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深度 | 原地热车真的不需要吗?

[导读]予墨坚持认为,汽车在冷机启动时,为了润滑更好的完成,为了汽车具有更加持久的良好性能状态,需要原地热车1分钟左右。

开车到底要不要原地热车的话题,年前再次被炒起来。各路观点众说纷坛,如《芈月传》四方馆里一样热闹。但热闹归热闹,理由不够充分的辩说,对普通人来讲,却只能让其更摸不着头脑。公说公有理,婆说婆有理,最后不知道谁有理。

从春节前一个月,予墨就在收集资料,逞着放假时间充裕,好好整理了一番。如果你着急看结论,导语已告诉你,转发一下你就可以退出了但如果你想明白个为什么,那还是慢慢读完这近5000字吧。

废话少说,让我们先把正、反方的观点摆一摆。

支持原地热车派:

腾讯汽车在2014年12月22日有一篇文章,题为《冬季每天都热车你的操作方法正确吗?》这篇文章的前半部分提到:

车子经过长时间停放,发动机内的机油又流回发动机下部之机油底壳内。因此点火后,发动机的上半部是处于没有机油缺乏润滑的状况,大约要在发动后30秒左右,才会因机油泵浦的运转而将机油运送到发动机最需要润滑的活塞、连杆及曲轴等部件。

冷车启动一分钟内发动机转速就会有明显的回落,所以,如果您连这短暂的一分钟都不愿意等,大脚油就走,那无疑是在加剧发动机机件的磨损,短时间内可能不会造成严重问题,但长期这样就会使发动机“折寿”了。

这篇文章的主旨是汽车长时间停放,机油回到油底壳。因此在冷启动的最初30秒到1分钟的时间,发动机润滑情况不好。

题外话:这篇文章的观点我虽认同,但其表述有很多不准确之处。比如「发动机的上半部处于没有机油润滑的状况」,发动机的润滑没有上下半部的说法。下半部曲轴上的轴承,也是依靠压力润滑的。另外,活塞的润滑一般靠的是飞溅润滑,不是压力润滑;连杆和曲轴不需要润滑,需要润滑的是连杆轴承和曲轴上的轴承。

后来我发现腾讯这篇文章也是东拼西凑的,有些段落在2013年的其他文章中就已经一字不差的出现过了......

《驾驶园》杂志2013年第七期,有一篇题为《发动机磨损与养护》的文章中提到:

美国著名工程师罗勃特在《永远驾驶它》一书中列举了造成发动机磨损的五大原因,其中第四条是冷启动干摩擦。文中说,美国通用汽车公司的研究表明,当汽车发动机停转4个小时后,所有在摩擦界面上的润滑油都将回流到润滑油箱中。

这时启动发动机,由于油泵还来不及将润滑油打到各润滑部位,短时间内会产生周期性润滑丧失的干摩擦,从而造成发动机严重的异常强磨损。这种强磨损是润滑油根本无法解决的。另据有关研究指出:这种强磨损占发动机总磨损的70%以上。

这篇文章很显然还是论述在冷启动阶段的干摩擦磨损问题。不过它也提到,这种干摩擦强磨损是润滑油根本无法解决的。言下之意,只要是冷启动都有干摩擦磨损,而这种磨损占到发动机总磨损的70%以上。另外,还有很多文章指出这个数据是90%。

《公路与汽运》杂志2015年1月刊,有一篇题为《汽车发动机起动预润滑技术研究综述》,文中将发动机的起动磨损分为两个阶段,起动磨损阶段和暖机磨损阶段。

起动磨损阶段是指从发动机起动开始到机油泵以一定的压力将机油送到各运动机件摩擦副表面为止,完成时间需10-30秒。

时间长短与发动机温度高低、蓄电池和起动系的特性等因素相关。该阶段时间虽短,但对发动机造成的磨损较为严重,特别是冷起动时。因为发动机停机时机油温度高粘度低、流动性好、在重力作用下绝大部分机油滑到油底壳,运动机件摩擦副表面仅吸附着一层极薄的油膜。

停机时间越长,油膜越薄、强度越低,此时运动机件处于干摩擦或边界润滑状态,再次起动时,因机油泵与运动机件同时运转而导致机油供应滞后,原本极薄的油膜又被相对运动的机件破坏,从而造成运动机件的严重磨损。

这篇文章探讨的同样是冷启动干摩擦阶段的磨损问题。它期望用电动机带动机油泵,先发动机启动一步,给摩擦表面提供润滑油膜。

以上三篇文章,都提到了一个冷启动阶段润滑不好、干摩擦严重的问题。这其实是过去我一直坚持要原地热车的主要原因。这个阶段,大约是10-30秒。虽然任何发动机的启动阶段都有干摩擦,但是大家可以思考一下,启动后怠速运转OR启动后立刻踩油门(即使发动机不超过2000转)走车,哪个磨损更大?

