于榮楓 胡志剛 任偉偉 王建武 孫東明

哈爾濱東安汽車發(fā)動機(jī)制造有限公司 黑龍江省哈爾濱市 150060

1 引言

發(fā)動機(jī)的潤滑系統(tǒng)的功用是在發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)時保證各運動部件間要有足夠的潤滑油，在部件間形成足夠厚度的潤滑油膜，減少相對磨損同時起到冷卻相關(guān)部件的作用。

2 我司某三缸機(jī)潤滑系統(tǒng)工作原理

我司某三缸機(jī)潤滑系統(tǒng)通過曲軸帶動機(jī)油泵運轉(zhuǎn)，通過機(jī)油泵輸出的機(jī)油通過主油路到達(dá)各運動部件，系統(tǒng)的機(jī)油壓力由機(jī)油泵的輸出流量特性保證。。

3 潤滑系統(tǒng)的計算

潤滑系統(tǒng)能實現(xiàn)對高速運轉(zhuǎn)部件的保護(hù)作用、減少摩擦、同時又能起到冷卻作用、對整個油路系統(tǒng)還用清潔過濾保護(hù)功能。對于該款發(fā)動機(jī)來說，曲軸主軸外頸 、曲柄銷外徑、凸輪軸軸承、O.C.V及活塞冷卻噴嘴、增壓器是潤滑系統(tǒng)的需要機(jī)油量比較的重要零件。本文通過對主要部件需要機(jī)油的設(shè)計，對機(jī)油泵進(jìn)行設(shè)計，同時結(jié)合公司現(xiàn)有成熟產(chǎn)品進(jìn)行驗算，確保開發(fā)設(shè)計的該款機(jī)油泵具有使用價值 。

3.1 保證曲軸主軸外頸、曲柄銷外徑、凸輪軸軸承工作正常的機(jī)油流量設(shè)計

根據(jù)歷史數(shù)據(jù)積累經(jīng)驗，每1mm2的潤滑間隙面積，在最低工作轉(zhuǎn)速時機(jī)油泵供油量必須達(dá)到3L/mm2·h；本三缸機(jī)運用公式（1）計算出各軸承處需要的機(jī)油流量，見表（1）

Vq=VF=3F

V——潤滑零件部件間隙的油量，設(shè)計時一般取 3L/mm2·h；

表1 軸承的技術(shù)參數(shù)和計算的機(jī)油量

F——需潤滑的所有軸承的間隙總面積，mm2；

F=Σ（D*π*dmax）；

D——軸承直徑；

dmax——最大軸承徑向間隙

3.2 保證O.C.V工作正常的機(jī)油流量設(shè)計

根據(jù)O.C.V圖紙?zhí)峁┑臄?shù)據(jù)，機(jī)油流量為5.2L/min。見圖1。

3.3 保證活塞冷卻噴嘴工作正常的機(jī)油流量設(shè)計

借鑒我司某款發(fā)動機(jī)有無活塞冷卻噴嘴對比數(shù)據(jù)（見表2、表3、圖2）得知，某四缸發(fā)動機(jī)因有活塞冷卻噴嘴，此時發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力為232KPa，約為2.5bar，相應(yīng)的活塞冷卻噴嘴的流量為0.8L/min。三缸機(jī)為三個活塞冷卻噴嘴，其流量之和為2.4L/min。

3.4 保證增壓器工作正常的機(jī)油流量設(shè)計

借鑒我司某款發(fā)動機(jī)有無增壓器對比數(shù)據(jù)（見表4、圖3、圖4）得知，某四缸發(fā)動機(jī)因有增壓器，在發(fā)動機(jī)1500r/min時，油底殼的機(jī)油溫度為92℃，機(jī)油壓力為2.32bar。當(dāng)油溫為110℃，機(jī)油壓力為2.5bar時增壓器的機(jī)油流量為1.3L/min。

