范文一：6BDIT型柴油机油门控制马达功率模块的原理与设计

6BDIT型柴油机油门控制马达功率模块的

原理与设计

至竺!:

摘要本文局要论述了6~DII型柴油机的四种工巩,分析了6BDIT型柴油机油n控

制马连的工

作原理,提出了油门控制马选功率模块设计方案,并说哏了它的工作原理.

关键词协内礁4马逛

FundamentalandDesignofThrottleControIMotorPower Modulefor6BDITDieseIEngine

WeiMinxiangetal

AbstractInthispaper,fouroperatingmodesofpc6BDITdieselengineisbriefed,theworking

principlesoftheerlgine'sthrottlecontrolmotorisdiscussed.andthedesignschemeofthethrot

tle

controlmotorpowermoduteaswella.sitsfund~nentaJispresented

KeywordsDieselengineElectronicspeedgovemorPowermodule 1前言

$2800FJ2型挖掘机是我国从El本进口的

住友工程机械,其配套动力为6BDIT型柴油

机主要用于驱动挖掘机的挖掘作业和行

驶该柴油机采用微机控制调速,即以单板

机为电控单元,根据柴油机的具体工况,输

出控制信号,使油门控制马达转动,自动拉

伸油门拉杆,调整油门位置,使柴油机转速

达到某一稳定值,以适应挖掘机负荷的变

化,达到调速目的.控制马达如图I所示.

由于挖掘机的工作环境较为恶劣或操作人员

违章作业,实际中经常遇到油门马达停转这 类故障.经诊断,主要问题在于控制马达内 部功率模块损坏,而电控单元极少发生故 障.由于功率模块集成制造,不可修复,而购 买新件价格昂贵,所以我们根据有关资料, 重新设计了一功率模块,以取代原机模块. 圈i控制马选示意图

I-控村电机2.转臂.油门拉杆

注.第l作者——{710049)西安市成宁西路28号西安交太博716信箱

一

32—

魂R祥等filJDLT柴油机油r】控制马达功串模的原理与设计

26BDIT型柴油机的运行工况

2.1起动工况

柴油机起动时,控制马达正转,拉动油 门拉杆,使油门快速达到最大位置.此时. 要求电控单元输出一差动信号.一端为 +12"V,另一端为一12V.

2.2停车工况

柴油机停车时,要求控制马达反转,推 动油门拉杆,使油门快速达到最小.并且关 闭油门.此时,电控单元输出的差动信号应 与起动工况相反.

2.3怠速工况

柴油机无负荷空转时,处于怠速工况. 此时,电控单元输出差动控制信号,使油门 马达反转,油门达到怠速位置.此时,两端 控制信号处于动态平衡.锁住控制马达,油

门位置基本不变.

2.4负荷变化工况

当负荷增大时,柴油机转速下降.为了 使柴油机转速稳定.电控单元输出差动信 号,使控制马达正转,油门加大,柴油机转 速回升.油门达到一定位置.由油门位置传 感器输出信号,电控单元计算后,改变输出 的差动信号,使油门处于动态平衡;当柴油 机负荷减小时,转速上升,电控单元输出差 动信号,使控制马达反转,油门减小,柴油 机转速下降,达到稳定转速后,油门位置传 感器检出油门位置信号,送人电控单元.电 控单元经计算后,输出控制信号,使油门处 于动态平衡位置,从而达到调速目的. 3控制马达功率模块的电路原

理与设计

我们 根据6BD1T型柴油机的控翩要求,设计一种控制马达功率模块.该功率模块的 电路原理如图2所示.

圉2功率模块电路原理臣I

3.1油门增大控制

当控制端a点电位Ua为+12V时,三极 管T4导通,T3截止,输出端c点电位约为 +12V.此时,另一控制端b点电位Ub为 .

12V,三极管I"2截止.Tl导通.输出端d 点电位约为OV功率模块输出电位差Vcd 约为+12V.由Vcd驱动马达,控制马达正 转,油门增大.

