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

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?，同樣會加劇磨損[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.