關于汽車發動機起動預潤滑技術探析

吳炳興

摘要：隨著經濟的高速發展，我國居民擁有的汽車數量也與日俱增，與此同時，汽車發動機啟動時各運動件的磨損問題也引起重視。最近幾年，技術人員通過在汽車發動機上增加預潤滑裝置來解決汽車發動機的啟動磨損問題。本文通過整理大量的文獻資料和結合工作經驗，分別從啟動磨損機理、啟動預潤滑、機油預熱等方面進行分析，結合汽車發動機實際的使用情況和維修情況，說明該技術現今的研究現狀，以及就發動機啟動預潤滑技術的實際使用過程中存在的問題進行分析，并對相應措施提出改進方案。

關鍵詞：汽車；發動機；啟動磨損；預潤滑

隨著我國經濟的快速發展，人均物質生活水平顯著提高，汽車作為人們日常出行的主要交通工具之一，走進了千家萬戶，在促進經濟發展的同時，也為汽車生產制造行業帶來了廣闊的發展前景。汽車由于內部結構較為復雜，所以很容易受到客觀因素影響，其中發動機作為汽車的”心臟”，主要是為汽車提供動力支持，在長時間運轉下可能造成不同程度上的磨損問題，這就需要在發動機上安裝預潤滑裝置，以此來緩解發動機運轉中帶來的機械磨損問題。

一、汽車發動機啟動磨損機理的研究

1、分析發動機啟動磨損的具體形式

汽車發動機啟動的形式有兩種，冷啟動和熱啟動。冷啟動是指發動機停機之后散熱很長時間，當內外部溫度相同或者溫差不大的情況下啟動。這種情況下，由于發動機的內部的溫度較低，會使得機油的粘度低，內部摩擦阻力增加，從而造成啟動困難。與此同時，因泵送性變差，而形成的機油膜遲緩，分子機械的磨損增加，嚴重的時候會導致機械故障。而熱啟動是指當發動機停機之后散熱時間不長，內部溫度還很高的情況下再次啟動發動機。對比冷啟動，熱啟動形式啟動會較快，但是由于熱啟動的時候各個運動機件的溫度很高，表面的機油粘溫性和粘附性變差，不能很好的附著在運動機件的表面，使得分子機械摩擦嚴重。

2、研究發動機啟動過程和磨損的過程

較多文獻資料認為汽車發動機的預熱啟動主要由四個過程組成，分別是曲軸由靜止的狀態變到必須的起動轉速，保持這個起動轉速到達發動機開始啟動，機油從底部進入泵中，通過油道到達各個部件的表面，最后是發動機冷卻系的水溫達到正常工作溫度。目前，部分研究資料認為在這四個過程的啟動磨損主要發生在暖機的過程中，但是，另外一部分研究資料又認為發動機啟動磨損分為兩階段，一是起動磨損階段，二是暖機磨損階段，而起動磨損主要集中在第一階段。

3、探究發動機熱工況

汽車發動機冷啟動時的機熱工況，可以從環境溫度、發動機中冷卻水的水溫、機油溫度以及機油粘度和機件磨損等多角度來進行探究。當汽車發動機啟動時，周圍環境和發動機溫度的溫差較大或者外部溫度較低時，處于冷啟動形式，溫度低導致機油粘度較大，使得泵送性較差，最終導致運動機件的磨損較嚴重。

跟冷啟動相比較，熱啟動的磨損要少一些，但也不可忽視。熱啟動形式下，一般認為汽車發動機的內部溫度越高，機油的溫度就會越高，老化速度也會加快，而機油的濃度會變稀，從而導致汽車發動機的積碳情況嚴重。在這種情況下，發動機潤滑條件惡化，就會使得運動機件的磨損加劇。有科研人員研究發現，熱啟動的時候，汽車發動機運動機件也存在著“干摩擦”或者“邊界潤滑”的狀態，這種狀態導致運動機件的磨損更加嚴重。

二、汽車發動機啟動預潤滑技術研究

1、預潤滑技術的理論研究

摩擦理論中說明，兩個固體物體發生相對運動的時候一定會發生摩擦，摩擦就會產生熱量，熱量消耗就是所謂的磨損。特別是在無任何潤滑條件下，摩擦所產生的磨損更為嚴重，所以可以對運動機件增加潤滑來減小磨損。

2、預潤滑技術的實際應用

目前國外發動機預潤滑技術的研究和應用起步較早，而我國的汽車發動機預潤滑技術則起步較晚。筆者通過查閱大量文獻，將相關的專利研究進行以下的分類：

（1）起動機驅動式。這種潤滑裝置是在發動機啟動機電曲軸的換向器一端加了一個機油泵和控制電路，為運動機件摩擦提供相應的預潤滑機油：

（2）獨立電機驅動式。這種潤滑裝置最大的特點是它不使用啟動機作為動力源，而是新加了一個獨立直流電機來支配機油泵；

（3）儲能式。這種預潤滑裝置與其他裝置的區別在于，其并不是增加機油泵或者電動機，而是在發動機主油道上加一個電控式壓力機油儲能器；

（4）手搖泵式預潤滑裝置。這種預潤滑裝置和汽車發動機原潤滑油的油路并聯，但是缺點是需要借助人力，比較費時費力。

三、汽車發動機啟動預潤滑技術存在的問題與相對應的改進措施

1、針對預潤滑控制中沒有預潤滑起動阻止控制的問題

大多數研究文獻資料只是介紹如何對汽車發動機進行預潤滑處理，卻很少提及如何避免無潤滑起動發動機。筆者在阻止發動機無潤滑啟動時，認為應從機油壓力開關的角度出發，使其作為參數來進行無潤滑起動阻止控制電路的研究。

2、針對預潤滑控制中沒有預潤滑起動阻止解除控制的問題

筆者認為需要增加一條無潤滑啟動阻止解除電路，這樣遇到緊急情況需要立即啟動發動機的時候就可以進行直接的控制。而不是從先進行汽車起動器預潤滑的程序走起，避免緊急情況的發生。

3、針對預潤滑與機油預熱的連鎖控制的問題

目前的預潤滑技術主要是建立在“機油良好的流動性”和“泵送性良好”的基礎上，只有符合這兩點的基本要求，才能很好地進行汽車發動機啟動預潤滑，但是筆者發現目前這兩點的研究基本是分離的，所以加強以機油溫度開關作為主要控制參數的“機油預熱-起動預潤滑-啟動”的連鎖控制的研究。

4、針對預潤滑和機油預熱技術的應用范圍

目前汽車發動機的預潤滑技術主要集中針對大排量發動機的研究上，應該擴展其在柴油發動機、寒冷地區的發動機等多種發動機上的應用，使其應用范圍擴大。

5、光譜分析在預潤滑技術中的應用

有一些研究表明發動機的磨損情況可以通過油樣中某種元素磨粒的多少來監測，所以可以采用光譜分析等來對汽車發動機預潤滑技術進行研究。而傳統的預潤滑技術的對比分析還是采用磨損量測量的方法，這種方法相比較光譜分析等方法來說誤差大。

四、總結

綜上所述，發動機預潤滑技術可以提高發動機潤滑的可靠性，同時縮短發動機的維修周期，延長發動機的使用壽命，可以說其對于汽車發動機具有深遠的意義。