（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

空氣壓縮機竄油質(zhì)量問題的試驗研究及其設(shè)計改進

邢磊，蔡敏
（上海柴油機股份有限公司，上海200438）

現(xiàn)有D114系列柴油機的空氣壓縮機的竄油故障率較高，影響機油耗率和空氣壓縮機的可靠性，用戶反映強烈。經(jīng)試驗研究，對空氣壓縮機的進氣接頭內(nèi)徑、進油孔徑以及缸體與曲軸箱的連接作了改進設(shè)計，并取得了成效。

空氣壓縮機 竄油量 改進設(shè)計

1 概況

空氣壓縮機是氣壓制動系的主要部件，它主要是輸出高壓空氣到儲氣筒，提供制動能源。它具有與發(fā)動機類似的氣缸體、氣缸蓋、活塞、活塞環(huán)及連桿的曲柄連桿機構(gòu)，為確?？諝鈮嚎s機性能和工作可靠性，封氣、封油性能致關(guān)重要。在對D114系列柴油機存在竄油的現(xiàn)象進行攻關(guān)試驗，找出了癥結(jié)，對空壓泵的進氣接頭內(nèi)徑尺寸、進油孔徑尺寸、以及缸體與曲軸箱體的連接方式進行改進設(shè)計，較好地解決了竄油的質(zhì)量問題。

2 空氣壓縮機的分類及常見故障

2.1 空氣壓縮機的分類

空氣壓縮機按照其氣缸數(shù)可以分為單缸、雙缸和多缸活塞往復(fù)式；按照其冷卻方式可以分為風(fēng)冷式和水冷式；按照其卸荷方式可以分為排氣卸荷和進氣卸荷。

進氣卸荷：當儲氣筒中的壓力升高到一定范圍時，來自儲氣筒的壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓閥進入空氣壓縮機的卸荷裝置的卸荷氣室中，進氣門被頂開。此時，空氣壓縮機的活塞雖仍在上下運動，但不產(chǎn)生壓縮空氣，只是通過進氣門將空氣吸入而又排出，空氣壓縮機停止向儲氣筒供氣；當儲氣筒內(nèi)氣壓下降到一定程度時進氣門復(fù)位，空氣壓縮機繼續(xù)產(chǎn)生壓縮空氣。排氣卸荷：在空氣壓縮機和儲氣筒之間串聯(lián)調(diào)壓閥，調(diào)壓閥同空氣壓縮機一樣，屬于氣壓制動系的一個供能控制裝置，以控制儲氣筒中的氣壓保持在一定范圍內(nèi)，在儲氣筒壓力超過規(guī)定值時，儲氣筒中的壓縮空氣就直接向大氣中排出。

D114系列柴油機選用的空氣壓縮機為單缸活塞往返式、水冷，多數(shù)采用排氣卸荷，少部分采用進氣卸荷。

2.2 空氣壓縮機的常見故障

空氣壓縮機常見故障有不打氣、空氣壓縮機曲軸斷裂、空氣壓縮機排氣閥片斷、空氣壓縮機閥板墊片斷裂、卸荷閥卡滯、空氣壓縮機竄油等，而D114系列柴油機空氣壓縮機的主要故障是竄油。

3 空氣壓縮機竄油的原因分析

空氣壓縮機適當竄油是有益的，但竄油過多，會使柴油機機油消耗量增加，還會引起閥板和缸蓋排氣腔積炭，導(dǎo)致上氣緩慢甚至不打氣。故障原因主要有：吸氣不暢使活塞頂部產(chǎn)生較大的負壓，將機油吸入；進油流量過大，回油不暢，增加竄油機會；活塞環(huán)張力不夠；缸體與曲軸箱的同軸度偏差大等，D114系列柴油機空氣壓縮機主要是吸氣不暢、進油流量過大、以及缸體和曲軸箱的同軸度偏差大等因素。

