机油压力分布和工作方式.docx

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机油压力分布和工作方式

AVL程序编号

F00N0030

版本号

1

版本日期

09/02/1998

机油压力分布和工作方式

上汽集团奇瑞汽车有限公司

奇瑞汽车工程研究院

1.0目的

1.1本试验是为了确定在各个特定的转速和温度范围内机油压力的分布，机油泵泵油能力和在各个工况下回油的数量。

1.2这些试验在早期开发阶段可以运用反拖试验台架或标准试验台架来完成。

本试验规范提及的实验是在冷温下（典型的是0℃~10℃），此时能控制机油并带有冷却能力的台架是必需的，但如果设备不具备冷却能力至少应对冷却水加以利用。

很重要的一点是冷启动试验必须在最低可提供的温度（-25℃~-30℃）下重复多次。

这些试验普遍同燃烧和EMS系统试验联系，且需要专业的发动机台架和实验室。

1.3这个实验也可以检查在稳定状态下动态机油压力波动以及在启动和关闭时的瞬态机油压力特性。

1.4试验可以采取反拖发动机的方式或运用正常点火工作的发动机得以实行。

对于两种方式的选择必须考虑对发动机试验的影响，尤其是控制条件造成的影响。

1.5当做实验准备和选择仪器和设备时，应考虑这个实验和另外的润滑系统试验之间的联系。

1.6在本规范中的重要定义：

泵启动时间---------发动机启动或反拖后在滤清器前机油压力达到0.05bar时，所需要的时间。

机油压力升高时间--------从滤清器前机油压力达到0.05bar到发动机某一相应的部分（通常指缸盖主油道）达到0.5bar，所用的时间。

这个时间是发动机某一部分回油数量的指示而不是机油泵抽取的能力。

2.0试验准备

2.1附录A列出了试验前各个需要的数据，这些测量需参照（标准测量法规）测量。

2.2发动机的所有成分必须满足设计公差的要求，尤其是轴承间隙和所有能影响机油泄漏的零部件间隙。

（凸轮从动件，活塞漏气，正时链条油雾喷射）。

为了模仿一个旧的发动机，主要部件（比如说曲轴，连干，凸轮轴）的轴承间隙可以设计成最大。

这可参考最大间隙的发动机机油压力分配和行为的试验规范。

所有的装配扭矩和公差必需和设计要求保持一致。

2.3润滑系的所有部分（包括轴瓦）应该从未使用过。

2.4按附录B所示记录装配测量参数。

2.5当发动机运行时，通常需要匹配一个冷却液自动调温器，或一个固定的节温器开度和试验台架温度控制系统。

2.6。

当发动机被反拖时，通常发动机无需装配活塞和连杆以减少对动力系统的功率要求。

在这种情况下装配连杆大头轴承是很重要的，且用适当的夹具来约束（甚至是从连杆上切下的大头来提供，这些和曲轴箱没有关系），来重新校正轴承的机油泄漏率。

2.7测量以下位置的机油出油压力

机油泵抽取（机油泵入口）

机油泵出口（在泵和滤清器之间）

主油道（滤清器之后）

至少一个典型的主轴承，假如根据设计细节，主轴承和主油道有重大的不同

离机油供应最远的凸轮轴和平衡轴承

流入缸盖（典型的是在缸垫上）

油路供应的最远处

增压器轴承室入口

油雾（例如正时链条油雾润滑，活塞油雾冷却）

机油滤清器内（并不是必需的，根据4.10）

所有的机器必须装机完整。

各个零件都要清洗一下，且必须保证在装机前，油路没有被堵塞。

出口必须是紧压着通道的表面的恒流以获得稳定的表现;避免出口处产生紊流。

当装上细微的传感器之后，连接到出口位置的管道必须尽可能的短，并且取一个合适的直径以避免共振或者衰减之类的问题。

2.8一种不让机油流过滤清器的方法是强行使机油流过旁通阀。

通常，滤清器的入口或出口加工成有堵塞，或是一个立体的“虚构滤清器“（可以从滤清器制造厂获得）

2.9需要注意的事，当这个实验和其他润滑系统联合开发时，本试验必须按照设计要求装机油滤清器和旁通阀，并且不装适配器和流量计。

这是为了避免引入的东西带来了我们所不希望的压降或者动态影响。

发动机流量要求需要通过另外的试验获得。

滤清器内的出后压力如果需要的话也可接受。

3.0使用仪器和设备

3.1最小的测量要求是：

曲轴转动速度

