如何用机油抑制“超级爆震”

金志良

润滑油，主要用于减少运动部件表面间的摩擦，同时对发动机具有冷却、密封、防腐、防锈、清洗杂质等作用。随着发动机技术的飞速发展，为应对日趋严格的环保、排放及节能法规要求，汽油发动机向缸内直喷、涡轮增压、小型化方向发展，同时低惯量涡轮的应用，使得最大扭矩可以在低转速下爆发，达到燃油经济性的同时也获得了充沛的动力。

然而这种涡轮增压直喷发动机在低转速和高负载的情况下容易出现LSPI（低速早燃）现象，这对发动机油也提出了全新的要求。可以说，现代发动机技术对机油的性能要求已经远远超越了我们传统认为的润滑功能，要求机油除了满足传统润滑油的基本功能外，还要适用于现代缸内直喷、涡轮增压发动机技术的严格要求，要求机油能在一定程度上抑制直喷增压发动机的低速早燃问题。

低速早燃俗称“超级爆震”，是汽油机在低速大负荷工况区发生的一种偶发性、间歇性的非正常燃烧现象。发生早燃或超级爆震时，缸内峰值压力甚至可以超过100ba，对发动机危害极大，极端条件下可瞬间损坏发动机。低速早燃的影响因素包括发动机设计、燃烧室积碳、燃油、机油和缸内热点分布等因素，机油是早燃的影响因素之一，通过机油的配方改进可以在一定程度上抑制直喷增压发动机的低速早燃问题。

普遍认为引起发动机低速早燃的机理有油滴诱导理论和燃烧室沉积物理论，油滴理论认为机油和燃油形成混合小液滴，机油降低了混合小液滴的自燃温度，引发燃烧室内混合器提前点火；第二种理论认为燃烧室内的积碳和颗粒物的热点引起点火，燃烧室内的积碳剥落并被燃烧尾气加热成为热点，在下个循环引发表面点火。目前，各主机厂都在从多方面寻找早燃的原因及解决因素，机油是主机厂关注的重要因素之一。

为什么直喷发动机对低速早燃敏感？原因有三点：第一点，缸内直喷将燃油直接喷射到气缸壁，侧置喷油器尤为明显；第二点，涡轮增压提高了燃烧室的温度；第三点，发动机在低转速时让燃油和机油有更多的反应时间来引发自燃。当然，除了机油影响因素之外，也有研究表明辛烷值是早燃的影响因素之一，但据雅富顿的研究结果表明，辛烷值与早燃沒有绝对的对应关系。此外，低的挥发性可能增大早燃倾向，因为大部分的燃油会留在缸壁上与机油混合，还有高的芳烃含量能增加早燃倾向，尽管芳烃是提升辛烷值的组分。

目前业界普遍认为机油中钙盐含量高低直接影响了LSPI，钙盐含量越高，LSPI就会越频繁，然而钙盐是机油清净剂中不可或缺的，同时指出了镁盐清净分散剂不会增加LSPI的频率。钼化合物会降低LSPI的频率，基础油类型和黏度也会影响LSPI，但这些都不如钙盐明显。为应对直喷增压发动机的低速早燃问题，美国API（美国石油协会）计划在2018年发布GF-5+汽油机油规格，在GF-5基础上增加低速早燃测试台架，正是为了解决目前GF-5油品无法胜任直喷增压发动机的性能要求。

目前我国直喷增压发动机发展迅猛，随着该类发动机的普及，也需要对油品进行升级，但目前我国缺少低速早燃测试方法，无法针对油品的升级进行低速早燃性能的测试，因此，建议国内主机厂与油剂公司合作，针对我国OEM需求联合开发低速早燃台架测试方法，为我国油品升级提供有效的评价手段，以提升我国发动机的润滑技术水平。