某國V柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)仿真計(jì)算

王超，王宏大，王次安

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某國V柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)仿真計(jì)算

王超，王宏大，王次安

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章基于Flowmaster軟件建立某國V柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)的一維仿真模型。通過對該柴油機(jī)潤滑系統(tǒng)的研究，模擬該發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)在不同設(shè)計(jì)方案下的運(yùn)行狀態(tài)。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)各部位的壓力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評估，確定發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

發(fā)動(dòng)機(jī)；潤滑系統(tǒng)；機(jī)油壓力

引言

潤滑系統(tǒng)壓力分布是判斷發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)工作性能的關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)也是發(fā)動(dòng)機(jī)安全監(jiān)控的重要指標(biāo)[1]。如果發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)油壓過低，將會對發(fā)動(dòng)機(jī)造成很大的損害，甚至?xí)拱l(fā)動(dòng)機(jī)提前報(bào)廢。

本文所分析發(fā)動(dòng)機(jī)為1.9L國V增壓柴油機(jī)依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過Flowmaster軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)模型，分別對原機(jī)型及整改方案進(jìn)行了計(jì)算分析，評估系統(tǒng)的壓力和流量分布狀況。

為方便闡述，本文所涉及的壓力均為絕對壓力。

1 仿真模型的建立

1.1 潤滑系統(tǒng)原理圖

發(fā)動(dòng)機(jī)潤系統(tǒng)分析首先需要確定潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理圖，圖1為原型機(jī)潤滑系統(tǒng)原理圖。

圖1 潤滑系統(tǒng)原理圖

1.2 一維分析模型建立

發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)仿真分析采用一維分析軟件 Flowmaster，主要將系統(tǒng)分為兩部分：其一是供油系統(tǒng)，主要包含油底殼、機(jī)油泵、機(jī)油集濾器、機(jī)油濾清器和泄壓閥，這幾個(gè)部件在分析軟件中均有相關(guān)的模型替代；其二用油部件，主要包含進(jìn)排氣凸輪軸、曲軸軸瓦、連桿軸瓦、增壓器和搖臂等用油部件，軸瓦類部件軟件中有不同的軸瓦模型可供選擇，其余用油部件可采用流阻部件進(jìn)行設(shè)置。依據(jù)潤滑原理圖構(gòu)建的潤滑模型如圖2所示：

圖2 潤滑系統(tǒng)分析模型

發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)仿真解析，常規(guī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，機(jī)油泵將置于油底殼的機(jī)油吸出，機(jī)油經(jīng)過機(jī)油泵后具有較高的流動(dòng)動(dòng)能，具有較高動(dòng)能的機(jī)油沿潤滑油路流向每一個(gè)需要潤滑的部件。匹配本機(jī)的機(jī)油泵為齒輪型機(jī)油泵，該類型機(jī)油泵的機(jī)油輸出量與泵的轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，但是在實(shí)際運(yùn)行時(shí)供油量還受到機(jī)油泵的泄漏量的影響。為防止?jié)櫥到y(tǒng)中油壓過高，在供油系統(tǒng)中設(shè)有泄壓閥，文中所述發(fā)動(dòng)機(jī)泄壓閥開啟壓力為 4.5bar。機(jī)油通過供油系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑部件，通過潤滑部件后在計(jì)算中均設(shè)定機(jī)油進(jìn)入一個(gè)壓力為1bar的無限大空間。

2 分析結(jié)果

2.1 壓力分析結(jié)果

在發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，潤滑系統(tǒng)包含眾多用油部件，由于潤滑系統(tǒng)的復(fù)雜性無法對每一個(gè)用油部件進(jìn)行評估，在潤滑系統(tǒng)分析與試驗(yàn)中均主要評估三部位：機(jī)油泵后、缸體主油道和缸蓋末端的油壓分布狀況，相關(guān)用油部件如增壓器等依據(jù)該部件的用油標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估。

圖3和圖4分別顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)油溫80℃和120℃時(shí)潤滑系統(tǒng)不同部位的油壓分布示意圖。

圖3 油溫80℃系統(tǒng)油壓分布示意圖

從圖3中可以看出油溫80℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速750rpm時(shí)機(jī)油泵后油壓約為2.41bar，主油道油壓約為2.25 bar，缸蓋油道油壓約為2.13bar，從計(jì)算結(jié)果來看其他各轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)油壓均能維持在較好的水平，能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行需求。

從圖4計(jì)算結(jié)果可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速750rpm油溫120℃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)主油道油壓約為2.01bar高于1.8bar的油壓要求，缸蓋油壓約為1.94bar高于1.5bar的油壓要求，此時(shí)張緊器前端壓力為1.96bar高于部件1.7bar的油壓要求。

圖4 油溫120℃系統(tǒng)油壓分布示意圖

在發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)中，怠速高油溫時(shí)系統(tǒng)各部位油壓能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)及各部件的運(yùn)行需求即可認(rèn)為該發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油泵及潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。因此從分析結(jié)果來看該發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑需求。

圖5顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速油溫120℃時(shí)潤滑系統(tǒng)各部位的機(jī)油流量。

圖5 機(jī)油流量分布示意圖（L/min）

從圖5中可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速油溫120℃時(shí)，主軸瓦的機(jī)油流量約為1.75L/min，連桿瓦機(jī)油流量約為0.6L/min，增壓器機(jī)油流量約為 3.1L/min，均能滿足各部件的機(jī)油需求。

3 結(jié)論

分析結(jié)果表明：該國V發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)各部位壓力分布正常，機(jī)油流量分布合理，的能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行需求，說明發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及機(jī)油泵的性能合理可靠。

從本文分析中可以得出在發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，CFD分析可以為潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，保證設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確可靠。

[1] 蘇立超,劉振俠,呂亞國.航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)滑油壓力仿真計(jì)算.[J]科學(xué)技術(shù)與工程.2012,12（1）：97.

[2] 王憲成,張更云.車用內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M]北京:兵器工業(yè)出版社,2006.

Simulation on the lubrication system of the V diesel engine

Wang Chao, Wang Hongda, Wang Ci'an
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

By using flowmaster software, this paper carried out 1D numerical simulation to one gasoline engine lubrication system. Simulated the pressure distribution of this engine. Then selected the lubrication scheme according the lubrication result.

engine; lubrication system; oil pressure

CLC NO.: U461.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-192-02

U461.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-192-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.064

王超，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。