3.2油门减小控制

当Ua为-12V时,三极管T4截止.T3 导通,输出端c点电位约为OV;Ub为 +12V,三极管T2导通,T1截止,输出端d 点电位约为+12V,则功率.模块输出端电位羞 Vcd约为一l2v,控制马达反转,油门减小. 3.3油门调定控制

Ua,Ub正负交替变化时,若Ua控制正 电位占空比大于Ub正电位占空比时,控制 马达慢速正转,达到调定位置.油门位置传 感器检出该信号,输人电控单元.电控单元 改变Ua,Ub正电垃的占空比,使之相等 油门位置处于动态平衡位置.相反,Ua控制 正电位的占空小于Ub正电位占空比时,控 制马达反转,油门减小,最后达到调定位置. 4结论

经淄博市泰和工程机械公司试用,我们 一

33—

髓民样等:6BDlT型荤油机油门控制马迭功率模块的啄理与设计

设计的电控马达功率模块完全可以取代原车 功率模块.实验检测表明.6BDIT型柴油机I 替换功率模块后,其调速特性以及动力特性 等基本没有改变.希望我们设计的功率模块,2 自给该机的维修带来方便,降低维修成本. 参考文献

何立民,单片机应用系统的功率接口技术北 京:北京航空航天大学出版杜,I992

秦有方车用发动机原理北京:国防工业出版

社.I982

沟通信息的桥梁树立品牌的阵地

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从1998年11月17日19点开始,"柴j豳机"编辑部电话号码和传真号码更改如下

电话:(021)65687121转254,216传真:(0086/021)65680330

—

34—

范文二：单缸柴油机油量校正器的工作原理及使用问题分析

单缸柴油机油量校正器的工作原理及使用问题分析

周庆玲，徐立华

(武汉船舶职业技术学院，湖北 武汉 430050)

摘要:介绍了195 型柴油机油量校正器的工作原理、主要结构参数，并对使用中存在的问题进行了分析。

关键词:柴油机;油量校正器;扭矩储备;分析

中图分类号:TK427.4文献标识码:B文章编号:1000-6494(2003)04-0032-03

Analysis of the Working Principle and Usage of Single-cylinde Oirl Corrector

ZHOU Qing-lin, XU Li-hua

我国是世界上单缸柴油机产销量最大的国家， 供油量，以此限制柴油机超负荷工作，并通过一定量尤其是 195 型柴油机已经有 30 多年的生产历史，目 的弹性限油，改善燃油泵的供油特性，使柴油机的扭 前仍是单缸机中产量最大的机型。它以结构简单，使 矩特性得以校正，并在柴油机启动时能有一定的加浓 用方便等特点受到用户的喜爱，但它与其它单缸机一 油量，保证柴油机顺利启动。 国家标准中，相对应样，在设计上存在一个较大的缺陷，即没有油量校正 的考核指标有:柴油机的扭

矩储备率，最大扭矩点的转速，最大扭矩点的燃油和限制装置，当柴油机运用于行走机械时，在爬坡、

加速等各种超负荷情况下，只能用功率储备克服外界 耗，最大扭矩点的烟度，速度特性上的烟度等。这些 阻力，造成油门随意加大，柴油机常处于超负荷状态 考核指标都直接与校正器的结构参数有关。 下工作，致使其可靠性和寿命受到很大影响。为此， 现在所设计和使用的油量校正器，绝大部分安 从 20 世纪80 年代起，行业有关主管部门就对单缸机 装在柴油机油泵齿条位置附近，通过对柴油机标定工 提出了增加油量限制装置的要求。上海内燃机研究 况以后超负荷时油量的弹性限制，使柴油机有一定的 扭所、洛阳拖拉机研究所、无锡油泵油嘴研究所等研究 矩储备。油量校正器的结构和工作原理见图1，2。 机构都先后参与了对单缸机油量限制装置的研究，并 油量校正器的主要结构参数有如下几项: 与有关柴油机厂联合试制出不同结构形式的柴油机补 a.校正行程δ:它决定了柴油机油泵齿条向大 充装置——油量校正器。尽管上述单位所研制的油量 油量方向移动的距离，即柴油机扭矩储备的大小; 校正器结构各异，但主要功能相同，安装和调试方法

接近，使用中存在的问题也基本相似。目前除少数柴

油机出厂时装带油量校正器外，大部分柴油机仍然没

有装带，因此，单缸机超负荷冒黑烟的问题并没有真

正得到解决。其中的原因是多方面的，笔者主要就油

量校正器有关设计和使用中存在的问题进行分析。

1 油量校正器的工作原理及主要结构参数

油量校正器的主要作用是限制柴油机燃油泵的

作者简介:周庆玲，(1957-)，女，湖北武汉人，高级工

程师，主要从事内燃机专业的教学与研究工作。

收稿日期:2003-03-11

第 4 期周庆玲等:单缸柴油机油量校正器的工作原理及使用问题分析?33?

