机油消耗 篇1
2.活塞环过度磨损, 边间隙与开口间隙过大。此时应及时取下旧环, 换上新环。
3.活塞弹力太弱或卡死在环槽内。此时应更换活塞环, 并检查活塞与缸套的损坏情况, 必要时予以更换。
4.油环上的孔道堵塞。拆下油环并清洗干净, 再检查油底壳内机油是否变质, 适时更换新机油。
5.气门杆与气门导管配合间隙过大, 机油因此而进入气缸。此时应更换气门导管。
6.缸套的锥度与椭圆度过大, 使活塞及活塞与缸套之间密封不好。此时应镗缸, 更换活塞、活塞环或换缸套。
7.油底壳油面过高, 主轴承与连杆轴承间隙过大, 使飞溅到缸壁上的机油增多, 窜入燃烧室内燃烧掉的机油也增多。此时应放出多余的机油。
机油消耗 篇2
近年来随着排放法规要求的日益提高, 减排成为了发动机发展的一个必然趋势[1], 而在发动机的颗粒物排放中约有60%-80%是由机油消耗产生的[2], 因此通过控制机油消耗进而降低颗粒物排放成为现阶段行业中主要方法之一[3]。随着先进的燃烧和排放控制技术的相继运用[4], 缸套活塞环这对摩擦副面临的工作环境越来越苛刻[5], 而活塞环作为发动机的核心零件, 在与缸套的不断摩擦中, 其结构的优化及其与缸套、活塞之间的匹配[6]对发动机的机油消耗有直接的影响[7]。因此凭借商业软件分析活塞环对机油耗的影响, 再利用台架试验进行验证就成为目前优化活塞环的一种行之有效的方法[8], 特别是在产品的具体开发生产环节更是拥有广泛的应用。
本文针对低排放柴油机的需求, 以目前我公司已开发生产的一款活塞环为研究对象, 利用Ricardo Ringpak软件建立活塞环组的机油消耗计算模型, 分析并总结了不同活塞环结构对机油消耗的影响规律, 再结合用户使用后的反馈情况, 为活塞环组的优化设计提供了理论依据和实践经验。
1 研究样机及试验
文中的试验研究是在某柴油机上进行, 其主要技术参数如表1所示。
在发动机台架试验中进行机油消耗量的检测, 试验方法为称重法, 柴油机经磨合性能稳定后, 测试发动机在标定工况下运行12小时后机油消耗质量, 试验用燃油为0#轻质柴油, 机油牌号为CF-15W/30。
2 活塞环组机油消耗模型的建立
模型中机油消耗的途径在这款软件中分为3个部分:因机油流动通过第一道环进入燃烧室;机油在气缸壁上的蒸发;机油被缸内气体夹带进入燃烧室。模型的建立主要涉及两道气环和一道油环以及缸套、活塞销、连杆等部件, 模型中研究的第一道活塞环为矩形桶面环, 第二道环为扭曲锥面环, 第三道环为螺旋撑簧油环。而在开发一组活塞环的过程中, 主要研究活塞环几何参数, 如闭口间隙、环高、环的径向厚度对机油消耗的影响, 原机活塞环的主要技术参数如表2所示。
3 计算结果及分析
3.1 活塞环闭口间隙对机油消耗的影响
活塞环的闭口间隙是机油流向缸内主要通道之一, 对于这一通道, 一般我们认为与环背隙相似, 只要保证在工作过程中环不被卡死, 环闭口间隙越小越好, 因为此时开口通道处的面积处于最小状态, 其对润滑油的密封作用也处于最佳状态。基于这种感性的认识, 文中通过同时增大或减小间隙的方法, 利用Ricardo软件模拟计算机油消耗量, 研究并总结不同闭口间隙对机油消耗的影响规律, 计算方案和结果如表3所示。
由上表可以看出, 在其他因素不变的情况下, 一环、二环和油环的闭口间隙中, 对机油耗影响规律较为明显的是二环的闭口间隙, 其中方案3机油耗最低, 为0.591 g/ (k W·h) , 同时与原机方案相比, 随着二环间隙的增加, 机油耗降低, 而随着一环和油环间隙的增加机油耗呈增加的趋势。从活塞环工作时的受力分析, 其主要受到自身的惯性力、缸套对其摩擦力和气体压力的作用, 在活塞上行程时这三个力之中, 惯性力驱使机油流入燃烧室使机油耗增加, 摩擦力由于与环运动方向相反, 因此可以延缓活塞环脱离环槽侧面, 这样进入燃烧室的机油量就会减少, 有利于减小机油耗。显然, 惯性力和摩擦力与环的闭口间隙无关, 因此分析焦点应该是环所受的气体压力。二环闭口间隙变大后, 有更多的处于二环上侧面空间的气体流向其下面的空间, 导致二环与一环组成的空间内气体压力下降, 相反位于其下侧面的二环与三环组成的空间内气体压力变大。因此, 一环和三环上下侧面所受的压力差就会增大, 于是就延缓了一环和三环与环槽脱离的时间, 环与环槽贴合的时间越长, 进入燃烧室的机油量就越少, 机油耗越小。
