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1、第5期内燃机No.52003年10月InternalCombustionEnginesOct.2003浅谈活塞环对发动机油耗的影响杨树文(山东华源莱动内燃机有限公司,山东莱阳265200)摘要:通过对活塞环的分析,说明活塞环在机油耗控制方面所起的重要作用。关键词:气环;油环;机油耗中图分类号:TK411.7文献标识码:B文章编号:1000-6494(2003)05-0030-04EffectofPistonRingonEngineOilConsumptionYANGShu-wen(ShandongHuayuanLaidongInternalCombustion
2、EngineCo.,Ltd.,Laiyang265200,China)Abstract:Byanalysisofpistonring,thispaperdescribesimportanteffectsofpistonringonoilconsumptioncontrol.Keywords:gasring;oilring;oilconsumption机油耗是发动机的一项重要性能指标,机油耗的高低直接关系到发动机的排放等指标。发动机零部件设计中考虑的一个重要问题是如何降低通过该处的机油消耗量。为降低机油消耗量,人们对每个与之相关的零部件做了大量的研究和改善工作,
3、并取得了很多实效。活塞环是发动机燃烧室中的一种重要密封件,它与活塞、缸套相互配合,形成迷宫式密封通道,该通道对机油消耗产生重要的影响,为降低通过此密封通道的机油消耗量,必须提高对活塞环部封油机理的认识,进而提高其设计质量,并最终使通过该处的机油消耗量保持在一个恰当的水平。图1活塞环受力状态1活塞环的密封机理活塞环的密封任务,一是由气环体现的,防止燃气从燃烧室漏入曲轴箱;二是由油环体现的适量地向气缸壁分配润滑油,防止过量机油窜入燃烧室。气环要有良好的密封作用,首先应以一定的弹力po与缸壁压紧,形成所谓的第一密封面(见图1),使气体不易通过环周与气缸之间窜入环与环
4、槽间的空隙,轴向不平衡力pA将环压向环槽侧向,形成第二密封面,而径向不平衡力pR则大大加强了第一密封图2通过环系的漏气通路面的压力,高速柴油机的po值一般不超过200kPa,将从该面泄漏,无法建立环背压力,即使po很小,一而第一气环环背气压力的平均值可达2000kPa以旦建立第一密封面,被密封气体也会来帮助密封,且上。尽管环背气压力大大超过po,但po的作用还是p1越高,附加的密封力p2越大。这时环周漏气的通极重要的,如果po=0,就不能形成第一密封面,气体道,就是环端的开口间隙了。由三通气环组成的迷宫通道(图2),能使气缸内的燃气在经过节流后,压作者简介:杨
5、树文(1963-),男,山东海阳人,高级工程力迅速降低,正常情况下p1∶p2∶p3=0.86p∶0.20p∶师,主要从事发动机生产制造质量管理与控制工作。0.076p,它使正常漏气量只有吸气量的1%以下。收稿日期:2003-01-23第5期杨树文:浅谈活塞环对发动机油耗的影响·31·由以上所述可知,活塞环部存在三个窜气及机油通道,其中第一个通道在活塞环外圆与缸套间,第二个通道在活塞环端面侧隙、背隙间;第三个通道为活塞环开口部。2活塞环在运转过程中的布控油机理在发动机运转过程中,活塞环在环槽内的基本运动有三种:活塞环随同活塞往复,在环槽内做上下运动;由于加工、磨
6、损、紧固、温差等引起的缸套变图3环的悬浮现象形,而使环在环槽内做涨缩的径向运动;回转运动。试验表明,活塞环的回转速度随着转速增加而提高。在进气行程,曲轴箱内的压力大于燃烧室内的压力,在惯性力的作用下,活塞环贴紧环槽上端面,机油被吸入环槽侧隙及背隙空间,此时机油被控制在环背空间;在压缩、膨胀、排气行程,同样在惯性力或燃气压力的作用下,活塞环贴紧环槽下端面,机油被控制在环端面下侧空间,这样,活塞环端面能很好地密封机油,这是理想运动结果。实际上,在往复运动时,任何环都会受到惯性力的作用。当活塞通过行程中点后,在惯性力的作用下,活塞环脱离环槽端面,侧隙及背隙间的机油就
7、会被挤入燃烧室,形成所谓活塞环的泵油作用,造成机图4活塞环直径与固有振动频率的关系油消耗。也就是说活塞环在环槽中发生不正常的颤振(悬浮),见图3,则不光气环漏气严重,而且油环的泵油作用也大大增加。试验表明,当环的固有频率与其所受的激振力的频率吻合时,发生共振,环就发生颤振。四冲程发动机曲轴每转一次,对环激振两次,当发动机的旋转频率达到活塞环固有振动频率的一半时,环就发生颤振,活塞环的固有振动频率大致与其直径相关,见图4。某机型对气环、油环同步试验的结果,测得气环、油环发生颤振,造成漏气量、机油上窜量大大增图5油环颤振加,见图5。触。因而能加快磨合和提高密封性能
8、,并且对气缸由此可见,提高活塞环的密封