说完正方的,咱再来看看反方。

反对原地热车派:

年前一篇传播很广的文章,《原地热车大错特错!教授、车厂和专家叫你别这么干了》,文中有一位学院派专家北京警察学院副院长、教授柳实的说法:

过去车辆的结构是低转速,传动式长连杆,所使用的润滑油,是根据不同季节的单级的润滑油。而我们现在的发动机的构造改进了,它是高转速,传动是短连杆,而且润滑油是合成的全天候的机油。那么就不用预热了。

说实话,恕我知识浅陋,这位柳教授给出的理由,除了全天候润滑油我能理解并认为有一定道理之外,其他的理由不知所云。

2016年1月26日,自媒体同行「爱车的诺诺」在之家说客上发表了《“原地热车该不该?”诺诺终于发言了》一文,这篇文章提到的点很多,予墨在这里将着重与之讨论。

文中提到的若干观点,提炼如下:

1、怠速热车超慢;

2、怠速热车积碳多;

3、怠速时发动机控制更粗糙;

4、排放、尾气和环境;

5、机油泵瞬间就能建立压力,机油被送到各个角落,最冷最慢也就是3、4秒的事情。这些地方本身还有残余机油存在,也不会硬生生干磨的。

先说此处最后一点,它是诺诺同学观点与上面支持派的一大分歧之一。机油被送到各个角落,是不是最冷最慢也只需3-4秒呢?这些地方本身的残余机油,是否也不会硬生生干磨呢?对此,我不认同诺诺同学的说法。

美孚部分润滑油品的参数

润滑油在不同温度下的粘度有很大差别,比如上表中的Clean 7500 5W-30 SM/CF,40℃时的运动粘度为62.5,100摄氏度时为10.6,-30℃是多少?动力粘度5950除以密度0.86(这是15℃的密度,-30℃会有所提高)即为运动粘度6918。

这些数据代表了啥大家可以不用明白,但它们表明,在不同环境温度下的冷启动中,润滑油的流动性差别很大,形成完整油膜的时间肯定不一样。如果着车后立刻就走,在低温时磨损肯定更厉害。油压的建立需要时间是一方面,另一方面,还有很多组件依靠的是飞溅润滑。粘度大时,飞溅润滑的效果也要更差。

现今,还有一些新的发动机技术,比如在发动机轴瓦表面增加微米级的油槽,以增加储存润滑油膜的能力,也是为了进一步降低冷启动时的磨损。

标致1.2THP发动机轴瓦表面增加了油槽

但即便如此,在不同地域不同季节,比如香港和黑龙江的夏天,香港和黑龙江的冬天,我坚持认为在润滑性能上是有很大差距的,不可一刀切的认为润滑效果一直很强。

再说积碳问题。热车阶段容易产生积碳,这个观点我认同。但在冷启动中,是怠速更加容易产生积碳,还是着车就走更加容易产生积碳,我认为还存在讨论的空间。发动机在冷机状态下,(走车)需要干的事儿越多,其需要的混合气越浓,这是否意味着更容易产生积碳?

在有关积碳产生的文章中,我们经常看到这样一段话:

怠速时间长,发动机达到正常温度的时间也就变长,汽油被喷到气门背面后蒸发的速度就慢,积碳也由此而生。同时经常怠速行驶,进入发动机的空气流量也就小,这样对积碳的冲刷作用变得也很弱,会促进积碳的沉积。 

而在我看来,冷启动中,进气门还是冷的,喷射在气门背面的油膜难被蒸发,此时就行车,那只会喷更多的油,留下更厚的油膜。我认为,最容易产生积碳的情况,应该是城市中的低速却激烈驾驶,以及热车状态下的怠速情况。经常大油门急刹车,多喷油又不完全燃烧时更容易产生气门背面的积碳。

三说排放问题。国二排放标准中,测试开始阶段有一个40秒的怠速运转阶段,然后再开始进入测试循环。而国三以后的排放标准取消了40秒的怠速,直接进入测试循环。但即便如此,每个测试循环节中,还保留有11秒的怠速。也就是说,国二循环车子启动之前,有51秒的怠速,而国三之后变为了11秒怠速。

国二排放标准前有40秒的怠速预热

之所以取消了40秒的怠速,其原因是40秒后,发动机的三元催化器、机械部件和传感器已有一定预热,对排放控制的要求就低得多。而在日常使用中,排放最高的就是冷启动后的一分钟内。

国内某款车型的排放数据,在启动就开车阶段排放很高。红色为排放值,蓝色为车速。

但从排放数据来看,如果给三元催化器一分钟左右的启动时间,那么它整个行驶过程的排放就会有改善。

但既然如此,为何法规还是取消测试循环的怠速时间呢?予墨认为,这是因为法规是无法规定让每个人都必须要等待一分钟再走的,很多人是着车就走,尤其是夏天。排放标准应该是针对更加恶劣的状况,而不是更简单的状况。