3.2 活塞环环高对机油消耗的影响
改变活塞环的环高就等于改变其质量, 相应地其往复运动惯性力也发生变化, 进而影响机油消耗, 不同的环高变化计算方案和结果如表4所示。
从计算结果可以发现, 减小活塞环的环高对降低机油耗是有利的。因为只要活塞环的环高减小, 必然使得环质量减小, 使环所受的惯性力也减小, 这样使活塞在往复运动的各个行程中, 活塞环均能较晚地脱离环槽, 从而强化了活塞环槽与环端面间的密封, 这对活塞环侧隙、背隙间的轴向泵油有一定的抑制作用。当然环高也并不是越小越好, 当环高减小到一定程度, 其平面惯性矩减小, 刚性变差, 这使得活塞环在本已非常复杂的工作环境中更容易发生扭曲, 进而造成环与缸套之间的磨损, 最终破坏环端面的密封性以及增加环与缸套的摩擦损失。
3.3 活塞环径向厚度对机油消耗的影响
活塞环径向厚度对机油消耗的影响主要体现在环对缸套的顺应性方面, 大量试验表明:环对缸套的顺应性越好, 缸内漏气量就会减少, 这样由于缸内气体夹带进入燃烧室的机油就会减少, 机油耗降低。文中为了具体地研究活塞环径向厚度对机油消耗的影响规律, 分别改变各环的径向厚度, 具体的计算方案和结果如表5所示。
从计算结果得出, 减小活塞环的径向厚度对减小机油消耗是有利的。这可以从活塞环顺应性的计算公式分析看出, 气环和油环的顺应性计算公式如下所示, 气环的顺应性与径向厚度的三次方成反比, 而油环的顺应性随着径向厚度的减小也将大大增加。因此, 减小活塞环的径向厚度就能增加环对缸套的顺应性对改善机油耗有利。
式中:C气—气环顺应性, C油—油环顺应性, P—活塞环的面压, E—弹性模量, T—环径向厚度, B—油环接触宽度, Ft—弹力, D—油环名义直径。
4 机油耗试验验证
在原机活塞环方案的基础上将二环闭口间隙由原来的0.15mm增加至0.2mm为方案一, 将第一道环的环高由原来的2mm增加至2.5mm为方案二, 将油环的径向厚度由原来的2.7mm, 减小至2.2mm为方案三。试验结果如图1所示, 从图中可以发现试验结果与模拟结果基本吻合, 验证了模型计算的准确性。对比原机结果, 方案一说明了适当增加第二道环的闭口间隙能减小机油耗, 从方案二可以看出增加环高对降低机油耗不利, 方案三显示减小环的径向厚度能改善机油耗。
5 结论
(1) 在三道活塞环中, 在保证环不被卡死的情况下, 一环和油环的闭口间隙可以适当地减小, 而二环的闭口间隙可以适当比一环大一点, 这样对改善机油消耗有利。
(2) 在保证活塞环刚性的情况下, 对于三道活塞环来有一个共同的特点, 将环的环高降低有助于减小机油消耗。
(3) 在保证活塞环刚性的情况下, 合理地减小活塞环径向厚度, 可以降低机油消耗。
摘要：以某柴油机活塞环组为研究对象, 通过建立活塞环组的机油消耗计算模型, 研究并总结了不同活塞环闭口间隙、环高、径向厚度对机油消耗的影响规律, 最后经过机油耗试验对计算结果进行了验证。结果表明:在一环和油环闭口间隙一定的情况下, 适当增大二环闭口间隙对降低机油耗有利;适当减小活塞环的环高和径向厚度都能减少机油消耗。本文可为类似活塞环设计和结构优化提供一定的理论依据和实践指导。
关键词：柴油机,活塞环,结构,机油耗
参考文献
[1]周龙, 白敏丽, 吕继组.结构参数对活塞环气缸套润滑摩擦性能影响的数值模拟[J].内燃机学报, 2012, 30 (5) :456-461.
[2]王虎, 孙军, 赵小勇等.内燃机缸套失圆对缸内机油消耗的影响[J].机械工程学报, 2011, 47 (2) :123-129.
[3]雷基林, 申立中, 刘强等.活塞环结构对柴油机机油耗的影响分析[J].内燃机工程, 2011, 32 (5) :79-83.
[4]贾和坤, 刘胜吉, 尹必峰等.EGR对轻型柴油机缸内燃烧及排放性能影响的可视化[J].农业工程学报, 2012, 28 (5) :44-49.
[5]尹必峰, 卢振涛, 刘胜吉等.缸套表面织构润滑性能理论及试验研究[J].机械工程学报, 2012, 48 (21) :91-96.
[6]Omer R E, Goktan K, Nedim G S.Reduced Oil Consumption by Laser Surface Texturing on Cylinders[J]..SAE//2010-01-1275, 2010.
