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台架试验增压发动机机油消耗率过大原因的分析
摘 要：机油消耗率过大是在发动机样机试验阶段尤其是耐久试验时出现概率比较高的重大问题之一.尤其是增压汽油发动机,由于高温高压、活塞漏气量增加及曲轴箱内的压力升高,通风系统因部分工况下进气歧管内压力大于大气压力,如何准确查找机油消耗率过大的根本原因变得更见困难.本文就是研究如何解决增压后机油消耗率异常的问题.汽油机增压后,缸内爆发压力以及热负荷都比自然吸气汽油机增加很多,从而导致活塞最大漏气量比自然吸气发动机增加一倍甚至更多,同时曲轴箱内压力也会成倍乃至几倍增加.之前自然吸气发动机的油气分离器及分离方式很难满足增压汽油机的分离要求,从而增压汽油机的机油消耗率过高.机油消耗率过高,极易引起三元催化器寿命缩短和火花塞间隙变小等影响.
关键词：汽油机增压；机油消耗率；曲轴通风系统
1引言
首先说明的是,汽油发动机都存在机油消耗.发动机机油有四大功能：润滑、密封、冷却和清洁,对于保证发动机正常工作起到至关重要的作用.随着发动机试验时间的不断增加,零件的机械磨损、高温氧化、燃油蒸发腐蚀等因素,发动机机油受到污染.此外,为完成润滑、冷却、清洁和密封四大功能,发动机存在机油消耗的问题是正常的.
发动机的机油消耗率的高低,跟发动机自身的结构有很大关系.但机油消耗过高对发动机自身的危害都是一样的,因此我们要保证发动机机油消耗率在正常范围内.
本文主要针对增压汽油机样机试验阶段过程中机油消耗率过大问题的处理.对于增压汽油机机油消耗率合理范围,除了国家标准中限制机油燃油消耗率百分比之外,没有一个强制性的限值.不过行业均一致认同,机油消耗率一旦过高,导致零件润滑不良而加速机械磨损、催化剂被覆盖而导致催化失效,发动机排放不符合国家标准.因此发动机机油消耗率控制在较低的范围,有助于提高发动机的可靠性.对于增压汽油机,活塞漏气量比同排量的自然吸气汽油发动机增加一倍多.因进气中冷增压,所以进入进气歧管内的气体压力部分工况下也高于正常大气压,同时也得考虑解决高速时曲轴箱压力过大的问题.故油气分离肯定比自然吸气的复杂很多.
目前,对于中小排量发动机,不同工况下有所区别.国外一般要求新机磨合后机油消耗率小于15g/h,而可靠性试验完成后机油消耗率要小于30g/h.另外如果是增压汽油机,除以上要求外,增加曲轴箱通风系统内含油量的要求（小于2g/h）.国家标准中对机油消耗率要求相对粗略,仅要求机油、燃油消耗质量百分比小于0.3%,
2处理的一般步骤
2.1检查是否漏油
首先停机检查发动机是否漏油.主要检查发动机曲轴前后油封、增压器进回油管路、机油滤清器及油底壳跟缸体连接处是否有渗漏痕迹.
如果前后油封密封失效,会导致机油泄漏,则应检查油封密封圈及涂胶等.
如果增压器进回油管垫片或垫圈处出现,先检查螺栓扭力是否在正常范围.如果扭力正常,则检查垫片是否变形或者有其它缺陷.
机油滤清器处一般检查跟机油冷却器密封处,检查其扭力后拆开检查密封圈处.
如检查发现油底壳跟缸体结合面处普遍渗油,但油底壳螺栓扭力均在正常范围,拆开油底壳检查涂胶.检查涂胶是否完整及涂胶宽度厚度.如没有出现涂胶量过少或不完整,则可能是曲轴箱压力过高导致密封失效.
2.2测量气缸压缩压力
汽缸压缩压力的检查和判断方法：
(1)起动发动机怠速运转,待发动机冷却液水温达到80摄氏度以上时停机.
(2)将喷油器接插头拔下,拆点火线圈后将火花塞拆下,节气门全开.
(3)手持气缸压力表,将其锥形橡胶头拧紧在火花塞孔上,逐缸测量气缸压缩压力；测量时用起动马达带转发动机（转速应300转／分）.
(4)为确保准确性,每缸应测量2次以上,曲轴至少旋转4转以上.
(5)判断气缸压力是否正常,视具体机型来决定.当被测汽缸的压缩压力比给定的数值低15%以上、或该缸的压缩压力比各缸的平均压缩压力低10%以上时,基本上可以认为该缸的密封性已经不能达到正常的使用要求了.
如果缸压过低,此时可以使用内窥镜检查活塞以及缸孔内壁是否完好.如果缸壁能看到明显的划痕或者损伤,或者活塞顶部有裂纹,拆机检查零件质量.
2.3测量全负荷窜漏
活塞环主要有密封气体、均布气缸壁机油、导热和支撑活塞等作用.
