柴油机活塞漏气量分析及其限值的确定
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针对某型号柴油机所出现的窜气量大问题如图2所示,在失效模式分析的基础上,对活塞环组结构及参数对漏气量的影响开展了深入分析,并进行了相应的改进及装机测试验证。
1故障情况某小型柴油机,其具体参数如表1所示。
从漏气量测试数据来看,该发动机的最大活塞窜气量最大为4.2L/min,远远超过设计要求2.2L/min,在发动机额定转速2600rpm附近,其漏气量为2.91L/min,也超过漏气原因分析为查找窜气量增大的原因,首先查看试验过程记录,试验记录中缸内压强数据始终处于设计范围内,无异常燃烧情况。
对被测发动机进行拆解后检查活塞安装正确、并口的问题,且无异常磨损痕迹。
为进一步排除其它部件问题,进一步进行了零部件匹配互换,缸盖、缸体、活塞互换等排查,最终故障零件锁定为活塞环组件,初步分析是由于主要漏气通道的尺寸参数存在问题。
根据以上排查,样件质量、装配和环境均无异常,重点怀疑为活塞环及其图1漏气量大故障分析鱼骨图图2窜气故障机型漏气量测试数据23-25°CA为充分考虑活塞、活塞环及衬套的热态,得到的活塞温度场(如表2所示)作为热载荷,热膨胀系数,计算衬套及活塞的热态轮廓,如图4活塞参数影响试验设计分析4.1漏气量影响因素正交试验分析活塞环组漏气通道主要有三个,如图5所示。
①活塞环与环槽所形成侧隙和背隙;②活塞环外圆面与缸套内表面之间;③活塞环开口间隙。
通过对漏气通道的分析可以看出,活塞环安装后的开口间隙、活塞环安装弹力、活塞配缸间隙、活塞环侧隙及背隙是漏气和机油消耗的主要通道,因此重点考虑上述因素对漏气量的影响,分别对上述参数取三参数水平,所设计的正交试验表见表3所示。
其中:δ1、δ2分别为一环、开口间隙;F1、F2分别为一环、二环切线弹力;Dp1、图3活塞环组动力学模型测温点1 2 3 4 5中央推力侧反推力侧前窗侧后窗侧2活塞及衬套温度测量值(硬度塞测温法(a)活塞热态轮廓(b)衬套热态轮廓图4活塞及衬套热态轮廓图5活塞环窜气通道型为:b=9.6×10-6;K=[85.70.4-1.16.2-55.038.4-0.1-6.412.62.05.6 0.03.7-10.3]×10-6K=[85.70.4-1.16.2-55.038.4-0.1-6.412.62.05.60.80.03.7 -10.3]×10-6;对模型进行显著性检验,利用测定系数R2和校正测定系数R来评估模型的逼近程度,这两个系数分别为二环间隙时的1.06L/min增加到0.65mm二环间隙时的1.25L/min,其漏气量增大了18%。
某柴油机活塞漏气量的分析与优化张虎;孙科;关莹【摘要】针对某柴油发动机台架试验过程中出现的活塞漏气量大问题,排查出是由于两级增压器漏气和第二道气环开口间隙偏大引起.通过仿真方法对第二道气环开口间隙进行分析,计算结果与测试结果基本一致.重新确定开口间隙范围,降低了活塞漏气量.【期刊名称】《柴油机设计与制造》【年(卷),期】2016(022)002【总页数】4页(P24-26,36)【关键词】两级增压器;活塞漏气量;开口间隙;AVLEXCITEPR【作者】张虎;孙科;关莹【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000【正文语种】中文发动机工作时,高温高压气体从密闭气缸经由活塞环的侧隙、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:(1)从气门杆与气门导管间的间隙流入曲轴箱的气体,;(2)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;(3)空气压缩机的漏气经由空压机机油回至油底壳的气体[1]。
当密封不良漏气量超过许用限值时,会造成一系列的不良后果,如发动机功率下降、油耗增加、运转不平稳、起动困难,缸壁与活塞环之间的油膜被破坏,气缸与活塞环之间产生异常磨损,机油老化变质,机油消耗量增加,活塞承受附加的加热,可能会膨胀卡死等[2]。
因此对漏气量进行分析对发动机的设计具有重要意义。
我公司新开发了一款3.0 L直列六缸、四冲程柴油机,采用了双顶置中空凸轮轴、两级涡轮增压、可变涡流比、废气再循环、液压挺柱、滚子摇臂、高压共轨等多项先进技术,可满足欧V及以上排放法规要求,以低油耗、低排放、高性能为开发目标,满足国内和欧盟市场对高性能动力的需求。
在台架试验过程中,发现活塞漏气量偏大,为120 L/min,已超过设计要求。
活塞漏气量测量原理《活塞漏气量测量原理:一次修车的小发现》嘿,今天咱来唠唠活塞漏气量测量原理这事儿。
这可不是啥特高深莫测、只在书本里才有的东西,其实它就藏在咱平常的生活里呢。
就说前阵子我那车出毛病了吧。
开着开着总感觉发动机有点不对劲,声音老是“突突突”的,像个气喘吁吁的老人似的。
我就把车开到了附近的修车厂。
那修车师傅啊,一上来就开始捣鼓发动机那块儿。
我在旁边看着呢,就好奇他到底咋判断问题出在哪。
只见他拿出了一些奇奇怪怪的工具,就开始检查活塞的情况。
