优化机油加热方式,应对“真实世界”驾驶挑战
发布时间:2017-02-21   作者:Stuart Birch
  • 加热时间的重要性:图表显示了使用欧洲三大发动机进行模拟WLTP(全球统一的轻型车辆测试程序)周期测试结果
  • “通过电子控制油底壳内的机油量,根据外部需要的量来进行加热而不是全部。” Nexcel总工程师 Oliver Taylor表示。
  • Nexcel润滑油模块已经成为阿斯顿·马丁的标配,同样的,这一概念也已经被运动到其他乘用车、轻型及重型卡车及设备之中。
  • Nexcel机油模块被放置在发动机舱,更换一下仅需90秒。
  • 加热时间的重要性:图表显示了使用欧洲三大发动机进行模拟WLTP(全球统一的轻型车辆测试程序)周期测试结果

为了应对新的“真实世界”驾驶挑战,汽车厂商必须拿出新的发动机润滑系统,优化车辆发动机的性能,其中快速预热就是大家关注的重点之一。英国政府的一项近期调查显示,如今,英国民众开车出行的平均行程已经缩短至22分钟,大约在12公里左右,其中绝大部分均集中在市内区域。除了英国,世界其他地区民众的用车特点也呈现出类似趋势。很显然,由于行程本身相对较短,这就要求车辆必须实现快速预热,从而降低排放、提高燃料经济性、加快车舱制冷制热速度,并降低维护保养需求。

 

专家指出,事实上,机油加热时长对发动机预热的效果有很大影响。

 

“机油的真实热容其实远远高于其他发动机元件中使用的金属材料,很多人可能想象不到这一点。”嘉实多(BP Castrol)首席工程师Oliver Taylor表示,“减少3L机油(约2.6kg)的节能效果大约相当于车辆减重6.4 kg铝,或近12 kg的铁。这个角度来看,减少润滑油的用量明显可以加速发动机的预热。”

 

减少油底壳中的机油

 

在汽车冷启动阶段,发动机的内部摩擦很大,这是产生油耗和排放的主要原因,而且还会极大地拉低车辆在整个行程中的平均燃油经济性。Taylor解释说,在新的WLTP测试循环下,目前最常见的发动机可能不得不消耗相当比例(有时可能高达20%)的燃油,仅仅是为了对发动机的金属部分、冷却剂和机油进行加热。

 

为了适应如今大部分民众的用车特点,发动机必须保证启动阶段的机油量。此外,除了保证润滑系统内的机油(比如油道用量等)足量之外,油底壳内也必须保证有充足的润滑油,这样才能确保发动机在长时间的高速运转下可以充分排气,并达到延长机油换油期的目的。

 

此外,由于当今市场对发动机尺寸的要求越来越高,厂商不得不在机油中增加更多添加剂,从而提高小尺寸发动机的效率。很显然,机油成分越复杂,机油预热就必须迎接越多挑战。Taylor表示,添加剂可以“提高机油粘度、防止机油无限制稀释,但同时保证基础油不会过于粘稠。”他告诉《汽车工程》杂志,通过电子手段控制油底壳中的机油量,可以让发动机启动时无需再加热如此大量的机油。

 

嘉实多的测试表明,对于一款2.0L的高增压直喷汽油发动机而言,借助油底壳的机油喷洒来润滑曲轴系统,发动机油路中的机油用量最少可以减少2L,这可以有效降低车辆的寄生阻力或风阻,从而在大多数情况下降低车辆排放,并提高燃料经济性。

 

嘉实多表示,厂商可以选择将机油存放在Taylor口中一个位于发动机外的“智能容器”中,这有利于控制管理机油中的关键添加剂。Nexcel就是嘉实多推出的一种电子控制密封型机油存放解决方案。Taylor表示,Nexcel可通过一个对接系统安装在车辆的发动机舱内,整个过程非常简单,90秒内就能完成快速换油。

 

管理机油添加剂

 

Taylor坚称,由于可以解决车辆起步阶段的复杂热管理问题,未来这种独立的密封型可替换机油模块将获得更大的市场。此外,Taylor和他的同事还展示了一份2016年SAE技术论文中针对机油加热对CO2减排效果影响的调查结果(http://papers.sae.org/2016-01-0892/)。

 

Taylor解释说,Nexcel系统同时适用于干式或湿式润滑系统,该模块可保证发动机的机油量充足、满足上油需求,并同时确保模块内仍有机油剩余。Taylor表示,“这种作法可以大幅减少流动在润滑循环中的机油量,从而减轻发动机加热机油的负担。”

 

据Taylor介绍,机油中的添加剂可以维持机油的润滑效果,从而延长车辆换油期。目前常见机油中的添加剂成分大约占总重量的15%。然而,添加剂的高粘度会让基础油更加粘稠,这并不利于降低发动机摩擦。Taylor解释说,Nexcel模块可以帮助设计师“控制管理机油内的添加剂成分,允许每一部发动机都能用上经过专门调配的‘定制’机油”。

 

Taylor表示,“这样一来,我们就可以借助机油的定制化调整,更有针对性地降低发动机摩擦,这种作法非常有吸引力,而且成本很低。”

 

到目前为止,嘉实多公司仍对相关技术细节三缄其口,但Taylor表示,公司正在研发一种“基于全新化学成分”的新技术,可在换油间隔之间主动动态控制润滑油的质量。Taylor表示,“这些技术可以一起发挥作用,在整个机油使用期内保持润滑油成分的稳定。”他认为,未来的车辆发动机均将使用经过专门优化的定制机油配方,而嘉实多的努力可以让这一天尽早到来。

 

Taylor表示,“由于封闭系统的特点,Nexcel系统中的机油成分可以保持相对稳定的状态,从而保证发动机可以一直使用理想的机油,而这可以让发动机在轴承负载、最高工作温度或可靠性等方面发挥更大的潜力。”他说,“由于可以在机油的使用期内有效控制机油的质量,厂商其实可以利用这种有力工具,进一步发挥发动机的潜力,缩小发动机的尺寸,并提高发动机效率。”

 

该技术有利于机油回收利用

 

由于不同车辆使用的机油等级不同,回收的机油很有可能受到其他不同等级油品,甚至完全不同成分油品的污染,因此二手机油的收集和管理非常复杂,需要进行大量工作。嘉实多公司的可持续发展总监John Ward-Zinski表示,回收机油的二次精炼其实很难实现,因而大部分的回收机油会直接被当作燃料使用。然而这种作法有很大弊端,不仅效率低下,而且可能会给环境带来不利影响。

 

“在二次精炼之前,保证回收机油不受污染非常重要。”Ward-Zinski解释说,“英国石油公司的研究表明,42L原油仅能生产大约0.5L润滑油,但相同数量的回收机油,则可以提炼大约34L润滑油,不过这有一个前提,那就是必须避免回收过程中的交叉污染。”

 

Ward-Zinski表示,如果使用独立密封系统就完全没有这方面的问题,因为“在二次精炼之前,各类机油都仍分门别类地呆在各自的密封容器内。”

等级

打分

  • 2分
  • 4分
  • 6分
  • 8分
  • 10分

平均分