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.活塞漏气量是一个指示活塞环是否已得到正确的光洁度和配合的重要指标,它是综合评价发动机活塞、活塞环及气缸壁的组合是否有效的重要手段.
根据标准：GB/T 19055-2003汽车发动机可靠性试验方法附录A中的A.4,四冲程发动机在全负荷时最大活塞漏气量( Bmax)不得超过限值( BL).
BL等于0.6%VH(n/2)Rr(298/TⅢ)
VH—发动机排量,单位为升(L)
N-额定转速,单位为转每分钟( r/min)
Rr_额定转速全负荷时增压机的压比,压气机出气口的绝对压力p和压气机进口绝对压力之比,非增压机Fl
Tm一进气歧管内部进气温度为开尔文 (K),非增压机令T等于298K
根据以上公式,可知不同的机型活塞的最大漏气量可能不—样的.
如果活塞最大漏气量大于设定的目标值且内窥镜检查发现活塞顶部及缸壁均完好.此时可将活塞拆下检查.拆下时注意：(1)各活塞环开口是否相错（三个活塞环开口应相错120度）.如果开口相错较小甚至三道活塞开口跑到同一方面（俗称环对口）,活塞最大漏气量会相应增大很多.(2)检查各活塞环是否完成,如果出现活塞环损坏,活塞漏气量将增加.(3)活塞环上是否有积碳及弹性.如积碳过多,导致活塞环卡死,机油将直接进入燃烧室燃烧,从而导致机油消耗率过大.(4)检查活塞环安装方向是否正确.
2.4油气分离试验
在现代汽车中,曲轴箱通风系统气体形成是多方面的.
(1)由于活塞环跟缸体缸孔之间没有完全密封（如果要达到完全密封,极易出现拉缸导致发动机直接报废）,在发动机往复运转过程中,部分工作气体沿活塞与活塞环跟气缸套的侧间隙进入曲轴箱,也就是之前说的活塞漏气量.
(2)增压汽油发动机采用活塞冷却喷嘴工作中产生的飞溅油雾.由于增压汽油机活塞相对于自然吸气发动机所特有的高温高压,为保证活塞在合适温度工作,一般会增加活塞冷却喷嘴喷油冷却.在冷却过程中部分机油形成油雾.
(3)对增压汽油机,增压器的中间轴承也会有部分气体从进气系统进入曲轴箱内.
(4)在发动机运转时,为发动机运动件良好润滑,机油泵会将机油运送到各个运动件以防止机械磨损过大.曲轴、活塞、连杆、凸轮轴及正时链等运动件所带动的机油也会形成油雾；
鉴于以上多方面原因,在发动机运转过程中曲轴箱内不断产生的气体或油雾,曲轴箱压力会相应增大.为保持在发动机工作过程中合适的曲轴箱压力,运转过程中的气体或油雾必须导出曲轴箱.
曲轴箱通风系统的功能之一就是通过其分离气体及油雾,使机油回流到油底壳,再次进入循环.根据气体中的油的颗粒度分为细小颗粒油(< lOum)、微小颗粒油(<lum)和粗糙油（肉眼可见的颗粒）.一般油气分离器分离过程中一般先进行粗分离再进行精分离,即二级分离模式.这样颗粒较大的机油将会先被分离,细小颗粒油将再次分离.
在增压汽油发动机工作过程中,随着增转速及负荷的增大,进入进气歧管内的气体压力将高于大气压力.也就意味着,必须设计在发动机低载荷及高载荷等工况下的各自独立通道以保证曲轴箱内气体及时导出,从而保证曲轴箱压力在合理范围内.
如图所示,正常情况下,油气分离器上有两个单向阀,在油气内压力达到其中某个阀值时,单向阀便打开,分离后的气体经过此阀流向进气歧管或增压器进气口后再次进行燃烧.
如果单向阀的压力值设置偏大或者偏小时,就会出现出现失效情况,反而有气体从进气歧管或增压器进气口进入油气分离器.所以油气分离试验首先要确保检查油气分离后气体的流向是否正确,如果出现逆流,则判断单向阀失效.需要重新设计.
第二,如果经过检查,油气分离的气体流向是正确的,那么下一步的在单向阀跟进气歧管和增压器进气口之间增加油气收集瓶子.通过某段时间的收集（如2个小时）,先目视检查瓶子内是否机油成分较多（试验分离出的油气如果含有机油一般为黑色）.如果此时收集到的瓶子内油基本为黑色,可以初步确认油气分离器的效果欠佳（可以进行放入烘干箱进行烘干称量）.如果烘干后发现机油含量大于设定值,油气分离需要重新设计以增加油气分离的效果.
3结语
台架试验增压汽油发动机机油消耗率过大处理,主要是通过检查增压汽油发动机是否漏油、气缸压缩压力、测量活塞最大漏气量、以及进行油气分离试验等手段.通过以上的测量,一般情况下都能检查出增压汽油发动机机油消耗率过大的根本原因.
发动机论文范文结:
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