馬俊杰 高尚志 成海元 潘建考 沈 源 尹建東 王瑞平，2

（1-寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司 浙江 寧波 315336 2-浙江吉利羅佑發(fā)動機有限公司）

引言

機油消耗是傳統(tǒng)內燃機普遍存在的一種現(xiàn)象，特指機油通過缸筒活塞環(huán)、曲通系統(tǒng)及氣門油封進入氣缸，在燃燒沖程中被燒掉，從而引起油底殼機油液面下降的現(xiàn)象，如果機油消耗異常，在用戶的保養(yǎng)周期就低于機油尺下限，甚至引起油壓低報警，影響冷卻和潤滑功能。另外，機油燃燒時會排放出大量有害氣體，造成排放超標，甚至排氣管會冒藍煙，非常影響客戶對產(chǎn)品的滿意度，基于該問題，各大主機廠在產(chǎn)品上市前會進行機油消耗試驗來評價整機系統(tǒng)的機油消耗水平[1]。

影響機油消耗的影響因素比較多，如活塞環(huán)、缸筒變形、曲通系統(tǒng)、氣門油封等，本文不一一贅述，在最近的研究結果表明，機油加注量不同會造成機油初始液面高低不同，也會引起機油消耗的差異，本文主要介紹機油液面高低對機油消耗的影響。

1 機油加注量

機油加注量主要分為兩類，1是臺架試驗過程中的機油加注量；2是整車保養(yǎng)時的機油加注量。在臺架機油消耗試驗過程中，機油加注量可以通過電子秤稱量合適質量的機油進行試驗，一般來說每次試驗可以控制較為準確，但目前主要采用機油標尺來判斷機油加注量，通過液面來判斷加注量會有較大誤差，因為油底殼表面積較大，所以只有加注量偏差很大，才能從機油尺看出差異，另外不同機油溫度，運行后靜置時間不同，機油標尺顯示出來的機油液位高低存在很大差異。另外，由于技術變更，如增加平衡軸技術，會使得相同的加注量機油液面不同，或者相同的機油液面，加注量不同[2]。

整車保養(yǎng)時，機油加注量也是依靠觀看機油標尺的位置來定義加注量，不同人在加注機油時會有很大的加注量偏差。本文的主要研究對象就是機油加注量過多或者過少對機油消耗的影響。

2 試驗工況

臺架機油消耗試驗一般采用國標，工況為全速、全負荷。

本文研究機油消耗試驗工況如表1所示，為了減少試驗周期，提高試驗效率，將試驗時間優(yōu)化為6 h和12 h（國標要求試驗時間為24 h），因為前6 h存在機油稀釋情況，故使用稀釋后的舊機油繼續(xù)運行6 h，相當于總共運行12 h，觀察不同機油液面對機油消耗的影響。

表1 機油消耗量試驗工況

3 機油稀釋對機油消耗的影響

機油稀釋主要發(fā)生的區(qū)域有低溫、低速、小負荷和高溫、高速、大負荷，這2個區(qū)域一個是因為低溫汽油進入機油后不容易揮發(fā)，另一個是因為噴油量大，濕壁風險高，稀釋量較大。

機油稀釋后會導致表面機油消耗變小，因為有部分機油消耗被燃油稀釋給抵消，甚至在某些情況下，機油消耗會出現(xiàn)負值（“機油增多”）。

機油稀釋后的另一個影響因素就是降低機油粘度，同時會造成機油油膜變化，蒸發(fā)性變化，從而在相同條件下機油消耗會增加。

研究發(fā)現(xiàn)，在高速、大負荷，包含機油和汽油的總消耗，如圖1中所示的液體消耗存在先變負后變正的規(guī)律，也就是說油底殼中的液體先增加后減少，達到平衡的時間大約在6 h，6 h后機油消耗和液體消耗基本相當，此時液體中的汽油量基本不變，說明此時汽油稀釋量和汽油消耗量達到平衡，采用舊機油6 h更能真實有效地評價機油消耗水平。隨著機油加注量的增多，汽油的稀釋和消耗的平衡點會后移，使得相同時間的機油消耗和機油液面存在相關性[3]。