[7]Hronza J, Bell D.A lubrication and oil transport model for piston rings using a Navier-Stokes equation with surface tension[C].SAE//2007-01-1053, 2007.
机油消耗 篇3
1.柴油机机油过量消耗的原因分析
正常情况下，柴油发动机的机油消耗量在燃油消耗量的2％左右。如果机油消耗量明显增加，则要及时查明原因。发动机机油过量消耗的原因有多种，例如烧机油、柴油机技术状况的影响、柴油机运转条件的影响、机油质量和用量的影响等。
以上原因中最常见的就是烧机油，产生的原因主要有：①油底壳加机油过量，曲轴高速转动使机油飞溅到气缸壁上，并且蹿入燃烧室。排除方法：停机约10分钟，检查油标尺，将过量的机油排出。②气缸套、活塞和活塞环磨损严重，间隙过大，造成机油上蹿至燃烧室外燃烧，同时伴有发动机曲轴箱废气增多。排除方法：及时更换磨损的活塞组件。③活塞环失去作用（弹性不足，或被积炭粘死，或被装反，或活塞环对口，或油环回油孔被堵塞），使机油大量上蹿至燃烧室燃烧。排除方法：拆下活塞环，清除积炭，正确装配各活塞环，必要时更换活塞环。④气门和导管间隙过大，摇臂室内机油被大量吸入燃烧室燃烧。排除方法：更换磨损了的气门和气门导管。⑤若出现烧机油，排烟呈蓝色但发动机的动力未下降，且在压缩空气出口处或进气软管上可看到黏附有机油油污，可判定是涡轮增压器漏油，机油随气流进入燃烧室燃烧。排除方法：更换增压器，检查润滑油是否已污染，必要时予以更换。
2.预防柴油机机油过量消耗的措施
（1）认真做好对曲轴箱通风装置、废气循环系统以及机油滤清器的清洗、保养工作，保持其良好的使用性能。
（2）加强对油底壳、机油滤清器以及各孔口、密封面密封性能的检查、紧固和调整工作。
（3）提高柴油机装配、维修质量，是延长其使用寿命、有效降低油料消耗、提高使用可靠性的重要保证。
（4）正确使用和维护柴油机应注意以下几点：①避免柴油机（特别是新机或刚大修后的柴油机）长时间在低温、低速、负荷猛增和猛减以及高温状态下工作，冬季启动时应做好预热和保温工作，并尽量减少冷启动次数。②禁止柴油机在高温、高速和大负荷状态过频熄火，尽量避免长时间采用柴油机制动和在怠速状态下运转。③加强对气缸垫、气门阀座以及喷油器等机件的密封检查，保持良好的技术性能。④定期清洗空气滤清器，加强对气缸盖螺栓的检查和紧固工作。
柴油机油消耗异常的分析 篇4
1、机油消耗异常原因
⑴活塞、活塞环与缸套过度磨损后，会使机油窜入燃烧室，使机油消耗急剧增加。当活塞第一道气环与汽缸壁的磨损间隙超过正常值的20%时，其机油消耗量将增加2倍以上。
⑵连杆轴瓦、曲轴轴瓦或机油泵磨损，将导致轴瓦与轴径的配合间隙过大，使机油内泄量加大，泵油压力下降，加速机油消耗。
⑶缸套热变形超过一定限度时，活塞、活塞环便不能充分适应缸套的变形量，在局部会出现较大的机油上窜通道，使机油窜入燃烧室燃烧，导致机油消耗异常。
⑷柴油机水散热器散热片积尘堵塞，水泵磨损或工作不良，水道水垢多或堵塞等，都会导致柴油机散热不良，机油消耗异常。
⑸空气滤清器堵塞，将使燃烧室进气压力降低，负压过大，机油上窜燃烧室，造成机油消耗量剧增。
⑹其他原因。包括：活塞拉伤，连杆瓦、曲轴瓦烧蚀；气门导管密封圈损坏、失效；机油渗漏。
2、预防措施
新机或大修后的柴油机在磨合期内，不能猛增、猛减负荷，也不能长时间在高速状态下工作。冬季启动时应做好预热和保温，并尽量减少冷启动次数。避免在高温、高速、大负荷状态下频繁熄火。
必须按照说明书要求选用规定型号的机油，优先选用黏温特性好、品质中高档的多级机油。加注机油前，最好沉淀48h以上。同时应定期检查和更换曲轴箱内机油，严格控制加注数量。
如果发现柴油机出现机油消耗异常情况，应及时安排维修保养，以避免柴油机技术状况进一步恶化。首先，要使缸套与缸套座孔、活塞与缸套、连杆瓦与连杆轴径、主轴瓦与主轴径配套合理，以确保它们的配合间隙符合有关技术标准。其次，应正确选配和组装活塞环。装配活塞环时，必须使用专用工具，严禁随意压缩和扩张，同时应确保装配顺序和开口间隙位置的正确性。再次，应提高连杆瓦、曲轴瓦的装配质量，以保持其接触面积和配合间隙。最后，还要做好气门密封圈、气门座圈的装配和密封性检查工作。