Làm thế nào để khắc phục tình trạng áp suất dầu thấp trong động cơ diesel?

Làm thế nào để khôi phục áp suất dầu thích hợp trong động cơ diesel?

Tóm tắt: Hệ thống bôi trơn là một trong hai cơ cấu chính và năm hệ thống chính của động cơ diesel, đồng thời là điều kiện cần thiết để duy trì hoạt động bình thường của động cơ. Nhiệm vụ chính của hệ thống bôi trơn là tạo ra một lớp màng dầu liên tục với độ dày nhất định giữa các cặp ma sát khác nhau của động cơ diesel để ngăn ngừa hoặc giảm mài mòn các bộ phận, đồng thời thực hiện một số chức năng khác như làm mát, chống gỉ và làm sạch. Bài báo này đã giải quyết thành công vấn đề áp suất dầu thấp thông qua phân tích, cải tiến và thử nghiệm so sánh.

I. Phân tích nguyên nhân

Đối với một mô hình nhất định của động cơ diesel đang hoạt động Ở tốc độ định mức 1500 vòng/phút và nhiệt độ dầu khoảng 100°C, áp suất dầu không được thấp hơn 0,35 MPa. Một số người dùng yêu cầu áp suất dầu phải được kiểm soát trên 0,4 MPa. Hiện tại, áp suất dầu của một số động cơ thuộc mẫu này xấp xỉ 0,35–0,37 MPa. Áp suất dầu thường giảm xuống 0,30–0,35 MPa do lỗi, không còn đáp ứng yêu cầu của người dùng.
Vấn đề áp suất dầu thấp trong đường dẫn dầu chính của động cơ diesel có thể được phân tích từ hai khía cạnh: giảm lưu lượng dầu chảy ra (điều tiết) và tăng nguồn cung cấp (mở nguồn). Điều tiết đề cập đến việc giảm lượng dầu rò rỉ không cần thiết từ các đường dẫn; mở nguồn đề cập đến việc tăng lượng dầu cung cấp cho các đường dẫn.

1. Các vấn đề về điều tiết tốc độ
(1) Khe hở quá mức trong các cặp ma sát
Khe hở giữa mỗi cặp ma sát có giới hạn được quy định trong giai đoạn thiết kế. Khi khe hở của một cặp ma sát tương đối nhỏ, tiến về giới hạn dưới, hiện tượng rò rỉ dầu sẽ ở mức tối thiểu, điều này có lợi cho việc tăng áp suất. Khi khe hở tiến về giới hạn trên, hiện tượng rò rỉ dầu sẽ tăng lên, điều này bất lợi cho việc tăng áp suất và có thể dẫn đến áp suất dầu thấp.

(2) Lỗ phun làm mát pít-tông quá khổ
Chức năng của vòi phun làm mát piston là phun dầu áp suất cao từ đường dẫn dầu chính vào lỗ dầu làm mát piston để tản nhiệt và làm mát piston. Khi lỗ vòi phun làm mát piston quá lớn, điều này chắc chắn sẽ làm tăng lượng dầu rò rỉ, dẫn đến áp suất dầu thấp. Đường kính lỗ lý thuyết là φ2 mm, trong khi các phép đo thực tế trên các bộ phận cho thấy φ2,3 ± 0,05 mm. Các tính toán cho thấy diện tích lỗ đã tăng hơn 25%. Phân tích bằng ANSYS cho hai điều kiện này đã cho ra các kết quả sau:
① Điều kiện thiết kế (đường kính trong ống 4 mm, đường kính trong lỗ 2 mm, chiều dài đoạn thẳng 3 mm, áp suất dầu mô phỏng 0,4 MPa).
② Vòi phun làm mát trong điều kiện thực tế (đường kính trong ống 3,5 mm, đường kính trong lỗ 2,3 mm, chiều dài đoạn thẳng 3 mm, áp suất dầu mô phỏng 0,4 MPa), tốc độ pít-tông tối đa 13,5 m/s.
Phân tích cho thấy việc tăng đường kính trong của lỗ thêm 0,3 mm làm tăng lượng dầu rò rỉ lên 42,11%, ảnh hưởng đáng kể đến áp suất dầu.

2. Mở các vấn đề nguồn gốc
(1) Cung cấp bơm dầu không đủ
Chức năng của bơm dầu là cung cấp dầu ở áp suất và lưu lượng nhất định cho các bề mặt cần bôi trơn. Do đó, việc tính toán chính xác nhu cầu dầu là rất quan trọng khi lựa chọn bơm dầu. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố như sự thay đổi độ nhớt của dầu do nhiệt độ tăng và quá tải động cơ (110% tải định mức). Vì vậy, việc lựa chọn bơm dầu đòi hỏi phải đảm bảo có đủ biên độ an toàn thiết kế.
Điều quan trọng cần lưu ý là mẫu động cơ diesel này sử dụng bơm dầu kiểu bánh răng. Trong giai đoạn sản xuất ban đầu, hiện tượng áp suất dầu thấp cũng xảy ra. Vấn đề này đã được cải thiện đáng kể sau đó bằng cách tăng biên độ hoạt động của bơm dầu và tăng tốc độ động cơ.
(2) Kháng cự bơm trước quá mức
Sức cản trước bơm chủ yếu do lưới lọc dầu và ống hút gây ra. Do diện tích dòng chảy nhỏ của ống dẫn dầu và lưới lọc, dòng dầu bị hạn chế trong quá trình hút, làm giảm tổng lượng dầu cung cấp cho hệ thống và dẫn đến áp suất dầu thấp. Tăng đường kính ống hút và diện tích dòng chảy của lưới lọc có thể giảm sức cản trước bơm một cách hiệu quả.

3. Các yếu tố khác
Nhiều yếu tố có thể gây ra áp suất dầu thấp trong động cơ diesel Ngoài những nguyên nhân đã nêu ở trên, còn có những nguyên nhân ít phổ biến hơn như lỗ do cát trong khối động cơ, bộ lọc dầu bị tắc nghẽn và van xả áp suất dầu bị kẹt. Những vấn đề này chỉ có thể được xác định và giải quyết thông qua quá trình phân tích và loại trừ từng nguyên nhân một trong quá trình kiểm tra.

II. Các biện pháp cải tiến và xác minh hiệu quả

Sau khi xác định các yếu tố gây ra hiện tượng áp suất dầu thấp trong động cơ diesel, chúng tôi đã tiến hành các công việc sau:
(1) Giảm khe hở thực tế giữa các cặp ma sát chính.
(2) Giảm đường kính lỗ phun làm mát piston.
(3) Tăng đường kính ống hút.
(4) Tăng diện tích dòng chảy của lưới lọc hút.
Tiếp theo, chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm so sánh trên hai động cơ diesel để kiểm chứng những cải tiến. Các động cơ diesel được cải tiến duy trì áp suất dầu trên 0,45 MPa, cao hơn đáng kể so với mức trước khi cải tiến là 0,35 MPa.