在油底壳中（接近抽机油处）和主油道中机油温度

如本规范2.7所示的每个特定出口的机油压力

3.2对一些典型发动机，我们希望的机油压力大约在15bar左右。

所需机油压力传感器的频率大约是2khz，记录数据速度大约是100HZ，就可以提供合适的数据。

一些更困难的动力学问题需要记录数据更快的设备。

3.3需要注意的是，这个实验可以和另外的机油试验联合开发，但另一些试验可能需要额外的数据。

虽然本试验规范同机油流量速度规范相似，但它们不能直接联合，因为流量计和连接软管将影响发动机的压力分布。

3.4为了控制机油温度，有必要在机油箱连接一个辅助的控制器。

图1显示了装配示意图。

机油用一个独立的泵进行驱动，使之通过一个热交换器进行冷却或加热机油使之保持在一个允许的温度范围内。

目标控制温度偏差+\-1°C是允许的。

机油的进出口位置必须离机油集滤器合适的距离，以保证机油泵正常工作，并且能够使机油通过控制器后达到全循环。

建议连接到机油箱的控制器不要和另外发动机附件有任何联系（比如冷却器），为了避免他们可能会与润滑系统产生联系。

4.0试验方法

4.1建立发动机或台架，如2.0试验准备的那样记录所有的部件和装配参数。

开始时，用一个标准的机油滤清器，且在滤清器没有装堵塞。

4.2使发动机或台架在低转速下（一般是1000rpm），以检查机油压力是否满意，检查有无泄漏，并检查仪器的正确功能。

4.3稳定状态下压力分配

建议试验4.3~~4.5中，机油加到设计的最大量。

运行温度控制器，直到油底壳油温稳定在预设的温度，在最低的特定转速下运行发动机或台架，当读数稳定时如3.1记录有参数。

重复每一个转速直到最高转速。

监控机油温度以确保和目标温度没有很大偏差。

运行温度控制器来保持温度，为了控制机油温度达到要求，试验中可以把发动机停下来。

当所有的实验数据记录下来后，发动机回到怠速，然后停机。

当一台点火的发动机进行实验时，一般先让他运行在低负荷，然后负荷可以逐渐增加，如果他适应更高温度的控制。

一直继续下去，直到所有的速度和温度都测试了。

建议的转速和温度如下：

转速（RPM）----N（MIN）-+-典型的中间10个转速-+-N（max）

这里N（min）=反拖试验台架最低能达到的转速（典型的是500rpm）或者发动机的怠速转速

N（max）=发动机额定转速或台架最大允许转速

油底壳机油温度（°C）-----4090120

另外的转速和温度根据工程师的特定要求做。

4.4堵塞滤清器后机油压力分配

这个试验是验证，当滤清器完全堵塞后，发动机的油压。

如果这个滤清器有完整的旁通阀，去掉标准的滤清器而用一个“堵塞”的试验滤清器（可以从滤清器制造厂获得）。

如果一个独立的旁通阀用于试验，阻止机油供应给滤清器。

重复本规范的4.3

以下可以作为最小标准执行：

怠速toil=40°C和100°C

最大转速toil=40°C和100°C

4.5机油滤清器旁通阀密封试验

本次试验是为了确认，在正常工作状况下，旁通阀不允许任何没有滤清过的机油通过。

旁通阀（任何类型）应该安装在封闭的位置。

本次试验必须通过生产厂家的静态检查。

重复本规范的4.3。

比较一下平均时间在本次试验和4.3中的差别。

如果通过滤清器的（指示的密封阀的）的机油压降高于任何指示的一点，说明旁通阀在起始阶段漏气。

检查一下滤清器前最高压力，确认没有堵塞。

旁通阀生产厂家需要一起协调一下，并且准备更好的产品开发。

4.6热怠速试验

运行温度调节器使机油温度达到指定的最大值。

运行发动机或台架使之达到最大转速，至少保持15分钟，使发动机也达到这个温度。

记录稳定状态下的测量参数如3.1所示。

在允许的范围内，尽量快的使发动机从最大转速直接降到怠速转速。

按照（减速试验规范），记录测量参数如3.1中。

信号需要在0.1秒内（10HZ）记入，或更快（100HZ使最大必需的）。

连续记录直到主油道油压稳定下来（一般是20~~30秒）。

很重要的一点是机油压力不能小于最小允许压力（一般缸盖最远的输送距离的主油道压力0.5bar）。

