低排放柴油机机油消耗控制技术探讨.pdf

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1、2010年第3期(总第117期)内燃机与动力装置I．c．E＆Powerplant2010年6月【燃料与润滑】低排放柴油机机油消耗控制技术探讨朱玲玉(扬州柴油机有限责任公司，江苏扬州225009)摘要：降低低排放柴油机的机油消耗是控制颗粒物排放的前提。本文主要阐述了柴油机缸内机油消耗的途径、影响因素及控制技术。关键词：柴油机；机油消耗；排放中图分类号：TK421．9文献标志码：A文章编号：1673—6397(2010)03—0051—05ProbeintoLubricatingOilControlfo

2、rLowEmissionDieselEngineZHULing—yu(YangzhouDieselEngineCo．，Ltd．，Yangzhou225009，China)IAbstract：Lowlubricatingoilconsumptionisthebasicfactortoreduceparticulateemissionofadieselengine．’rhisarticlediscussesthemechanism．keyfactorsandcontroloflubricatingoil

3、con-sumptionintheenginecylinder．KeyWords：DieselEngine；LubricationOilConsumption；ExhaustEmission引言1柴油机缸内机油消耗的途径及影响因素柴油机的机油消耗对PM排放有着显著影响，通过控制机油消耗来降低PM排放是满足越来越严的排放法规的有力手段。柴油机的颗粒排放由三部分组成：干炭烟(DS)，可溶性有机成分(SOF)和硫酸盐。根据来源不同，SOF分为燃料成分和机油成分，两者所占比例随柴油机的运行工况而异。增压柴油

4、机工作时，机油主要通过以下三个渠道窜人燃烧室燃烧产生机油成分SOF：(1)活塞组一气缸套组件；(2)气门导杆处；(3)曲轴箱(强制换气)以及涡轮增压器叶轮轴径处(机油积炭及泄漏)等几个位置。由于现代柴油机都装有气门导管密封套，增压器上也装有油封。因此正常工作状态下，机油窜入柴油机燃烧室的主要路径是活塞组一气缸套组件。机油产生的SOF占SOF总质量的15％～80％，燃油燃烧产生的颗粒排放物中有80％为DS，20％为SOF。为了控制柴油机的颗粒排放，本文侧重从柴油机缸内机油的消耗途径及影响因素给以分析。

5、1．1柴油机缸内机油消耗的途径对PM排放造成影响的主要是缸内机油消耗。据统计资料表明，柴油机缸内机油消耗量占总机油消耗量的90％以上。由于机油成分、发动机机体、缸套活塞组件结构、柴油机运行工况以及机油压力和机油品质等对缸内机油消耗都有较大影响。其中活塞、活塞环及缸套的设计参数(影响气缸套的变形、活塞运动、活塞环运动等)对缸内机油消耗的影响尤为重要。增压柴油机缸内机油消耗的主要途径是：因顶环运动，在惯性力作用下机油被抛人燃烧室；粘附于缸壁上的油膜，在高温下蒸发、烧损；活塞环的“泵油”作用，使机油上窜到

6、燃烧室烧损；由于活塞的往复运动，使机油通过环开口间隙及环与缸壁间隙窜到燃烧室；缸内窜气带走部分机油。1．2柴油机缸内机油消耗的影响因素影响柴油机缸内机油消耗的因素主要是缸套活塞环组件的结构、柴油机的运行工况、机油品质和机作者简介：朱玲玉(1964一)，女，江苏扬州人，本科，高级工程师，主要研究方向为内燃机零部件的设计与燃烧系统的优化。内燃机与动力装置2010年6月油压力等，其中缸套变形、活塞环厚度、活塞环开口大小及位置起主导作用。1．2．1缸套变形对机油消耗的影响缸套变形直接影响活塞环对缸套的适应性

7、，从而影响柴油机润滑状况及活塞环与缸套间的贴合，在柴油机运转中缸套的变形直接影响到发动机的机油消耗。若活塞环和缸套的适应性较好，则在缸套的凸壁上(A区段)活塞环与缸套之间的油膜厚度较薄，留在缸套上的油量较少；若活塞环和气缸套的适应性较差，则在缸套的凹壁上(B区段)的油量较多(见图1)。活塞上行过程中由于惯性力的作用，流到第l道环周匍的部分机油会被散布到燃烧室周围或粘附于活塞顶和气缸壁上；粘附于活塞顶或第l道环以上的缸套壁上的机油就不能回到缸套的下部，最后它将因蒸发和燃烧等原因而被消耗掉。‘A区段油膜

8、特性B区段图l由缸套变形引起的气缸适应性恶化和在不适应区段中的油膜情形87一椭圆率为0．0‰⋯椭圆率为0．1‰曲轴转角／℃^图2气缸套变形对最小油膜厚度的影响最小油膜厚度在一个循环内随曲轴转角的变化见图2。从图中可看出，椭圆率K(K=e／R，R为活塞环半径；e为椭圆形缸套长、短半轴之差。)越大对应的最小油膜厚度越小。这是因为椭圆率K越大，油膜厚度沿圆周方向的波动也越大，导致机油沿圆周方向的流动性也越大。而机油沿圆周方向的流动会降低油膜的承载能力，使最小油膜厚度减小。对