关于缸体主油道入口部分堵塞的分析

吴 林

（1、合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 230000 2、安徽六安职业技术学院，安徽 六安 237000）

1 问题调查

某批次486汽油机缸体前端主油道入口发现大面积堵塞(最高堵塞一半多),需验证已装机缸体的润滑系工作特性能否满足要求。调查发现：堵塞处机油泵壳体和缸体相应位置均比前一段油道深，在不堵塞的情况下;该处截面积比前段大。原因是该处机油转向发生90°变化，加大该处容积能起到一定的蓄压稳压作用，实际上整个主油道通流面积的设计也是超过刚好流量所需的值，主要考虑加大换热、保持层流、蓄压稳压的作用。

2 、通流面积几何计算

现假设堵塞处与其前面一段主油道截面积一致，即保留通流能力的前提下，则调查数据与几何计算如下图：

实际的前端主油道入口槽只是近似矩形，但略加思考可知上述图中的处理只会加严可允许堵塞面积计算值，故可采用。此外，紧挨堵塞处前端还有一个给第一挡主轴瓦供油的斜油道，考虑其一定比例的分油作用，表明上述可允许堵塞面积的计算值是很严格可以信任的，甚至可以略放宽。

3 层流保证能力计算

前端主油道入口槽按S=195.17(当量直径14)计算,再考虑机滤器的压力损失和流动阻力,计算怠速机油流速约0.24m/s，6000rpm时流速约2.12m/s，查取机油粘度，计算雷诺数怠速为258.5,6000rpm为2283(油温按90℃),又根据相对粗糙度约1/46选取尼古拉斯层流临界雷诺数2320,可见均为层流状态。实际驾驶时发动机转速很少超过4500rpm,机油流量约25L/min,据此建立三元一次方程组计算层流临界雷诺数2320所允许下的最小通流当量直径为13.775，油槽宽度14.5不变，则最小总深度为13.11，由此计算缸体前端主油道入口最大可允许堵塞面积所占百分比为：

Sd=1－(13.11-4.56)/14.2=39.8%

前端主油道入口油槽内不发生紊流情况下,堵塞处的节流效应对下游作用距离有效,经过3～4倍当量直径(第二档主轴承前)可恢复层流,而第一档主轴承不由主油道供油。

4 机油压力&温度特性对比分析

4.1 性能台架试验：在1000/2000/3000/4000rpm，测量缸体前端主油道入口有堵塞（60%左右）和无堵塞的两台发动机，在不同机油温度40～100℃（每个转速试验前，停机冷却发动机，使机油温度降到40度附近再开始运行，负荷由小到大加载，使油温升高，按方案每个转速测量8个点。，间隔10℃）的机油压力，对比其特性曲线，如下图2～图5：

有堵塞和无堵塞机在1000/2000rpm机油压力&温度特性曲线吻合度较好，3000rpm以上有堵塞机反而比无堵塞机机油压力要高。

在性能台架，另进行了20小时100℃高机油温强化试验，拆解发现各运动副工作良好，没有出现缺油现象。

4.2 出厂试验：对比统计了有堵塞和无堵塞两种缸体的发动机各63台出厂试验数据，对比各工况机油温度基本相同，出厂试验对于单台发动机而言，精度是不够的，但大量数据的统计分析可以反映变化趋势。

冷机怠速时，有堵塞机机油压力一致性较好，平均值略低于无堵塞机，但都符合要求；

2000rpm时，有堵塞机机油压力一致性相对较好，平均值仍略低于无堵塞机，但都符合要求；

3000rpm时，有堵塞机机油压力一致性相对略差，平均值略高于无堵塞机，也都符合要求。

性能台架试验和出厂试验得到的信息有相似之处：中低速两者机油压力与温度特性比较接近，高速时缸体前端主油道入口有堵塞的机子所测机油压力反而都有相对偏高的趋势，这与测量取点位置是有关系的。

从上述油道示意图上可以看出，前端主油道入口有堵塞的缸体，由于堵塞处节流作用第一档主轴承前静压增大，分得的润滑油将会增多，由于出流流速增加使得流动雷诺数和缸体油道后端壁面反射增强，测压点处机油压力在发动机3000rpm以上高速段出现上升就成为可能了。

5 综合结论

根据计算和对比试验分析情况，可认为堵塞面积40%以下的风险极小，40～60%的存在一定的风险。来自机油压力不足的风险较小，主要是各档主轴承分油量出现差异，另外堵塞处加工面薄而锋利，在交变油压特别是机油长期使用酸化后，容易腐蚀剥离该处铸铁，产生的微粒不能被机滤器过滤，有造成运动副磨粒磨损的风险。此类缸体发动机必须按要求更换机油，防止酸化。

[1]北内集团.缸体主油道清洗机投产.北京工业年鉴，1996-01-01.