b.校正弹簧的刚度:它决定了柴油机在校正过

程中曲线的形状，也决定了校正行程结束时(即柴油

机最大扭矩点)的转速;

c.启动加浓弹簧的预紧力及其刚度:它决定了

柴油机速度特性上的油耗和烟度，以及柴油机启动时

简单地说，校正器的作用是“校正扭矩，限制油的转速。

当柴油机在标定工况下工作时，调速簧对调速量，启动加浓”，使柴油机的扭矩储备率、速度特性 杠杆的拉力矩与调速滑盘对其的推力矩处于动平衡状 等达到国家有关标准要求。实际应用中，要达到预期 态。若负荷增加，则柴油机转速下降，调速滑盘对调 的效果，还有不少困难和问题，有很多影响因素，归速杠杆的推力矩随着飞球离心力的减小而减小，力矩 纳起来主要有如下几个方面。平衡破坏，调速杠杆在调速簧的作用下带动油泵的齿 2.1 校正器结构参数选取及加工的影响 校正器的主条向大油门方向移动，达到新的平衡。

要结构参数是校正行程、校正簧刚 柴油机无校正器时，调速杠杆带动齿条移动的 度以及加浓簧预紧力等。这些参数是根据柴油机调速 速度大小主要取决于外界负荷的变化，由于缺乏控 系统的结构参数、柴油机的燃油耗以及燃油泵的结构 制，往往供油过量，使柴油机燃烧恶化、排黑烟，主 参数、供油率等设计计算的，它们将对校正器的使用 要件承受较高的热负荷。 效果产生最直接的影响。如:校正行程，其大小直接 装上校正器后(标况下校正器的顶杆刚刚与油泵

影响到柴油机的扭矩储备率，过大，扭矩储备就大。 齿条端接触)，杠杆的移动便受到了校正器的控制，

柴油机扭矩过大，超负荷严重，会造成最大扭矩点的 油门只能在克服校正簧作用力的情况下逐渐加大，使

燃油泵的供油量得以校正，而使柴油机的扭矩特性得 燃油耗过高，烟度超标;反之，柴油机允许增加的油 到了调整。一旦校正行程消除，供油量便不能再增 量小，其扭矩储备偏小，达不到国家标准的要求。一 加，避免了超负荷运转。 般情况下，柴油机的校正行程在1 mm左右，误差只允

另外，设计时，使加浓簧的预紧力大于柴油机速 许在 0.1 mm 左右，而该尺寸的组成环比较多，因此， 度特性上最低转速工况时调速杠杆对校正器的作用 对加工的要求比较高。其它几个参数也是如此。由于 力，使弹簧座在整个速度特性上都不后移，从而限制 这些结构参数的要求高，而设计和加工中往往难以准 油量，保证烟度合格。 确控制，因而使校正器的使用效果受到较大影响。

而当柴油机启动时，由于转速较低(250 r/min 2.2 柴油机的影响

左右)，调速滑盘中飞球离心力较小，推力矩较小，此 校正器作为改善柴油机速度特性的一个辅助装

置，工作效果在很大程度上还取决于柴油机自身的状 时，若将调速簧拉到一定位置，其力矩基本上都作用

况，如燃油泵的供油规律，调速系统的情况(零件精 到校正器上，从而克服加浓簧的预紧力，并将其压缩

度与安装)以及性能好坏，(燃烧组织情况与摩擦功率 3,5 mm，使齿条向大油门方向移动，保证启动所需 大小)等等。 的加浓油量。 由于制造工艺水平的限制，我国现有柴油机燃 加装油量校正器前后的速度特性如图 3 所示。油泵的供油规律比较分散，同一厂家的同一种油泵， 图中 DE 段为无校正器时的情况，DB,段为刚性限油 供油特性曲线相差较大，不同厂家的油泵差别就更 的情况，DCB 段为有油量校正器校正的情况。 大。如经测试，湖北某厂的油泵最大供油行程为

36 ml/100 次(供油)左右，陕西某厂的同一种油泵，

2 使用中的问题分析

?34?内燃机2003 年8 月

2.3 安装调试的影响却为26 ml/100次(供油)左右，供油特性上齿条每

安装时的方式，测试条件以及技术熟练程度等 移

动1 mm，供油量的变化相差也较大，这就意味着当柴 都可能影响其使用效果。根据校正器的工作原理，应 油机装配不同的油泵时所需的校正行程就不同，即需 在柴油机标定工况下安装校正器，使校正器的顶杆前 要根据所使用油泵的供油规律来选择不同校正行程的 端恰好与齿条相接触。为使接触不留间隙，往往采用 校正器。 提高转速的方法，即使柴油机的转速超过标定转速。

