吳 林

（1、合肥工業(yè)大學機械與汽車工程學院，安徽 合肥 230000 2、安徽六安職業(yè)技術學院，安徽 六安 237000）

1 問題調查

某批次486汽油機缸體前端主油道入口發(fā)現(xiàn)大面積堵塞(最高堵塞一半多),需驗證已裝機缸體的潤滑系工作特性能否滿足要求。調查發(fā)現(xiàn)：堵塞處機油泵殼體和缸體相應位置均比前一段油道深，在不堵塞的情況下;該處截面積比前段大。原因是該處機油轉向發(fā)生90°變化，加大該處容積能起到一定的蓄壓穩(wěn)壓作用，實際上整個主油道通流面積的設計也是超過剛好流量所需的值，主要考慮加大換熱、保持層流、蓄壓穩(wěn)壓的作用。

2 、通流面積幾何計算

現(xiàn)假設堵塞處與其前面一段主油道截面積一致，即保留通流能力的前提下，則調查數(shù)據與幾何計算如下圖：

實際的前端主油道入口槽只是近似矩形，但略加思考可知上述圖中的處理只會加嚴可允許堵塞面積計算值，故可采用。此外，緊挨堵塞處前端還有一個給第一擋主軸瓦供油的斜油道，考慮其一定比例的分油作用，表明上述可允許堵塞面積的計算值是很嚴格可以信任的，甚至可以略放寬。

3 層流保證能力計算

前端主油道入口槽按S=195.17(當量直徑14)計算,再考慮機濾器的壓力損失和流動阻力,計算怠速機油流速約0.24m/s，6000rpm時流速約2.12m/s，查取機油粘度，計算雷諾數(shù)怠速為258.5,6000rpm為2283(油溫按90℃),又根據相對粗糙度約1/46選取尼古拉斯層流臨界雷諾數(shù)2320,可見均為層流狀態(tài)。實際駕駛時發(fā)動機轉速很少超過4500rpm,機油流量約25L/min,據此建立三元一次方程組計算層流臨界雷諾數(shù)2320所允許下的最小通流當量直徑為13.775，油槽寬度14.5不變，則最小總深度為13.11，由此計算缸體前端主油道入口最大可允許堵塞面積所占百分比為：

Sd=1－(13.11-4.56)/14.2=39.8%

前端主油道入口油槽內不發(fā)生紊流情況下,堵塞處的節(jié)流效應對下游作用距離有效,經過3～4倍當量直徑(第二檔主軸承前)可恢復層流,而第一檔主軸承不由主油道供油。

4 機油壓力&溫度特性對比分析

4.1 性能臺架試驗：在1000/2000/3000/4000rpm，測量缸體前端主油道入口有堵塞（60%左右）和無堵塞的兩臺發(fā)動機，在不同機油溫度40～100℃（每個轉速試驗前，停機冷卻發(fā)動機，使機油溫度降到40度附近再開始運行，負荷由小到大加載，使油溫升高，按方案每個轉速測量8個點。，間隔10℃）的機油壓力，對比其特性曲線，如下圖2～圖5：

有堵塞和無堵塞機在1000/2000rpm機油壓力&溫度特性曲線吻合度較好，3000rpm以上有堵塞機反而比無堵塞機機油壓力要高。

在性能臺架，另進行了20小時100℃高機油溫強化試驗，拆解發(fā)現(xiàn)各運動副工作良好，沒有出現(xiàn)缺油現(xiàn)象。

4.2 出廠試驗：對比統(tǒng)計了有堵塞和無堵塞兩種缸體的發(fā)動機各63臺出廠試驗數(shù)據，對比各工況機油溫度基本相同，出廠試驗對于單臺發(fā)動機而言，精度是不夠的，但大量數(shù)據的統(tǒng)計分析可以反映變化趨勢。

冷機怠速時，有堵塞機機油壓力一致性較好，平均值略低于無堵塞機，但都符合要求；

2000rpm時，有堵塞機機油壓力一致性相對較好，平均值仍略低于無堵塞機，但都符合要求；

3000rpm時，有堵塞機機油壓力一致性相對略差，平均值略高于無堵塞機，也都符合要求。

性能臺架試驗和出廠試驗得到的信息有相似之處：中低速兩者機油壓力與溫度特性比較接近，高速時缸體前端主油道入口有堵塞的機子所測機油壓力反而都有相對偏高的趨勢，這與測量取點位置是有關系的。

從上述油道示意圖上可以看出，前端主油道入口有堵塞的缸體，由于堵塞處節(jié)流作用第一檔主軸承前靜壓增大，分得的潤滑油將會增多，由于出流流速增加使得流動雷諾數(shù)和缸體油道后端壁面反射增強，測壓點處機油壓力在發(fā)動機3000rpm以上高速段出現(xiàn)上升就成為可能了。

5 綜合結論

根據計算和對比試驗分析情況，可認為堵塞面積40%以下的風險極小，40～60%的存在一定的風險。來自機油壓力不足的風險較小，主要是各檔主軸承分油量出現(xiàn)差異，另外堵塞處加工面薄而鋒利，在交變油壓特別是機油長期使用酸化后，容易腐蝕剝離該處鑄鐵，產生的微粒不能被機濾器過濾，有造成運動副磨粒磨損的風險。此類缸體發(fā)動機必須按要求更換機油，防止酸化。

[1]北內集團.缸體主油道清洗機投產.北京工業(yè)年鑒，1996-01-01.