了混合小液滴的自燃溫度，引發燃燒室內混合器提前點火；第二種理論認為燃燒室內的積碳和顆粒物的熱點引起點火，燃燒室內的積碳剝落并被燃燒尾氣加熱成為熱點，在下個循環引發表面點火。目前，各主機廠都在從多方面尋找早燃的原因及解決因素，機油是主機廠關注的重要因素之一。

為什么直噴發動機對低速早燃敏感？原因有三點：第一點，缸內直噴將燃油直接噴射到氣缸壁，側置噴油器尤為明顯；第二點，渦輪增壓提高了燃燒室的溫度；第三點，發動機在低轉速時讓燃油和機油有更多的反應時間來引發自燃。當然，除了機油影響因素之外，也有研究表明辛烷值是早燃的影響因素之一，但據雅富頓的研究結果表明，辛烷值與早燃沒有絕對的對應關系。此外，低的揮發性可能增大早燃傾向，因為大部分的燃油會留在缸壁上與機油混合，還有高的芳烴含量能增加早燃傾向，盡管芳烴是提升辛烷值的組分。

目前業界普遍認為機油中鈣鹽含量高低直接影響了LSPI，鈣鹽含量越高，LSPI就會越頻繁，然而鈣鹽是機油清凈劑中不可或缺的，同時指出了鎂鹽清凈分散劑不會增加LSPI的頻率。鉬化合物會降低LSPI的頻率，基礎油類型和黏度也會影響LSPI，但這些都不如鈣鹽明顯。為應對直噴增壓發動機的低速早燃問題，美國API（美國石油協會）計劃在2018年發布GF-5+汽油機油規格，在GF-5基礎上增加低速早燃測試臺架，正是為了解決目前GF-5油品無法勝任直噴增壓發動機的性能要求。

目前我國直噴增壓發動機發展迅猛，隨著該類發動機的普及，也需要對油品進行升級，但目前我國缺少低速早燃測試方法，無法針對油品的升級進行低速早燃性能的測試，因此，建議國內主機廠與油劑公司合作，針對我國OEM需求聯合開發低速早燃臺架測試方法，為我國油品升級提供有效的評價手段，以提升我國發動機的潤滑技術水平。