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        柴油發(fā)動機(jī)排氣歧管淌油試驗(yàn)方法研究與應(yīng)用

        2021-01-05 03:06:48陳曦唐巨惠楊俊劉堯武解亮
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2021年13期

        陳曦 唐巨惠 楊俊 劉堯武 解亮

        摘要:柴油發(fā)動機(jī)在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中,由于零件的設(shè)計(jì)變更,需要進(jìn)行臺架試驗(yàn)對其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。為驗(yàn)證由于氣閥桿油封或動力缸(活塞、活塞環(huán)、缸套)等零件的設(shè)計(jì)變更而引起的對發(fā)動機(jī)封油能力的影響,本文介紹了一種排氣歧管淌油試驗(yàn)方法。在發(fā)動機(jī)長時(shí)間低怠速工況下,通過觀察排氣歧管機(jī)油泄漏的程度以及排查缸蓋排氣口機(jī)油泄漏的來源,以指導(dǎo)相關(guān)零件的設(shè)計(jì)改進(jìn)。

        關(guān)鍵詞:柴油發(fā)動機(jī);淌油;試驗(yàn)方法

        中圖分類號:S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-957X(2021)12-0061-02

        0? 引言

        柴油發(fā)動機(jī)在低怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)動機(jī)的工作溫度比較低,燃油燃燒不完全,容易形成積碳,并且未完全燃燒的燃油會洗刷缸壁,將潤滑油稀釋,造成活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的磨損加劇[1];同時(shí),機(jī)油溫度低,粘性高,流動性不好,不能夠?yàn)楦髂Σ帘砻嫣峁┝己玫臐櫥瑯訒觿∧p[2]。嚴(yán)重磨損的活塞環(huán)和缸壁封油能力減弱,機(jī)油會竄入燃燒室隨著排氣漏出。另一方面,柴油發(fā)動機(jī)低怠速空轉(zhuǎn),機(jī)體溫度低,各部位達(dá)不到正常機(jī)體溫度時(shí)的膨脹狀態(tài),各接合面壓力相對減弱,發(fā)動機(jī)容易出現(xiàn)機(jī)油泄漏的情況[3]。

        為了驗(yàn)證動力缸等零件封油的可靠性,本文介紹了一種排氣歧管淌油試驗(yàn)方法,用以評判發(fā)動機(jī)在長時(shí)間低怠速工況下,排氣中機(jī)油的泄漏程度以及泄漏來源,為柴油發(fā)動機(jī)開發(fā)過程中相關(guān)零件的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供參考方向。

        1? 試驗(yàn)方法介紹

        第一步:將發(fā)動機(jī)安裝在合適的有運(yùn)行額定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷能力的臺架上,移除后處理系統(tǒng)(運(yùn)行該試驗(yàn)時(shí),很多機(jī)油或灰分可能進(jìn)入后處理系統(tǒng)。因此,除非有保護(hù)措施,否則后處理系統(tǒng)需要移開)。清潔發(fā)動機(jī)排氣側(cè),確保在試驗(yàn)前發(fā)動機(jī)沒有出現(xiàn)油漬,以便任何泄漏都能夠很容易被觀察到。在發(fā)動機(jī)下面放置一塊干凈的墊子,一些沒有被發(fā)現(xiàn)的泄漏會顯示在墊子上。

        第二步:如果發(fā)動機(jī)沒有磨合,在試驗(yàn)之前至少需要運(yùn)行100小時(shí)的磨合試驗(yàn)。研究顯示,一些新的發(fā)動機(jī)(或是舊發(fā)動機(jī),但配備的是新的動力缸系統(tǒng)組件)試驗(yàn)時(shí)不會出現(xiàn)排氣泄漏物,但在動力缸系統(tǒng)組件磨合過程中會逐漸出現(xiàn)泄漏物。當(dāng)新的動力缸系統(tǒng)組件沒有完成磨合而運(yùn)轉(zhuǎn)該試驗(yàn)時(shí),泄漏物會存在一些顯著的偏差。

        第三步:起動發(fā)動機(jī)并熱機(jī)后,按照如下條件在額定點(diǎn)運(yùn)行30分鐘:①進(jìn)氣歧管溫度46±2℃;②燃油溫度38±5℃;③出水溫度88±5℃。發(fā)動機(jī)在此條件下運(yùn)行是為了使排氣溫度足夠高以便燒掉存在于排氣系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)油,確保機(jī)油是在后續(xù)低怠速工況運(yùn)轉(zhuǎn)下出現(xiàn)而不是先前遺留,保證試驗(yàn)結(jié)果的一致性。

        第四步,測功機(jī)需要從發(fā)動機(jī)獲得一些慣性力,可能會影響排氣泄漏,如果更接近實(shí)際道路情況,最好將發(fā)動機(jī)與測功機(jī)脫開。