安装时，调整校正器将此转速消除。若安装时该转速 同样影响的还有柴油机的性能，如果柴油机性

太高，则机杆伸进过多，则势必影响柴油机的有效功 能比较好，标定工况的燃油耗较低，柴油机增加12%

率，或者使一部分校正行程在安装时已被消除，影响 的扭矩时，所需增加的供油量也小，即所需的校正行

扭矩储备;若预压转速太少，顶杆可能与齿条空有间 程较小;反之，所需的校正行程就大。这就意味着在 隙，这样，校正曲线会出现突跳，且使扭矩储备偏大。 其它条件不变的情况下，同一种柴油机由于其自身的 校正器作为一种限速、消烟、节油的装置，对于 摩擦功率不同，燃烧性能上的差异，所需的校正行程 延长柴油机的使用寿命，保护环境，节约能源等各方 也大相径庭。以 195 柴油机为例，性能好的柴油机， 面都是十分有益的，但与任何新事物一样，它也有不 最小的校正行程可以在 0.6 mm 左右，最大的校正行 完善的地方，目前所存在的主要问题有如下几点: 程要 1.2 mm 左右，其差距近一倍。 a.零件加工要求高，尤其两弹簧，其长度和刚度

偏差要求均超过弹簧行业标准，很难保证，且由于数 而柴油机的调速系统状况对最大扭矩点的转速

值小，难以准确测量。 和烟度会产生很大的影响。由柴油机调速机构作用力

b.安装调试麻烦，需要齐全的出厂试车设备与 分析可知，当柴油机在标定工况工作时，调速弹簧的

仪器和比较熟练的操作人员，给柴油机出厂试车增加 拉力与飞球离心力两者产生的力矩平衡: 了很大的工作量。 即:FL=FL 1122c.要求柴油机有较好的性能，否则，难以满足最 FL为调速弹簧的拉力矩;FL为飞球的离心力 11 22 大扭矩点燃油消耗指标。 矩。 d.启动加浓油量远小于无校正器时的油量。在

加装校正器后，柴油机在速度特性上工作时，上 气温较低时，启动仍有困难。

式即为:FL=FL+FL 112233e.安装限位受气温的影响，性能重复性不好。

f.一旦损坏，用户很难重新正确安装。 由于以FL为校正器产生的力矩，其中F是作用在校333

上原因，加上多数用户习惯于“多拉快 正 器弹簧上的力，大小取决于校正弹簧的刚度与校正

行 跑”，而忽视柴油机的油耗及寿命，柴油机厂家苦于 程的大小。由柴油机调速系统的结构可知，调速弹簧 增加生产成本，以及安装调试工作难度大、要求高、 的移动量Δ与校正行程δ之间的关系是: 操作性差，因而校正器未能得到广泛应用。

Δ(调速)=δ(校正)x/x 12笔者认为，要使油量校正器真正得到推广应用，

x/x为调速杠杆比，为常数。 当校正行程一12 还需要在校正器的结构上进行改进，使它具有较好的

定时，Δ也是一定的。这样，若柴 操作性，能象柴油机其它零部件一样，不受安装条件 油机调速弹簧的刚度大，则其拉力F也大，平衡状态 1 的限制，同时受柴油机本身工作状况的影响较小。随 时飞球离心力大，柴油机的转速也高。可见，在其它 着校正器结构的不断完善，柴油机使用及管理水平的 条件不变时，柴油机调速弹簧的刚度大，则其最大扭 提高，加装油量校正器将受到广泛的重视。单缸柴油 矩点的转速就高;换句话说，当柴油机调速弹簧的刚 机补充了这一新装置后，将会发挥更大的社会效益和 度较大时，要保证最大扭矩点的转速符合国家标准的 经济效益。

规定，就必须增大校正行程，使校正终了校正弹簧的

力能保证柴油机调速系统平衡，这样又势必使扭矩储

备增大，影响柴油机的燃油耗和烟度指标。

可见，柴油机的结构参数以及工作状况等对校

正器使用效果的影响是非常大的。

范文三：柴油机油的选择

如何选择合适的柴油机油

粘度分为高温粘度和低温粘度两项，您在油桶上可以看到15W/40、20W/50等字样，这就是柴油机油的粘度级别，其中斜线前的15W、20W是低温粘度，反映了油品在低温下的冷启动性能，15W说明油品可在零下15℃下启动，20W则在零下10℃启动，W前数字越小，冷启动温度越低。斜线后的数字表明油品在100℃时的粘度，30油100℃粘度不低于9.6，40油油100℃粘度不低于12.6，数字越大高温粘度越高。对重负荷柴油机油，应选择粘度大一些的油为好。