圖1 三缸機(jī)O.C.V性能數(shù)據(jù) 性能要求

圖1 三缸機(jī)O.C.V性能數(shù)據(jù) 性能要求

項目 單位 測試條件 耐久前規(guī)格 油溫100℃（10W-30） 耐久后規(guī)格電阻 Ω 線圈溫度：20℃ 7.4±0.5Ω 7.4±0.5Ω中心點電流 A 0.5L/min時電流大小 0.43-0.55A 0.43-0.55A 0.43-0.55A電流變化a A 0.5L/min-1L/min 0.03-0.030A 0.003-0.030A 0.003-0.030A電流變化b A 1L/min-0.5L/min 0.003-0.030A 0.003-0.030A 0.003-0.030A中心幅電流 A 流量小于0.5L/min時電流變化范圍 0.14-0.24A 0.14-0.24A 0.14-0.24A中心點泄露量 L/min 流量最小時流量 小于0.2L/min 小于0.2L/min最大流量 L/min 0.1A最大進(jìn)油口 5.2±0.5L/min 5.2±0.5L/min

表2 某款發(fā)動機(jī)機(jī)油冷卻器對比試驗數(shù)據(jù)

表4 某款發(fā)動機(jī)增壓器對比試驗數(shù)據(jù)

該三缸機(jī)選用的增壓器表潤滑油流量特性試驗數(shù)據(jù)見表5。

根據(jù)渦輪增壓器匹配計算輸入圖所示，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min時，其轉(zhuǎn)速在1400～1600r/min之間，在渦輪增壓器壓端匹配結(jié)果圖中對應(yīng)的渦輪轉(zhuǎn)速在119000～160000之間，此時的機(jī)油壓力為254.3KPa，對應(yīng)的機(jī)油流量為0.742L/min。留出余量后，在發(fā)動機(jī)1500r/min時，油底殼的機(jī)油溫度為92℃，機(jī)油壓力為2.32bar時，增壓器的機(jī)油流量為0.8L/min。

表3 活塞冷卻噴嘴壓力與流量表

圖2 活塞冷卻噴嘴壓力與流量曲線

圖3 4bar時機(jī)油溫度與機(jī)油流量曲線

圖4 110℃時機(jī)油溫度與機(jī)油流量曲線

3.5 潤滑系統(tǒng)所需機(jī)油流量計算

潤滑系統(tǒng)機(jī)油量約等于上述2.1～2.4各項計算之和≈1.09+0.87+2.25+5.2+2.4+0.8=12.61 L/min。

根據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min時，潤滑系統(tǒng)需要的機(jī)油量，如果機(jī)油泵輸出的流量能夠滿足系統(tǒng)要求即可。

根據(jù)該三缸機(jī)潤滑系統(tǒng)所需的機(jī)油流量計算結(jié)果，在公司現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品中進(jìn)行匹配性選擇（表6）。

機(jī)油泵在1500r/min時，供油量的計算公式如下：

Q=0.00314（*ρ12- ρ22）*b*n/1000*ηv

ρ1——長半徑（內(nèi)轉(zhuǎn)子）；

ρ2——短半徑（內(nèi)轉(zhuǎn)子）；

b——厚度（轉(zhuǎn)子）；

n——轉(zhuǎn)速（內(nèi)轉(zhuǎn)子）；

ηv——容積效率，一般為0.8～0.9；

表5 增壓器潤滑油流量特性試驗數(shù)據(jù)

表6 機(jī)油泵主要參數(shù)數(shù)據(jù)

Q=11.87～13.35（L/min）；

因12.61L/min在11.87～13.35范圍內(nèi)，所以此機(jī)油泵滿足在最低轉(zhuǎn)速工作時的設(shè)計要求。

4 結(jié)語

通過本次對機(jī)油泵設(shè)計計算開發(fā)過程，為三缸機(jī)機(jī)油泵的開發(fā)節(jié)省了大量的時間，該款機(jī)油泵已在項目中正式投入使用。各項性能指標(biāo)表明該機(jī)油泵滿足三缸機(jī)潤滑系統(tǒng)的使用要求。