这活塞可重要了,就像发动机的心脏瓣膜一样,要是它出了问题,那整个发动机都得闹脾气。
师傅跟我说啊,要检查活塞有没有漏气,这里面可是有一套原理的。
他一边比划一边给我解释,就像在给个小学生上课一样。
他说呢,活塞漏气量测量,简单来讲,就是看有多少气从活塞那不该跑的地方跑出去了。
他开始操作那些工具,首先把发动机弄成一个相对封闭的系统。
就好比把一间房子的门窗都关紧,只留几个小通道用来检测。
然后呢,往这个封闭系统里打气,就像给气球打气一样,不过这可是精确控制的打气哦。
这时候啊,我就盯着那些连接着发动机的小管子和仪表。
那些仪表上的指针就像小蚂蚁一样开始慢慢动起来了。
师傅说,如果活塞密封得好,那气就不会乱漏,仪表上显示的数值就会在一个正常的范围内。
可要是活塞漏气了呢,就像房子的墙上有了个小窟窿,气就会从那个窟窿跑出去,仪表上的数值就会变得不正常。
我看到他在一个小仪表上仔细地看着数值,那个表情就像在看宝贝似的。
他说这个数值啊,能反映出活塞漏气量的大小。
比如说,如果数值比正常的高了一点点,可能只是活塞环有点磨损,就像门上的密封条有点老化了,有点小缝能让气钻出去。
但要是数值高得离谱,那就可能是活塞或者缸体有比较严重的损坏了,就像墙上破了个大口子,气呼呼地往外冒。
师傅还告诉我,测量的时候得考虑很多因素呢。
就像当时他在检查的时候,还得看看发动机的温度是不是合适,因为温度不同,气的状态也不一样,这就像夏天和冬天咱们呼吸的感觉也有点不同一样。
柴油机排气污染物排放限值及测量方法柴油机作为一种重要的动力设备,被广泛应用于交通、工业、农业等领域。
然而,柴油机排放的污染物严重影响了环境和人们的健康。
这就导致了全球各国政府和机构对柴油机排放污染物进行限制和监管。
本文将着重探讨柴油机排气污染物排放限值及测量方法。
一、柴油机排气污染物的种类柴油机的排放污染物主要包括氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)等。
其中,NOx 和PM是最为严重的污染物。
NOx是由过多的氧气和氮气混合在一起时,柴油机在燃烧过程中所产生的一种化合物,主要包括氮氧化物(NO和NO2)。
PM则是指发动机在燃烧过程中产生的微小颗粒物,由于其具有较小的颗粒直径和较高的表面积,因此对人类健康的危害更严重。
二、柴油机排气污染物排放限值的制定各国政府和机构对柴油机排放污染物的限制标准不尽相同,但通常都是针对NOx和PM的排放量进行限制。
在欧盟,柴油机的排放限制标准由Euro 1至Euro 6阶段构成,每一阶段的排放限制标准都比前一阶段更加严格。
其中Euro 5和Euro 6阶段的限制标准最为严格,要求NOx的排放量不得超过0.18克/千瓦时(kWh)和0.08克/kWh,PM的排放量不得超过0.005克/kWh和0.004克/kWh。
在美国,柴油机的排放限制标准由Tier 1至Tier 4阶段构成,每一阶段的限制标准同样比前一阶段更加严格。
Tier 4阶段的限制标准最为严格,要求NOx的排放量不得超过0.05克/kWh,PM的排放量不得超过0.01克/kWh。
三、柴油机排气污染物测量方法为了保证柴油机排放污染物的限制标准得以有效执行,需要采用可靠的测量方法对其排放进行监测。
目前,常用的柴油机排气污染物测量方法主要包括传统法和选择性非催化还原(SNCR)法。
1、传统法传统法是指采用数据采集系统和尾气分析仪对柴油机排放的NOx、CO和PM等污染物进行监测的方法。
车用发动机VEHICLE ENGINE No.3(Serial No.254)Jun.2021第3期(总第254期)2021年6月柴油机漏气量试验研究朱卫华(海军装备部,陕西西安710021)摘要:针对某车用6缸增压中冷柴油机,开展了不同发动机转速、扭矩、机油温度和最高燃烧压力工况下的漏气量试验研究。
试验结果表明,发动机的转速和扭矩是影响漏气量的主要因素,而机油温度和缸内最高燃烧压力对漏气量的影响较小。
相同扭矩下,随转速增加,漏气量基本呈线性增加趋势,转速每增加10%,漏气量约增加12%;相同转速下,随扭矩增加,漏气量也基本呈线性增加趋势,扭矩每增加10%,漏气量约增加5%。
漏气量最大的工况并不是漏气率最高的工况,漏气率比较高的区域出现在中等转速和中等扭矩交汇的区域。
关键词:柴油机;漏气量;机油温度;扭矩;转速;最高燃烧压力DOI:10.3969/j.issn.l001-2222.2021.03.015中图分类号:TK414.1文献标志码:B文章编号:1001-2222(2021)03-0088-05柴油机的漏气量影响着功率输出,并且随着发动机强化指标逐渐提高和排放标准日益严格,这种影响越发明显。
发动机缸内燃烧气体通过活塞、活塞环和气缸壁面从燃烧室渗透到曲轴箱的气体中有约70%未燃气体和30%已燃气体3〕。
虽然世界范围内没有特别明确地限制发动机曲轴箱排放,但却限制总的发动机排放,包含排气管路排出的气体和曲轴箱窜出的气体⑷。
相关文献显示,曲轴箱窜出的气体是发动机PM排放的主要来源,随着未来排放法规的颁布,曲轴箱PM污染将越来越受重视。