四说怠速时发动机控制更粗糙。这一点我怕是没有诺诺同学专业,因为从字里行间看出来,他以前从事的可能是标定方面的工作。但是,这和我一向的认知并不相符,稳定工况下,是要比变工况更容易控制才对。

除了以上理由,诺诺同学还列举了其他证据。

一,「在德国,车子原地怠速,无论你是热车还是等人,还是车X,警察看到就开罚单!」

实际上,不仅仅是在德国,还有很多国家都不让原地怠速。2014年11月还有一篇传播很广的文章,新加坡出台新政,若非因交通状况,车辆未行驶时,驾驶员让发动机不必要开着,将处以最高5000元新币(约2.4万人民币)的罚款。

但是,我们要明白的是,为什么这些国家不让原地怠速?其主要原因是排放和油耗问题。你在路边停车等人,三五分钟还不熄火,这是对社会不负责任的行为。但是,这却并不是无需原地怠速热车的证据。

二,「汽油发动机的测试环境下探到-30℃。良心厂家设计的发动机,以及选择的机油品质和粘度,在-30℃的环境下,一定是可以立刻正常工作的。」

汽车发动机在做测试时,所谓的正常工作,是指什么状态呢?我查了一下国标《GB/T12535-2007 汽车启动性能测试方法》,里面提到的最低标准是启动机拖动30秒,发动机就能启动即属正常工作。常温是拖动15秒能启动就算正常工作了。当然,这个标准是推荐标准,同时也基本是最低标准,但是,我觉得「在低温时能正常工作」,也并非是不用原地热车的论据。

三,「低温测试,得表扬一下瑞典人。除了通行的发动机低温测试,Volvo还有追加的变态测试:-30℃,发动后立刻全油门,把发动机轰到最大转速(断油转速),维持一段时间,重新冷却后,再做。重复好几次(标准涉密,就含糊一点)。这种酷刑测试结束后,拆解发动机,逐个零件检测,无异常磨损才算设计通过。」

「无异常磨损」是指什么情况?是指和常温启动或者热机启动相同标准的磨损么?如果是,那是不是意味着,沃尔沃的发动机技术,已经能够解决在本文中提到的冷启动中润滑油也无法解决的「干摩擦」问题了?如果不是,那是不是说,「无异常磨损」也是比正常磨损更严重的磨损?

综上,我觉得诺诺同学文章中的很多观点和结论,都还有值得探讨的地方。

除了以上文章所提到的,反对者还有一个更加重要的理由,那就是很多车的说明书中都明确指出,不需要原地热车。

宝马5系说明书要求要立即起步,不要静止预热发动机。

大众高尔夫7也说明无需停车预热发动机。

奔驰S级也不让原地怠速热车。

但是,也有一些车的说明书中有不同意见,比如:

马自达阿特兹说明书中就指出,避免长时间预热,而不是不预热。

日产玛驰的说明书中,则明确要怠速30秒。图片来自于说客文章《宝马说:不需要原地热车,你信吗?》

雪铁龙C3-R的说明书中,则明确在低温时需要进行预热。图片来自于说客文章《宝马说:不需要原地热车,你信吗?》

在我看来,欧洲汽车厂家的说明书更倾向于不原地预热,而采用行车预热的方式。而日系则更倾向于短时间预热,让车辆在冷启动阶段降低磨损量。对大多数用户来讲,关心是否需要原地预热,是希望车辆能够更可靠,更耐久。而日系比欧系平均更加耐用,反过来也可以作为原地短暂预热更有利于耐久的佐证。

《国外内燃机》杂志2007年发表了一篇文章,题为《点燃式发动机磨合期和运行条件对活塞环和气缸磨损的影响》,它是一篇美国的翻译稿,主要讨论的是磨合期和冷启动阶段活塞环和气缸内壁的磨损情况。其结论是活塞环在磨合期和冷启动阶段的磨损主要是和活塞的平均有效压力相关。

平均有效压力

发动机的平均有效压力是指发动机每个工作循环中单位气缸工作容积所发出的有用功。如果这个概念很难理解,那就简单理解为发动机发出多少有效功率吧。结论再简化点就是,汽车跑起来比怠速时,活塞环的磨损更严重。

对气缸壁来说,磨损主要发生在磨合阶段,磨合期结束之后,无论是怠速还是跑起来,基本相当。总体上来讲,跑起来的磨损要比怠速要更大。这从另外一方面证明,冷启动跑起来,总磨损是要大于怠速磨损的。

总论:

总而言之,予墨坚持认为,汽车在冷机启动时,为了润滑更好的完成,为了汽车具有更加持久的良好性能状态,需要原地热车1分钟左右。不能打着火就跑,也不用预热更长的时间。南方可以更短,但请30秒+,北方冬季可以在2分钟。