4 竄油的改進設(shè)計

4.1 進氣接頭改進設(shè)計

針對吸氣不暢，增大空氣壓縮機進氣接頭內(nèi)徑尺寸，原配D6114系列柴油機的空氣壓縮機進氣接頭內(nèi)徑大多在Φ10 mm，現(xiàn)采用Φ15 mm、Φ19 mm分別作對比試驗。將機油溫度控制在100～120℃之間，機油壓力控制在0.45 MPa左右，排氣壓力為0.8 MPa，在2 200、2 000、1 800 r/min三檔轉(zhuǎn)速下分別用濾紙定性地測試三種不同內(nèi)徑的進氣接頭的竄油情況，濾紙距排氣口100 mm處，每次測試時間均為30min并記錄進氣真空度數(shù)據(jù)。圖1為不同進氣接頭孔徑對空氣壓縮機真空度的影響，竄油情況見圖2～4。

從空氣壓縮機的真空度和竄油試驗情況來看，進氣接頭內(nèi)徑越大，進氣真空度越小，竄油量越小；進氣接頭內(nèi)徑越小，進氣真空度越大，竄油量越大。

4.2 進油接頭改進設(shè)計

針對進油流量過大，減小空氣壓縮機的進油孔直徑。原配空氣壓縮機進油接頭內(nèi)徑是Φ5 mm，現(xiàn)在改為內(nèi)徑Φ2 mm作對比試驗，采用進氣接頭內(nèi)徑Φ19 mm，把機油溫度控制在100～120℃之間，機油壓力控制在0.45 MPa左右，在2200、2 000和1 800r/min三檔轉(zhuǎn)速下，依次測量空氣壓縮機工作10 min的進油量數(shù)據(jù)，以及在2 200 r/min時空氣壓縮機運轉(zhuǎn)30 min時的竄油量。進油量數(shù)據(jù)見圖5，竄油定性情況見圖6和圖7。

從測試數(shù)據(jù)以及試驗情況來看進油孔徑越小，空氣壓縮機的進油量越小，竄油量也越小。

圖1 Φ10進氣接頭內(nèi)徑在2200r/min時的竄油情況

圖2 Φ10進氣接頭內(nèi)徑的竄油情況

圖3 Φ15進氣接頭內(nèi)徑的竄油情況

4.3 缸體和曲軸箱改進設(shè)計

對空氣壓縮機的缸體和曲軸箱進行整體式制造加工缸體和曲軸箱進行整體式制造后，減小了原來缸體和曲軸箱連接的四個緊固螺栓的安裝誤差，提高了同軸度，從而有效提高了活塞環(huán)的耐磨性。從小批裝機出廠后的半年多跟蹤情況來看，還沒有出現(xiàn)一臺空氣壓縮機竄油現(xiàn)象，可以說采用整體式空氣壓縮機是能有效減少空氣壓縮機的竄油，見圖8。

圖4 Φ19進氣接頭內(nèi)徑的竄油情況

圖5 進氣接頭孔徑對進油量的影響

圖6 Φ5進油接頭在2 200r/min時的竄油情況

5 結(jié)論

D114系列柴油機用空氣壓縮機采用進氣接管內(nèi)徑從原來的Φ10 mm加大到Φ19 mm，進油孔徑從原來的Φ5 mm減小到Φ2 mm的設(shè)計，空氣壓縮機的缸體和曲軸箱采用整體式加工的改進措施后，空氣壓縮機竄油質(zhì)量問題得到了有效的控制。

Test Investigation of Internal Oil Leakage in Air Compressor and Design Improvement

Xing Lei,Cai Min
（Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,Chian）

The air compressor of the existing D114 series diesel engine had a rather high failure rate in terms of oil flee,resulting in strong customers'complain about high oil consumption and poor reliability of the air compressor.After testing investigation and analysis,design modifications were done to the inner diameter of the air inlet connector of the air compressor,the dimension of the oil inlet hole as well as the connection between the cylinder body of the air compressor and crankcase.These improvement designs prove functional.

air compressor,fleeing oil amount,improving design

圖7 Φ2進油接頭在2 200r/min時的竄油情況

圖8 空氣壓縮機新、老結(jié)構(gòu)外型圖

10.3969/j.issn.1671-0614.2011.01.008

來稿日期：2010-09-28

邢磊（1977-），男，工程師，主要研究方向為發(fā)動機排氣系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)匹配。