某型柴油机机油压力低故障机理分析

摘要：目前某型柴油机普遍存在机油压力低问题，并且在数量上有蔓延和扩散的趋势;在解决油压低问题时，是进行某些零部件的简单更换（如机冷、机滤、油泵等），并没有找到引起油压低问题的共性原因和统一的解决方法，最终解决效果往往差强人意，油压低问题仍然反复出现。导致油压低问题的原因，可能是单个系统异常，引起相关系统之间产生互相影响，最终表征出的一种综合性故障现象，解决油压低问题的难点是找出引起油压低的起始因素，同时排除其他关联系统产生的被动干扰。本次机理分析逻辑流程如下：首先从系统原理逐一分析、排查;对干扰因素运用数据统计方法进行初步判断，最终通过对比试验排除干扰因素，针对性找出油压低问题的根本原因。

Abstract： At present，low oil pressure is a common problem in a diesel engine，and the number of the spread and diffusion trend;When solving the problem of low oil pressure，it is a simple replacement of same parts（such as maching cooling，machine filtering，oil pump，etc. ），and did not find the commom causes of the problem of low oil pressure and a unified solution，the final solution is often unsatisfactory，low oil pressure problem still recurring. The cause of the problem low oil pressure may be the abnormality of a single system，which leads to the mutual influence among related systems，and at the same time eliminate the passive interference generated by other related systems.The logical flow of the mechanism analysis is as follows：firstly，analyze and check one by one from the system principle; The interfence factors were preliminiarily judged by the statistical method of data，and finally the interference factors were eliminated through the comparative test to find out the root cause of the problem of low oil pressure.

关键词：某型柴油机;油壓低;截留装置

Key words： a diesel engine;low oil pressure;cut-off equipment

0  引言

机油压力低，对任何一种发动机而言都是普遍存在的故障现象，造成机油压力低的原因通常是复杂而难以解决的，仅仅通过更换相关系统零部件是无法解决问题的，本文对某型柴油机所存在的机油压力低问题进行深度分析，通过对某型柴油发动机润滑系统进行多项试验对比、数据分析等方法最终设计截留装置解决问题，为V型柴油机机油压力低故障提供了新的思路。

1  分析排查过程

某型柴油机润滑系统图如图1所示（带手动、电动机油预供泵）：由系统图可知油底壳内滑油有三种升压途径：①手动机油预供泵;②电动机油预供泵;③机油泵。

首先对红色边框内的各部件进行分析（包括：手动、电动预供泵;机油泵;机冷、机滤总成）。

1.1 机油预供系统

一般试车过程前a手动机油预供、b电动机油预供选装一种，起车后预供系统关闭，预供泵出口都安装有单项阀，可以排除预供管路旁通滑油导致起车后系统油压低的可能。

1.2 机油泵

复查机油泵的流量参数，选取同一批次油压低机器及油压正常机器的油泵进行流量统计：油压正常机器的机油泵流量测试数据如下，见表1。

结论：从统计数据上看，机油泵流量满足企标《柴油机机油泵试验技术条件》技术要求（160L/min），但机油泵额定流量是否满足目前发动机的润滑油消耗状态需求，需进一步验证。

1.3 机滤及调压阀与机冷及旁通阀测试试验

（以下数据全部为油压低机器测试结果）。试验方法均采用五表测量法，对应测量发动机5个测点的机油压力衰减趋势，具体测点在滤前、滤后、冷前、冷后、增压器进油压力。

测试全部油压低机器的机滤座调压阀开启压力，经测试调压阀开启压力均大于0.6MPa，开启后可迅速关闭，保持压力均大于0.55MPa，符合技术要求。

结论：经过大量试验数据统计，机滤入口、出口总压降最大不超过0.2MPa（100%工况统计数据，1500r至2100r适用），实测油压低机器滤前压力均≤0.6MPa，故可证明滤前调压阀处于关闭状态，不存在调压阀开启致使润滑油泄流而导致系统有效流量降低，因此造成油压低的可能性。

测试全部油压低机器的机冷（陆用机）旁通阀为压差时开启，开启压差均大于0.65MPa，符合技术要求。

结论：经过大量试验数据统计，正常情况下机冷进、出口总压降最大不超过0.3MPa（100%工况统计数据，1500r至2100r适用），远未达到机冷旁通阀的开启压差，故可排除因机冷旁通阀开启，导致未经冷却后直接流向机滤，部分滑油推动机滤的调压阀打开，滑油泄油至油底壳，最终产生主油道油压低的可能性。

油底壳内机油经机油泵升压，流经机冷、机滤总成后可分为A、B两路，流经路线分别如下：A路由滤后流经增压器然后流回油底壳;B路为滤后流经主油道后润滑各档运动摩擦副、配气机构;高压油泵;活塞冷却喷嘴最后流回油底壳。

1.4 A路润滑油系

A路油系用来对增压器进行润滑与冷却后直接流回油底壳（目前全部为油冷型增压器）。

1.4.1 曲轴箱强制通风系统（PCV）

PCV系统可使曲轴箱内产生一定的负压，负压理论上会引起机油泵的吸油阻力增加，在试车过程中将油气分离器与增压器入口之间管路脱开，此时压气机无法对曲轴箱强制抽气，多次试验证明曲轴箱的负压并没有对油压润滑系统的油压提升产生可观影响，故排除上述原因造成主油道油压低的可能性。