圖1 機油耗隨試驗時間變化關系

4 試驗研究

4.1 問題發(fā)現(xiàn)

在大量試驗數(shù)據(jù)研究時，發(fā)現(xiàn)一個奇怪現(xiàn)象，在相同技術狀態(tài)的發(fā)動機進行機油消耗試驗，發(fā)現(xiàn)機油消耗和液面高低存在一定相關性，如圖2和圖3所示。

為了消除發(fā)動機的一致性對機油消耗帶來的影響，采用同一臺增壓直噴發(fā)動機進行專項試驗，為消除偶然性，隨機抽選了3臺發(fā)動機來確定機油消耗和機油加注量的關系，145S發(fā)動機和其他2臺發(fā)動機的活塞環(huán)有一定差異，發(fā)動機技術參數(shù)如表2所示。

圖3 舊機油消耗隨機油加注量變化關系

表2 發(fā)動機基本參數(shù)

圖4 82S發(fā)動機不同液面機油消耗結果

圖5 84S發(fā)動機不同液面機油消耗結果

圖6 145S發(fā)動機不同液面機油消耗結果

4.2 試驗設計及結果

本文共選取了3臺發(fā)動機進行性能試驗，其中2臺用來對比加油量為3 200 g（高液面）和2 700 g（低液面），另外一臺用來對比3 200 g（高液面）和3 450 g（超高液面）；試驗工況采用國標定義的全速、全負荷工況，試驗時間為6 h，機油采用新機油和運行6 h后的舊機油分別試驗。評價參數(shù)采用機油燃油比，圖4、5、6 為試驗結果。

從試驗結果可以看出，在相同的發(fā)動機上機油液面高低會引起機油消耗較大的不同，特別對于新機油，由于存在機油稀釋的情況，機油液面高低代表著機油量的多少，從而代表了機油能夠稀釋汽油的量，隨著機油量的增多，可稀釋的汽油量也越大，從而使得機油消耗變低，甚至在某些情況下，機油消耗會出現(xiàn)負值，但是隨著試驗時間的變長，由于機油稀釋引起機油消耗增多，所以液面過高的情況下，6 h舊機油的機油消耗會高于低液面[4]。所以在正常的機油消耗試驗及整車機油加注的時候，一定要盡可能保持機油加注量一致，否則也會引起機油消耗異常。

不同液面機油檢測結果如表3所示，隨著液面的上升，機油稀釋水平稍有升高，升高幅度約為1%，對于本文研究發(fā)動機加油量約為3200g，稀釋8.57%，約為274 g汽油進入，而2 700 g稀釋7.93%，折算為汽油約為214 g，二者相差60 g，這個是造成機油消耗差異的主要原因。試驗后期（6 h舊機油），隨著試驗時間的增加，稀釋逐漸飽和，機油中進入的汽油量和揮發(fā)的汽油量達到動態(tài)平衡，機油稀釋對機油消耗的影響逐漸降低，機油消耗和機油液面的關系變得弱化[5]。

表3 不同液面機油稀釋結果%

5 結論

通過以上試驗研究可以發(fā)現(xiàn)，直噴發(fā)動機的機油消耗不單由發(fā)動機本體決定，機油的加注量也是一個關鍵因素，不同機油加注量會引起機油消耗的大幅變化。

1）對于6 h機油消耗，機油消耗隨加注量增加而減小，加注量低于標準500 g，機燃比大約增加0.03%，增幅高達67%，如果加注量高于標準250 g，機油消耗為負，機油液面會升高。

2）對于12 h機油消耗或者6 h舊機油消耗，機油液面對機油消耗的影響較小，加注量低于標準500 g，機燃比大約增加0.03%，增幅為27%，如果加注量高于標準250 g，由于前期機油稀釋量過大，后期消耗會明顯上升，機油消耗也會增高，增幅為25%。

3）機油液面過高或者過低均會引起機油消耗的異常變化，建議在進行機油消耗試驗時，機油加注量誤差控制在一定范圍內。同時，在整車保養(yǎng)過程中也要嚴格按照要求加注，以免由于機油加注量的偏差引起機油消耗異常。