在我们的增压发动机中，这点需要注意，保持机油油温度最小的压力是在增压机油输送线上。

4.7热回油试验规范

建议做所有的油压试验时，机油添加到设计的最低水平。

机油本油压试验需要发动机热机后再停机，这是为了使机油在主油道中，油泵抽取处和缸盖区域内都有机会流回机油底壳中。

建议按照如下的试验规范做：

运行发动机或台架使之达到最大转速，至少保持15分钟，使发动机也达到这个温度。

运行温度调节器使机油温度达到指定的最大值。

参照3.1所示记录稳定状态下的测量参数。

使发动机回到怠速大约10秒钟然后停机。

允许发动机保持30分钟不变以使全部的机油回到油底壳中。

4.8热启动油压；自由加速

如4.7那样，进行热回油试验。

检查机油温度，如有必要可以使用温度调节器使机油达到最大允许温度，当进行温度控制时，保持发动机恒定。

启动发动机或台架且在3秒内加速到额定转速的50%。

这就是一个热启动和自由加速的最简单再现，保持发动机转速在额定转速的50%，然后回到怠速再停机。

记录整个试验中如3.1的测量数据。

信号必须每隔0.1秒或者更快的频率计入。

检查机油泵油压时间（从起动到使主油道压力达到0.05bar）和机油压力升高时间（从滤清器前压力为0.05bar到整个油路循环中各个点达到0.5bar）。

因为加速度很大程度上由试验台架、发动机启动策略等决定，不可能指定机油泵油压时间（这个方针将是1~2秒）。

当油泵油压时，离泵最远处的机油压力升高时间应该小于1秒。

4.9热启动油压：

低怠速

如4.8所示运行热回油试验程序。

检查机油温度，如有必要可以使用温度调节器使机油温度达到最大允许值，当进行温度控制时，保持发动机恒定。

起动发动机并且迅速回到低怠速（或者700rpm，如果发动机怠速未被确定）至少5分钟，记录整个试验过程的测量参数如3.1所示。

信号必须每隔0.1秒记入一次或者更快。

记录整个试验中如3.1的测量数据。

信号必须每隔0.1秒或者更快频率计入。

检查油泵油压时间（从起动到使主油道压力达到0.05bar）和机油压力升高时间（从滤清器前压力为0.05bar到整个油路循环中各个点达到0.5bar）。

作为指导方针，泵油压时间和离泵最远点的油压升高时间都要延迟4.8秒（由于油泵速度更低）。

4.10冷起动油压；使用中

如4.7所示执行热机油放干程序

调节控制阀使机油温度在50C和100C之间，一般试验需要一个带冷却装置可调节温度的发动机，或者当温度很低时，发动机可以在更长的一段时间内（通常为一整晚）调节为环境温度。

一定要考虑到油泵油压时间。

在调节过程中一定不要转动发动机。

启动发动机或试验台架并保持低怠速速度（如果发动机不能维持太低的怠速就在700r/min转速下运转）至少5分钟。

在整个过程中按照3.1要求记录测量结果；纪录最好设置成每0.1秒或更高频率记录一次。

根据泵油压时间和机油压力升高时间来检查数据结果，尤其是在主轴颈和离油泵最远的点（气缸盖油道部位）。

因为机油放干会改变调节方法和时间，不可能确定一个可以接受的油泵油压时间。

当油泵工作以后离油泵最远点的油压上升时间应少于1秒钟。

4.11冷起动油压；机油重新加注以后

按照程序4.7执行热机油放干试验。

拆掉油底壳放油塞，排放机油至少15分钟。

不必放干调节阀里面的机油。

拆掉机油滤清器更换一个新的机滤，在新的机滤中不加机油。

重新装上放油塞，用以前的加油器加注新的机油（在环境温度下）直到机油达到机油标尺的下限。

当系统准备好以后进行记录，所有的机油通道、机滤的机油液位都应低于机油标尺的下限；这是实际的重新加注情形。

启动发动机或试验台架并保持底怠速（如果发动机不能维持太低的怠速就在700r/min转速下运转）至少5分钟。

在整个过程中按照3.1要求纪录测量结果；纪录最好设置成每0.1秒或更快频率记录一次。

根据油泵油压时间和机油压力升高时间来检查数据结果。

4.12冷起动油压；压力过高

按照程序4.7执行热机油放干试验。

调节控制阀使机油温度在50C和100C之间，一般试验需要一个带冷却装置可调节温度的发动机，或者当温度很低时，发动机可以在更长的一段时间内（通常为一整晚）调节为环境温度。