1.4.2 增压器的回油量及流通阻力问题

首先查阅增压器技术状态，进口状态为BorgWarner，国产状态型号：GJ100。目前本系列柴油机全部用国产增压器，经查阅增压器技术规格书《2013YGM-002》，要求增压器滑油压力为：2.5-6bar，但并没有对增压器回油量参数提供明确要求（见图2），经咨询厂家技术人员，获知该增压器理论回油量要求为：2.8-3.2L/min。

如若增压器供油量不足（供油压力低）会造成增压器两端浮动轴承与压气机端止推轴承润滑不良产生故障;如供油量过大会造成两端轴封漏油，且增压器的供油量过大有可能导致柴油机主油道因流量损耗导致压力的衰减。故在增压器配机过程中，须对供油压力及流量进行主动控制。

在此前提下，首先进行增压器的回油量对比试验如图3。

试验结果表明，油压正常机器的增压器回油量在3.9L/min至4.8L/min之间，油压低机器的增压器回油量在4.9L/min至8.7L/min之间，油压低机器与油压正常机器的回油量均明显超出设计值;同时增压器的进油压力偏高，有少数增压器的进油压力超出0.6MPa。

增压器更换对比试验：

将油压正常机（974）的增压器换到油压低的机器（999）上，对比试验结果见表5。

通过对比试验证明，更换增压器后，油压可以恢复正常。

结论：通过对比油压正常与油压低机器的增压器回油量可发现，油压低机器的回油量明显相对偏大;增压器互换试验说明，油压低机器更换增压器后油压恢复正常。因此，供给增压器的油量及油压对主油道压力有一定影响。

1.5 B路润滑油系分析

鉴于B路润滑管系构成最为复杂，该报告中采取的分析方式可能缺陷。某系列柴油机自从1985年经德国Deutz引进以来，已经100%国产消化吸收，目前技术状态十分稳定。

对其技术文件、图纸资料、更改许可书进行复查，所有技术状态均未发生重大更改（目前机油泵为原始状态、非大泵）;对其加工工艺、尺寸公差控制进行梳理，机加工设备、工艺、零部件精度都能够按照原有设计要求保证，故暂时排除因机加尺寸控制不良致使运动件（曲轴与主轴孔、连杆大端与曲柄、凸轮轴与安装底孔）配合间隙超差，導致滑油泄流量过大;冷却喷嘴、摇臂出油机构零部件状态稳定，并且全部做过对比试验，故暂时排除该零部件问题导致泄流量过大;高压油泵互换试验，排除高压油泵润滑油回油量过大引起主油道油压过低。

目前可暂时排除B路润滑系统个运动部件配合间隙过大，导致泄流量异常造成主油道油压低这一因素。

原因分析：

在机油泵流量不变的前提下：润滑系统原理图表明，系统的压力由A、B两路共同的延程阻力决定，由于阻力而建立起润滑系统的动态压力。当A、B两路流通阻力增加，润滑系统的有效循环流量会减小，压力会随之升高，反之则降低。

假设当A路（增压器）流通阻力过小，B路（主油道）流通阻力不变，在机油泵输出流量固定（定转速）的前提下：由于A路由于延程阻力小致其使循环流量增加（大部分滑油冷却润滑增压器后流回油底壳），则B路（主油道）会因循环流量减小而产生动态压力的衰减（主油道各测点）。

结论：如果增压器回油量过大，会引起润滑系统主油道压力跌落，可能是造成机油压力低的最初原因。

2  解决方案设计

在发动机滑油系统流量（压力）富于的情况下，主机厂家一般是采取主动控制法来限制增压器的供油压力（回油量），从而达到主动控制增压器供油压力与流量的目的，通常采取的措施是设计专用截流阀，某型柴油机并没有该项设计。

2.1 截流装置的设计

2.2 试验验证

分别对油压低机器进行了截流试验，经过试验验证，截流后主油道压力升高明显，满足油压0.4MPa（1500r）或0.45MPa（2100r）以上的验收要求;同时截流后增压器进油压力有所降低，基本与主油道压力相等，增压器的漏油现象没有再次发生。

3  结论

排查油压低过程中主要运用以下几种验证方法：对比试验法，通过统计测试数据，判断和排除各项非关键影响因素;结合五表法分析各测点机油压力衰减程度，快速判断故障现象;使用截流法调节支路流量，控制和提升系统整体压力。通过本次机理分析，形成如下两点结论：

①在增压器的供油压力在要求范围内（2.5-6bar），某型增压器的回油流量明显超出技术要求的2到3倍;

②在机油泵流量供应富余的前提下，通过设计专用截流装置，对增压器供油管路进行截流后，主油道平均压力可以达到工艺要求，同时增压器进油压力得到有效限制、降低了增压器发生故障的风险;若机油泵本身流量偏低，无法保证充足滑油供应的前提下，则截流法是无效的。

参考文献：

[1]周龙保.内燃机[M].二版.北京：机械工业出版社，2005.

[2]蒋德明.内燃机原理[M].北京：机械工程出版社，1994.

[3]罗惕乾.流体力学[M].北京：机械工业出版社，2007.