        第五步:將發(fā)動機(jī)調(diào)至低怠速,無負(fù)荷運(yùn)行12個(gè)小時(shí)。

        第六步:停機(jī)檢查所有排氣系統(tǒng)外部的機(jī)油泄漏,按照如表1評價(jià)方法對所有泄漏進(jìn)行等級評定,2級或以上則判定為失效。

        第七步:移除排氣歧管,大多數(shù)情況下,排氣歧管和增壓器可以作為一體拆下,這樣可以減少工作量。要確保在拆除排氣歧管前后,沒有油泄漏到排氣歧管上,否則會在確定油的來源上增加難度。

        第八步:檢查排氣管和增壓器,確定泄漏的位置。核實(shí)在增壓器出口處沒有單獨(dú)的機(jī)油沉積,那增壓器就不是排氣機(jī)油泄漏的源頭。如果機(jī)油出現(xiàn)在增壓器內(nèi),但在排氣管后沒有機(jī)油流過的痕跡,就表明機(jī)油泄漏來自增壓器。

        第九步:拍照記錄缸蓋排氣口機(jī)油位置,確定判定為失效的排氣口機(jī)油泄漏的來源。缸蓋排氣口泄漏等級評價(jià)參考表2,3級以上則判定為失效。

        2? 試驗(yàn)方法應(yīng)用

        2.1 試驗(yàn)對象

        某型非道路三階段柴油發(fā)動機(jī)活塞環(huán)和缸套進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化,為驗(yàn)證其優(yōu)化后對動力缸封油能力的影響,需要通過排氣歧管淌油試驗(yàn)的考核,發(fā)動機(jī)主要參數(shù)見表3。

        2.2 試驗(yàn)方案

        排查泄漏來源時(shí),可根據(jù)缸蓋排氣口泄漏程度靈活調(diào)整低怠速工況運(yùn)行時(shí)間,以保證淌油的發(fā)生處在初期,剛剛表現(xiàn)出趨勢。若缸蓋排氣口淌油嚴(yán)重,呈現(xiàn)“全濕”的狀態(tài),則適當(dāng)縮短低怠速工況時(shí)間,使泄漏程度減弱;若缸蓋排氣口淌油還未發(fā)生,呈現(xiàn)“全干”的狀態(tài),則適當(dāng)增加低怠速工況時(shí)間,使泄漏程度增加。

        2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

        按照試驗(yàn)方法依次進(jìn)行第一至第九步,檢查排氣系統(tǒng)外部泄漏,如圖1所示。根據(jù)表1泄漏等級評價(jià),對排氣歧管及增壓器法蘭面密封情況進(jìn)行泄漏等級評價(jià),并未出現(xiàn)任何漏油跡象,泄漏等級為0級,小于2級泄漏,通過本次試驗(yàn)考核。

        移除排氣歧管后,檢查排氣口機(jī)油泄漏情況,如表4所示。根據(jù)表2排氣口泄漏等級判定標(biāo)準(zhǔn),對試驗(yàn)后缸蓋排氣口泄漏等級進(jìn)行判定,4缸整個(gè)排氣口內(nèi)可見機(jī)油淌出,且在排氣歧管密封帶形成完整的環(huán)形油跡,泄漏等級判定為6級,未通過試驗(yàn)考核。因4缸排氣口“全濕”,泄漏來源無法確認(rèn),故需縮短低怠速工況時(shí)間。

        重新運(yùn)行第三步將發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)內(nèi)機(jī)油燒盡,低怠速運(yùn)行2小時(shí),移除排氣歧管,檢查4缸機(jī)油泄漏來源,如圖2所示,可以明顯觀察到機(jī)油泄漏來源于氣閥桿油封和動力缸。

        3? 結(jié)論

        本文介紹了一種柴油發(fā)動機(jī)排氣歧管淌油試驗(yàn)方法,結(jié)合具體試驗(yàn)案例,詳細(xì)介紹了試驗(yàn)運(yùn)行步驟以及試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)方法。若試驗(yàn)后排氣口泄漏嚴(yán)重,泄漏來源無法查明,可重新燒盡及機(jī)油后,適當(dāng)縮短低怠速的工況時(shí)間,在泄漏剛剛發(fā)生且不致使排氣口全濕的前提下,使得泄漏來源清晰明了。

        參考文獻(xiàn):

        [1]孟繁涼.發(fā)動機(jī)氣缸、活塞及活塞環(huán)早起磨損的預(yù)防措施[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2016(12):57.

        [2]衛(wèi)紹元.發(fā)動機(jī)潤滑油品質(zhì)對發(fā)動機(jī)磨損影響的分析[J].潤滑與密封,2002(2):88.

        [3]李興發(fā),等.礦用柴油機(jī)低怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的危害[J].科技資訊,2012(2):111.

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