嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

拋開學者和工程師寫論文、報告的套路,隨性的和大家聊聊低溫天氣以及極端低溫天氣對各種車輛發動機的影響。通篇瀏覽可能需要花3-5分鐘,細讀要10分鐘左右吧。希望時間有所值。

下圖是一張今年1月份的最低天氣預報圖,半壁以上的江山都處於0度以下,越往北氣溫越低的厲害,在我們的雞冠與尾巴最低溫度往往超過-40度。在東北地區,寒冷天氣通常會從11月份持續到來年的4月。有的地方寒冷天氣更長。

嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

在這些地區的車輛,承載了我們的出行,保障著我們的安全:不打滑失控—EPS、雪地胎/四季胎、防滑鏈等配置不能少;不被嚴寒凍傷—空調系統是不是強勁、門窗是否漏風等;最重要的是不要半路拋錨…

這一切的前提是,你的車在經過一夜嚴寒徹骨、凍透之後能否可靠的點火、可靠的運行。曾看到一個評論說“冬天只要車輛能正常啟動,不管啟動幾次,都不應該算質量問題”雖有點誇張,但有時也感同身受。

現在的汽車主機車在研發時必不可少的一個環節是冬季試驗:標定匹配——啟動性能的標定是最基本,除此還要進行駕駛性標定,等等不一列舉。可靠性驗證——標定的差不多,道路適應性試驗也是不可少。這些試驗都是挑最寒冷的地區進行,漠河,主機廠的試驗人員是這裡的常客。

嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

除了漠河,低溫環境倉也是驗證的一大陣地。車企要麼自己建要麼委託中汽院等有環境倉的企業進行一些驗證。

牛B一些的企業,比如諮詢公司AVL等(國內主要的主機廠幾乎都有和AVL有過合作開發業務)在燃燒系統開發階段可能就會考慮低溫冷啟動等問題,圖片中是一臺光學發動機冷凍到-7°進行一些開發(噴油、燃燒、混合氣組織等)。國內主機廠,幾乎都已經建成光學發動機或正在建設的路上,但至於用的怎麼用、產生了什麼樣的效益,那就是冷暖自知了。這裡就不多加揣測。

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回到我們的主題,低溫天氣對發動機的影響。希望通過以下一些圖片希望能夠讓你更加的瞭解,低溫下我們發動機燃燒室內(簡稱缸內)的故事。

自然吸氣發動機:汽油噴在冰冷的進氣歧管上,沒有足夠的溫度讓我們的汽油吸熱蒸發,只能靠汽油本生的理化特性,自我揮發。氣門打開後,我們的燃油可能是成股的流進氣缸,氣門、缸壁、活塞頂部到處都是液態燃油…從汽油蒸餾曲線示意圖來講,我們的冷啟動性能與我們用的燃料是關係最大的,中石化、中石油其實應該為低溫啟動問題等承擔一部分責任,誰讓你家的油低溫特性不咋地。

嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

缸內直噴發動機:情況可能也好不到哪裡去,甚至會更慘。高壓燃油噴入缸內後,燃油直接撞擊壁面,雖然高壓噴射的油滴更加細小,某種程度上有助於蒸發,但是也要有熱量供吸收啊,所以GDI往往會配更高的壓縮比,使得壓縮階段能產生更高的溫度(純歪解,看官不要當真,高壓縮比主要用於提升熱效率)…

嚴寒的畏懼與不懼:聊聊低溫與發動機的那些事

現實情況就這樣,缸內很惡劣。後面就要看發動機著火後機油溫度、水溫的上升快慢,這也是各家功底的考校。

我們不妨做幾個假設:

假設1:冷縮的效果很好、熱漲效果一般

假設2:低溫情況下機油粘度大,機油壓力一直高壓狀態,pcj在使勁噴機油(pcj目的:潤滑冷卻活塞、但飛濺的機油很多都在缸壁上)

假設3:車輛每次開5km/10min用車完事。堵一堵也就20min

如果假設都成立,都會有哪些不良結果呢?

根據假設1,冷縮效果好,會使缸壁與活塞/活塞環間隙加大,密封效果變差。也就是說燃燒室和下面空間連通 。

根據假設1/2:機油跑到缸壁上來,間隙大了機油和汽油相遇約會的機會增多。液態燃油直通油底殼也不是什麼難事了。

根據假設3:你的愛車還沒暖和,你又要讓它透心凍。

這些結果意味這什麼:機油可以上去,自然汽油也可以下來。而且還有一點沒說的,我們汽油燃燒後什麼成分含量最多?H2O,部分的水汽遇到冷的部位是要產生水滴的,水與汽油、機油三角關係從這裡開始,愛恨交纏。

“愛就像那一把火”,寒冷的冬天,缺的正是這把火。溫度夠了,水汽、汽油也就勞燕分飛了。而我們車輛發動機最佳的水溫、機油溫度一般控制在90°C/100°C左右,也是隻有在這個溫度範圍,在低溫狀態下混入機油中的汽油、水分才能蒸發並通過曲通系統再進入燃燒進行燃燒以及排走。

所以,最後一段忠告說與我們廣大寒冷地區的朋友們:請愛護的你的愛車,冬季如果長期短途駕駛,不管您的愛車是自然吸氣發動機還是缸內直噴發動機,都請跑一跑高速,半個小時-1個小時。1週一次或2週一次,這是對您愛車最大的關懷。

備註:本文所有圖片來源於公開發表的新聞、照片、文獻等,如有冒犯還請海涵。


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