10.16638/jki.1671-7988.2018.16.086
缸内直喷发动机机油增多的原因分析及解决措施
刘金翠
（新乡职业技术学院，河南新乡453000）
摘要：文章分析了缸内直喷发动机机油增多现象产生的原因及发动机机油增多的危害，重点从发动机结构设计、热管理策略、控制策略优化等几个方面，提出了解决发动机机油增多的技术措施，为缸内直喷发动机的发展指明了方向。
关键词：缸内直喷；机油增多；湿壁量
中图分类号：U462.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)16-238-02
Cause analysis and solutions of engine oil increasing in direct injection engine
Liu Jincui
( Xinxiang V ocational and Technical College, Henan Xinxiang 453000 )
Abstract: the paper analyzes the cause of the oil increase in the cylinder direct injection engine and the harm of the engine oil increase. The technical measures to solve the engine oil increase are put forward from several aspects, such as the design of the engine structure, the strategy of heat management, the optimization of the control strategy and so on, which indicate the development of the direct injection engine.
Keywords: direct injection; oil increase; wet wall
CLC NO.: U462.3 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)16-238-02
引言
机油增多是指汽油及没有完全燃烧的汽油等混入机油，使机油增多、粘度下降，导致机油提前报废的现象[1][2][3]。目前，缸内直喷发动机都在不同程度上存在机增多的现象，如果机油增多严重，不仅会使机油性能变差，而且将会使发动机存在很大的安全隐患。如东风本田汽车有限公司由于发动机设计原因导致机油增多，在2018年5月16日宣布召回部分思威（CR-V）汽车[4]。
因此，对缸内直喷发动机机油增多问题进行更加深入的研究具有重要的实际应用价值。
1 机油增多的原因分析
（1）由于缸内直喷发动机工作时爆发压力高，因此在其工作时高压混合气会将一部分没有燃烧的混合气和汽油通过活塞环间隙压入曲轴箱，造成机油增多。
（2）汽油在喷入气缸的过程中由于撞到气缸壁或蒸发不及时，在气缸壁上形成一定厚度的油膜，活塞在做往复运动时，油膜沿缸壁流入曲轴箱，造成机油增多。
（3）活塞、活塞环及气缸壁配合间隙不恰当，使活塞与气缸壁之间的间隙增大，导致密封效果变差，从而使汽油流入曲轴箱，造成机油增多。
（4）喷油器异常喷射，包括二次喷射、间歇喷射和泄露等，使气缸内存在大量汽油来不及蒸发燃烧，而直接进入曲轴箱造成机油增多。
2 机油增多的危害
2.1 燃油消耗量增加
首先，由于大量没有燃烧的汽油和可燃混合气进入曲轴箱，造成燃油的浪费；其次，由于机油中混入汽油，使机油变稀，造成发动机的润滑性能变差，摩擦损失增加。这些都会使发动机燃油消耗量增加。
作者简介：刘金翠，（1982-）女，硕士研究生，讲师，研究方向：汽车发动机。
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刘金翠：缸内直喷发动机机油增多的原因分析及解决措施
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2.2 发动机的使用寿命和可靠性降低
由于机油变稀，发动机油道中的机油压力下降，各摩擦副润滑表面无法建立稳定油膜，使发动机内部运动零件磨损加剧， 严重时甚至造成拉缸和烧瓦。由于机油中混入大量的汽油，在高温工作环境中还有可能会发生爆炸的危险。 2.3 发动机动力降低
