柴油机活塞漏气量分析及其限值的确定

1、 12内燃机2000年第2期柴油机活塞漏气量分析及其限值的确定东风汽车公司周玉戴松高摘要通过对漏气通道的分析, 总结了影响活塞漏气量的主要因素, 通过对康明斯B 系列发动机漏气量的定量分析, 提出了确定车用柴油机漏气量限值的近似公式, 对“12倍排量”的限值提出了笔者的看法, 最终得出了确定发动机漏气量限值应考虑发动机的排量、转速、平均有效压力等因素, 在实际生产过程中还应兼顾空压机等附件对漏气量的影响等。关键词:活塞漏气量限值确定分析活塞漏气量通常指发动机在工作过程中, 从曲轴箱通风管中逃逸出的气体的流量。, 。Q C T 90121998汽车发动机产品质量检测评定方法514中, 也将活塞漏

2、气量作为性能检验项目之一, 评定依据为企业标准, 范围为6%。1活塞漏气量通道及部分试验结果分析111活塞漏气量通道发动机工作时, 高温高压的气体从密闭气缸经由活塞环的侧隙, 活塞环的开口间隙流向曲轴箱, 这一路径称为活塞漏气量通道。发动机实际工作过程中, 漏气量主要经由漏气量通道进入曲轴箱, 其量约占漏气量总值的95%以上, 其余则主要来源于:从气门杆与气门导管间的间隙流入曲轴箱的气体; 增压柴油机进入增压器轴承及密封环间隙经回油管进入曲轴箱的气体; 空气压缩机的漏气经由空压机机油回至油底壳的气体。从活塞漏气通道看, 该值的大小可以判断或监测:活塞及活塞环本身的设计是否最优; 活塞与活塞环之

3、间的配合、活塞环与缸壁之间的贴合是否最佳; 在生产过程中, 活塞漏气量的过高或突变可以监测缸孔的加工, 活塞、; 发动机; , 将之作为故障诊断的有效手段; 通过与先进发动机的漏气量比较, 还可以大致判断机油的消耗量及定性评价发动机的排放状况。112部分发动机漏气量试验结果分析表1是一台6B T 519柴油发动机在不同转速及负荷下的漏气量测试情况。表2是一台6102柴油机外特性工况下的活塞漏气量测量值。由表1、表2, 我们不难得到以下几点启示:a . 柴油机最大漏气量发生在全负荷工况下, 即出现在发动机外特性工况下, 而且同一转速下, 随负荷的减少, 漏气量呈减少的趋势。b . 在外特性工况下

4、, 最大漏气量在额定功率点或最大扭矩点附近, 但这是由发动机的结构及设计性能所确定的。一旦发动机设计定型, 则其最大漏气量工况点即基本确定。检测试验 表16BT 519柴油机不同转速及负荷下漏气量情况N ( 负荷率%31293026242321201918漏气量(内燃机2000年第2期13表26102柴油机外特性下漏气量值n (r m in 漏气量L m inn (r m in 漏气量L m in2由活塞漏气通道的分析可以看出, 凡能增加通道流量的一切相关因素均可以使活塞漏气量的值增大。因此, 以下几种因素应是影响活塞漏气量的主要因素。211设计因素的影响如活塞的裙部形线、活塞环的开口间隙、活

5、塞环与活塞环槽的配合间隙等, 均可影响活塞漏气量, 但一旦发动机设计定型, 这些因素即成为固有因素, 除非磨损过度, 一般对漏气量的变化不会产生大的影响。但对不同排量的设计, 其漏气量值Q d 是不一致的, 因此, 在确定漏气量限值时可视其为排量的函数, 即Q d =f (L 。212发动机转速的影响发动机转速越高, 虽然漏气通道的节流作用增大, 但漏气量仍有增大的趋势。这是因为发动机转速提高以后, 相同时间内活塞环侧隙、开口间隙“泵气”次数增多, 总漏气量增加, 尤其是相同排量的同型发动机, 其规律越明显, 如表3的4B 、4B T 、6、6B T 型发动机2这就导致了单位时间内漏气量。从表

6、3中我们可以看出, 虽然4B 和6B 系列单个缸设计及排量完全一样, 但最终漏气量限值却不一样。214发动机平均有效压力的影响一般说来平均有效压力大, 活塞漏气量朝增大方向发展, 典型的例子是相同排量的发动机其增压工作比自然吸气工作漏气量要大得多, 如康明斯B 系列, 增压进气是自然吸气漏气量的215倍。3从康明斯B 系列发动机的分析看柴油机漏气量限值的确定康明斯B 系列各型号发动机的漏气量限值如表3, 在影响柴油机漏气量因素分析中, 已知漏气量Q =f (dL np e 式中d 与设计有关的参数; L 发动机的排量, L ;检测试验 表3各种发动机在不同转速时的漏气量限值发动机型号额定转速r