一定要考虑到。

在调节过程中一定不要转动发动机。

启动发动机在设备允许下尽可能快的加速到最大转速的50%。

这是模仿冷机起动和自由加速情形。

即使要考虑试验中特殊发动机的类型和尺寸，高转速应该在5秒以内达到。

保持发动机在50%额定转速下运行至少30秒然后在停机之前降到低怠速。

在整个过程中按照3.1要求纪录测量结果；纪录最好设置成每0.1秒或更高频率记录一次。

检查在机油泵出口和主油道处的机油压力超标情况，压力的稳定时间表明了安全阀控制的好坏。

机油泵支架处的压力可能会高些；油泵出口和主油道的压力一般可以用来表示油泵支架的压力，否则可以直接在油泵支架处安装压力传感器。

可以参考最高允许压力的设计依据。

4.13热起动油压；机油滤清器被堵塞

根据要求拆掉机油滤清器，堵住滤清器的油道强迫机油从机油滤清器旁通阀通过。

为了使旁通阀和机滤成为整体，可以让供应商专门制造一个油道可以被完全堵死得机油滤清器。

按照程序4.7执行热机油放干试验。

检查机油温度必要时控制调节阀使机油温度达到最高指定温度。

在调节过程中不能运转发动机。

启动发动机保持低怠速（如果发动机不能维持太低的怠速就在700r/min转速下运转）至少5分钟。

在整个过程中按照3.1要求纪录测量结果；纪录最好设置成每0.1秒或更高频率记录一次。

检查由于机滤旁通阀引起的所有压力波动，检查主油道处的油泵油压时间。

将结果和4.9的结果进行对比。

4.14冷起动油压；滤清器堵塞后在必须更换机油滤清器前按4.7所示先进行热回油规范，且堵塞油路供应使机油强行流入旁通阀，或安装一个“堵塞”的滤清器。

运行温度调节器使之达到最低能达到的温度，至少100C以下。

如果温度调节器能达到5~100C更好。

在进行温度控制时，不要变换发动机状态。

起动发动机或试验台架，保持在低怠速（或是700rpm,如果发动机的低怠速没有确定）记录整个试验中如3.1的测量数据。

信号必须设置成0.1秒或更高频率记入。

检查一下由于旁通阀的打开而引起的油压变化，并检查在主轴承中油泵油压时间与4.10结果的比较。

4.15冷起动油压；滤清器堵塞\油压过高

这个实验可以不用进行除非调压阀能力不够。

如果需要，如4.14那样准备设备并起动发动机。

如4.12，起动并使发动机达到最大速度。

结果同4.12的作一下比较。

5.0结果介绍

5.1应编写试验报告

报告内容包括

零件列表

零件测量（附录A）

装配测量（附录B2.1节）

图纸、图表和试验设备草图

试验结果分析

5.2参照图2画出每个出口位置的压力对发动机转速的曲线图（平均时间）和从4.3、4.4和4.5中所获得的在每个试验温度下的稳定状态下的温度分布图。

应检查每个状况下的压力信号结果，如果发现任何严重的波动（如果观测到的压力波动超过观测值±0.75bar）应尽快记录下压力曲线轨迹。

5.3下列试验的试验结果，应画出（在同一张图标上）机油压力对时间和发动机转速对时间的曲线图（参照图2和图3）。

4.6热停机压力衰减试验（主要是对主油道和涡轮增压器轴承室感兴趣）

4.7热怠速试验

4.9热起动油压；自由加速试验

4.10热起动油压；低怠速

4.11冷起动油压；使用中

4.9冷起动油压；重新加注机油后（主要是对主油道和离泵最远处的出口感兴趣）

4.13冷起动油压；压力过高

4.14热起动油压；滤清器堵塞后

4.15冷起动性能；滤清器堵塞后（主要是对主油道和离泵最远处的出口感兴趣）

4.16冷起动油压；;滤清器堵塞后（主要是对泵出口，主油道和离泵最远处的出口感兴趣）

附录A

零件测量参数

曲轴箱：

带轴承的主轴承孔直径

曲轴：

连杆大头螺栓和主轴承螺栓直径

连杆：

带轴承的连杆大头孔直径

摇臂：

孔直径，轴直径

凸轮轴：

轴承孔直径，轴直径

挺柱：

挺柱直径，孔直径

平衡轴：

轴承孔直径，轴承直径

机油泵：

按照图纸的转子间隙

调压阀：

按照图纸的弹簧和柱塞

旁通阀：

按照图纸的弹簧和预载

附录B

装配测量参数

除了被工程师指定外下面所有的参数都应被测量或计算。

主轴承间隙

连杆大头间隙

凸轮轴轴承间隙

挺柱孔间隙

摇臂和轴间隙

平衡轴轴承间隙

（任何别的压力与轴承间隙的配合，例如惰轮链轮齿）

机油泵转子间隙

卸压阀安装（按照图纸）

旁通阀安装（按照图纸）

图一

机油压力试验中的机油温度调节器安装图

图二

机油压力试验试验结果曲线图格式

图2-----试验结果的图表显示

图3-----试验结果的图表显示