Andres L S等口皿对发动机漏气进行了试验和仿真研究,对活塞环涂层抑制泄漏进行了定量分析;景国玺等口口研究了曲轴箱通风系统对机油消耗的影响;苏敏等[⑵研究了汽车发动机曲轴箱漏气量测量仪检定规程应用中值得注意的问题;王宪成等[⑶研究了漏气率对柴油机性能的影响。
这些研究为柴油机漏气量试验研究提供了重要参考。
某柴油发动机活塞窜气量模拟分析与标定李波1,穆芳影1,钱德猛1,胡昌良1,路明1(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,安徽合肥)[摘要]基于动力学分析方法建立某汽油发动机缸体-活塞-活塞环的详细分析模型,获得不同转速窜气量随发动机转速的变化关系。
活塞动力学分析、活塞窜气量试验结果表明:窜气量随发动机转速的变化关系与试验结果趋势一致,缸体-活塞-活塞环动力学分析模型能够有效实现对发动机机油消耗及窜气量的预测。
关键词: 活塞窜气量,活塞窜气量试验,活塞动力学模型标定主要软件:A VL EXCITE POWVER UNITThe Simulation and Calibration of Blow-by of Diesel EngineLi Bo1,Mu Fangying1, Qian Demeng1,Hu Changliang1,Lu Ming1(1.The Center of Technology, Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd, Hefei)[Abstract]In order to establish the ability to predict the value of blow-by, the block-piston-piston rings model were set up based on the dynamic analysis methods ,then the relationship with blow by and speed were attained. The results of the dynamic analysis, the blow-by test showed that the same variation trends of blow-by were similar between the computation and test. The analysis model of block-piston-piston rings would complete the prediction of lube consumption and blow-by.Key words: Piston blow-by;Reliability test;Calibration of the dynamic modelSoftware: A VL EXCITE POWVER UNIT1. 前言随着排放法规要求的日益严峻,发动机排放指标与运行经济性已经成为提升产品竞争力的关键指标。
活塞漏气Array量试验上汽集团奇瑞汽车有限公司奇瑞汽车工程研究院1.0 试验目的1.1 本试验规范适用于配备汽油机或者柴油机的客车。
试验可用于发动机性能评价。
1.2 在耐久性或开发试验中,监测发动机状况需要活塞漏气量试验。
也可在活塞环/气缸体开发或者磨合完毕后,进行该试验,为项目开发建立试验数据库。
2.0 试验准备2.1 发动机按照项目要求在台架安装调试完毕。
2.2 确保发动机没有机油和空气泄漏,如果曲轴箱泄漏关掉真空泵。
2.3 漏气量的测量结果通常与发动机的运行时间有关。
为了获得基准的实验结果,发动机应当按照磨合规范磨合完毕(例如客车汽油机至少50小时)包括高转速和大负荷。
2.4 节温器全开3.0 测试参数与设备3.1 必须记录测试参数发动机转速发动机扭矩机油温度冷却水出口温度活塞漏气容积流量:精心挑选测试仪器,确保任何附加部件带来的压力损失最小。
漏气测试仪器应当安装在能够测量发动机全部漏气量的恰当位置,如果可能把漏气测试仪器安装在油分离器之后。
曲轴箱压力(曲轴箱内)3.2 如果不能维持设定的机油温度和冷却水温度(见试验方法),应当安装一个加热装置。
4.0试验方法4.1 测量发动机活塞漏气量有两种方法,一种是利用封闭漏气系统,另一种是气体排泄到大气。
A 大多数情况下,运行封闭漏气系统可能导致曲轴箱负压,因此吸气增加测量的容积流量。
这与封闭漏气系统的设计有关。
B 运行开放的漏气系统,直接将漏气排到空气中。
漏气导致发动机泄漏,影响试验结果。
分别使用这两种测量方法,并对测量的结果进行比较。
试验过程中曲轴箱压力限制在±20 mbar4.2 暖机,打开节温器,发动机冷却水出口温度(85-150℃),油底壳机油温度高于80℃。
4.3 检查机油液面,避免机油液面变化。
某些情况下运行,机油填充液面位于下限,不会对发动机造成损害。
然而,测量活塞漏气流量应避免机油填充液面影响。
4.4 运行功率曲线,记录所有试验测试参数要求的数据。
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