7、 m in排量L吸气方式漏气量限值L m in近似公式值12倍排量值限值与经验值差%4B2200220022002400813增压113166714n 发动机的额定转速, r m in ; 14内燃机2000年第2期p e 发动机的平均有效压力。对于确定漏气量的标准, 知Q d 应视为是L , , 、转速、排量均确定, 速, 即p e =f (L , n , 因此上式可简单表示为Q =c L n (c 为常数 。通过对表3数据的分析, 可得出自然吸气柴油机漏气量近似计算公式为Q =0. 0021L n , 而增压发动机则为Q =2. 50. 0021L n =0. 00525L n 。对康明斯

8、B 系列C 系列发动机活塞漏气量的验证如表3中“近似公式值”一栏, 其计算值与实际限值的差距如表3中“限值与经验值之差”栏。可见近似公式的误差是较小的(基本在6%的范围内 。表4是对国内生产的其它一些发动机的验证。可见经验公式的限值还是比较适合绝大部分发动机活塞漏气量限值的确定的。对近似公式的讨论如下:表Lr m in 实际最大值L m in 近似公式限值L m in7182300145941241002153800增压484919V 12118008911413进口技术机型a . 此近似公式考虑到了影响活塞漏气量的两个主要因素, 应该说这公式用于确定自然吸气发动机活塞漏气量限值是适合的。对于

9、增压发动机, 虽然考虑了增压的因素, 但未考虑增压度对漏气量值的影响。b . 与“12倍排量限值”相比, 对自然吸气发动机漏气量的限值, 近似公式要严得多, 而对增压机则大幅放宽了限制(见表3 。c . 对于引进的发动机, 经过多次验证均可达到经验公式限值以下, 而国产发动机则显得限值较严, 说明国产发动机在设计、匹配、制造等方面均与国外在一定的差距。d . 在实际确定发动机活塞漏气量限值时, 还应考虑发动机本身的附件, 如空气压缩检测试验 机、增压机增压器本身对漏气量的影响。e . 对于康明斯B 系列发动机, 空压机漏气量一般为35L m in , 增压器漏气量康明斯规定为14L m in

10、, 实际可达到27L m in 左右, 因此对于现生产的6B T 118k W 2600r m in 发动机, 可将此限值76L m in 放宽到90L m in 以下。f . 以该近似公式计算出的限值, 对于高速柴油机(3000r m in 以上 , 此限值应再适当放宽。4“12倍排量”的讨论TB n 3745284汽车发动机定型试验规程中规定:“台架可靠性试验中对全速全负荷试验的活塞最大漏气量进行评定”。其限值为“一分钟不超过排量的12倍”, 该种规定仅考虑到排量的影响这一因素, “12倍排量”, 的。, , 才能促进柴油机技术上台阶, 另一方面, 随着增压技术的普及使用, 亦应针对实际,

11、 放宽对增压机的限值, 以鼓励柴油机行业对新技术的利用。可见对“12倍排量”适时予以修订是必要的。5结束语a . 活塞漏气量是发动机性能的标志之一, 在发动机定型及使用过程中应予以重视。b . 确定活塞漏气量的限值应考虑发动机的排量、转速、平均有效压力等因素, 以及空压机等附件对活塞漏气量的影响。c . 文中提出的近似公式较“12倍排量”多考虑了一些影响因素, 尤其弥补了“12倍排气”的许多缺陷。可以作为定型依据之一。d . 活塞漏气量值应随着设计、制造水平的提高及新技术的运用不断加以修正, 以适应柴油机发展的需要。1. 1北京:中2. 1车用柴油机活塞漏气量试验及其限值的分析1车用发动机,

12、199931Cumm ins Engine Company , Inc . T roubleshoo ting and R epair M anual B Series Engines 1991and 1994Certificati on L evels 19984. Cumm ins Engine Company , Inc . T roubleshoo ting and R epair M anual C Series Engine 1991and 1994Certificati on L evels 1998内燃机2000年第2期15一条先进滤清器生产线在渝投产由重庆专用机械制造公司投资建设的汽车滤清器生产线目前已正式投产。这条生产线的启