由于摩擦损失增加，使发动机机械效率降低；气缸内汽油和可燃混合气的泄露，造成参加燃烧的混合气减少，从而使平均有效压力降低。这些也会使发动机动力下降。 2.4 可变正时机构响应滞后
对于依靠液压油驱动的可变正时机构，当机油机油中混入汽油后，由于机油变稀，油压降低，从而使可变正时机构的执行机构响应滞后，造成进、排气门正时偏差， 影响发动机的整体工作性能。  2.5 排放性能恶化
发动机机油增多通常伴随着汽油碰撞气缸壁，这些壁面附近的燃油由于火焰淬熄无法完全燃烧， 使排放中的有害物质HC 和碳烟颗粒增加，排放恶化。
3 机油增多的解决措施
进入机油的汽油量与蒸发的汽油量之差，即是发动机曲轴箱中的机油的增多量。凡是能减少燃油湿壁量和燃油蒸发量的因素均能减少机油增多[3]。可以通过改善发动机气缸、活塞配合尺寸、发动机热管理、缸内气流运动形式、喷油控制策略等方式来有效减少缸内直喷发动机机油增多。 3.1 改善发动机气缸、活塞配合尺寸
为了减少机油增多，发动机的气缸、活塞、活塞环配合尺寸及间隙要设计合理，活塞环的端隙、侧隙、背隙及张紧力要适当。活塞环的张紧力大小会直接影响气缸的密封效果。如果张紧力太小，会使气缸密
封不严，造成严重的混合气泄露，使汽油流入曲轴箱，造成机油增多；而张紧力太大又会增大摩擦力，造成机械损失，因此活塞环张紧力应该综合考虑各方面因素，选取合适的数值。 3.2 完善发动机的热管理策略
缸内直喷发动机热管理策略会影响到冷却液和机油的温度。从而影响整个发动机的温度分布。其中燃烧室与气缸壁附近的温度分布对汽油蒸发的影响更为明显，因此也会影响到发动机机油增多量。
此外，发动机热管理系统还要考虑到地区气候的差异性，我国南北地区温差较大，汽车发动机在南方和北方的工作特性也不相同，应把外界温差共同考虑在内。如本田CR-V 发生机油增多的案例，以东北地区居多，而南方很少。 3.3 选用更好的缸内气流的运动形式
缸内气流运动可以加速汽油颗粒与气缸壁油膜的蒸发，减少汽油湿壁量，从而降低机油增多量
［5］
。
发动机不同的进气道形式，会使混合气在气缸内形成不同的气流运动。图1是不同气道类型下发动机的燃油湿壁量[6]。发动机缸
图1  不同气道类型下发动机的燃油湿壁量
由图1可以看出，采用双切向进气道的发动机，气缸壁和活塞顶的湿壁量最小，采用双螺旋进气道的发动机湿壁量最多，采用切向螺旋组合进气道的发动机湿壁量介于两者之间。不同的组合进气道会使气缸内产生不同的气流运动。其中双切向进气道主要产生强滚流运功；双螺旋进气道主要产生强涡流运动；而切向螺旋组合进气道则综合了两种气流运动。因此，可以产生滚流运动的双切向进气道可以更有效地减少缸内直喷发动机的机油增多。 3.4 改善喷油控制策略
改善喷油控制策略主要从两方面考虑：一是将缸内单次喷射改为缸内多次喷射；二是调整喷油正时。将缸内单次喷射改为多次喷射之后，每次的喷油量应相应减少，这样可以使燃油湿壁量相应减少；另外，减少主喷时刻内的喷油量还可以降低急燃期的压升率，并降低燃烧爆压，从而减少由于缸内爆压过高而窜入曲轴箱的混合气量，降低机油增多量[2]。  3.5 其它方面
除了上面几方面之外，喷油器在气缸内的安装角度、燃油的品质、司机的驾驶习惯等因素也会在不同程度上影响机油增多量。
4 小结
机油增多是目前缸内直喷发动机面临的一个普遍问题，是制约缸内直喷发动机发展的瓶颈。要解决这一难题，需要从发动机整体结构、燃油喷射方式、进气流动形式、燃烧及热控制等多方面全方位考虑，只有这样才能在控制发动机机油增多的同时，获得良好的动力性和经济性。
参考文献
[1] 信曦，丁宁，张小矛.二次喷射对直喷增压汽油机油气混合与燃油
湿壁影响的研究[C].中国内燃机学会年会论文集,2013.
[2] 张元东，刘胜利.发动机机油稀释原因分析及预防措施[J].内燃
机,2012(2):57-60.
[3] 张子庆，杨友文，王旻，龙悦.缸内直喷发动机机油稀释解决方案研
究[J].上海汽车2016.
[4] www.honda/news/detail.php?id=20180516_01. [5] 王宇，高定伟.VVT 和SOI 对GDI 汽油机机油稀释的影响[C].中国
内燃机学会学术年会论文集,2013.
[6] 张小矛，丁宁.不同组合进气道对直喷增压汽油机机油稀释的数值
研究[C].中国内燃机学会学术年会论文集,2012.