一、粘度级别选用： 1、根据地区、季节气温选用

冬季寒冷地区应选用粘度小、倾点低的油或多级油，夏季或气温较高的地区应选用粘度适当高的油。

中国重汽亲人配件专用油品冬季选用指导

2、根据载荷和转速选用

车辆载荷高、转速低时机件表面不易形成足够厚的油膜保证润滑，应选用粘度稍大的机油，反之选用粘度稍低的机 油，利于启动和节能。

3、根据发动机的磨损情况选用

新车应选用粘度较低的机油，磨损情况较大的车辆应选用粘度较大的机油。

二、质量等级的选用：

1、根据汽车发动机的机械负荷和热负荷的总和，以强化系数来表示，

范文四：柴油机油的发展现状及趋势

2000年12月润 滑 油第15卷第6期

Dec. 2000L ubr icating O il V ol. 15, No. 6

文章编号:1002 3119(2000) 06 0025 06

柴油机油的发展现状及趋势

汤仲平, 孙丁伟, 荆海东

(中国石油兰州炼化分公司石化研究院, 甘肃兰州730060)

摘要:介绍了美国、欧洲和日本柴油机油规格的现状及发展趋势, 并对以后我国润滑油规格发展提出了建议。关键词:柴油机油; 规格; 台架评定中图分类号:T E626. 32 文献标识码:A

1 前言

在新世纪, 节能、环保、延长换油期等要求将成为润滑油发展的主要动力。尽管社会和经济条件发生了全球性变化, 但是润滑油的发展依然稳定地沿着更高性能和更低排放的方向发展。

目前, 就世界范围来看, 美国、欧洲和日本润滑油规格的发展对全球的润滑油规格发展起着引导作用, 它们的润滑油规格之间既有共同之处, 又有所差异。本文介绍了美国、欧洲和日本目前使用的柴油机油规格及以后的发展趋势。2 美国柴油机油规格现状和发展趋势2. 1 美国柴油机油规格现状

随着汽车工业的发展, 柴油机不断向高功率、高增压、低排放方向发展。针对高含硫燃料的广泛使用, 美国在50年代就出现了相当于CD 级的柴油机油。以后的30年由于对柴油机的性能要求越来越高, 以致于CD 级油已不能满足日益严格的排放要

求、更高功率的发动机以及换油期的延长。尤其是重型汽车的迅猛发展, 加快了柴油机油更新换代的步伐, 在CD 级油使用了30年之后, 美国相继于1988年推出了CE 级柴油机油, 1990年推出了CF 4级油, 1994年推出了CF 和CF 2级油, 1995年推出了CG 4级油和1998年推出了CH 4级油[1]。据1995年统计报道, 美国已以CF 、CF 2和CF 4为主流(1994年已占85%) 。目前, 柴油机油主要沿3个方向发展, 即用于高速公路用油的CE 、CF 4、CG 4、CH 4级油系列, 用于非公路用油的CD 、CF 、CG 级油系列, 以及用于二冲程柴油机的CD 2、CF 2级油系列。随着油品的更新换代, 相应的台架评定手段也发生了变化。美国柴油机油的使用分类

收稿日期:2000-04-11。

作者简介:汤仲平(1973-) , 男, 助工, 1997年毕业于四川大学化学系, 现在兰炼石化研究院从事润滑油配方研制工作。

THE PRESENT STATUS AND DEVELOPING TREND

OF WORM AND WORMGEAR OILS AT HOME AND ABROAD

QI Wen-zheng, WU Xiao-ling , ZHANG Ji-shan, GU Xiao-hong

(Zhengz hou Resear ch I ns titute of M echanical Engineer ing , Zhengz hou 450052, China)

Abstract:The development status of w orm and wormgear oils at home and abroad w ere described. Its

bench evaluation method and application technology were discussed. And sug gestions on developing worm and w ormgear oils in China were given.

26 润 滑 油 2000年第15卷

以及所要求通过的台架实验见表1。

表1 柴油机油的使用分类以及所要求通过的台架实验

API 种类CA CB CC CD

相应的军用规格M IL L 2104A M IL L 2104A M IL L 2104B M IL L 46152B

M IL L 45199B M IL L 2104C/D/E M IL L 2104D/E

无无无无无无

推出时间1940194919611955

现状淘汰淘汰淘汰淘汰

所要求通过的台架实验

CRC L 38; Cat. L 1*(0. 4%S) CRC L 38; Cat. L 1*(0. 4%S) CRC L 38; Cat. 1H 2*(0. 4%S) CRC L 38; Cat. 1G 2*(0. 4%S)

CRC L 38; Cat. 1G 2*(0. 4%S) ; Detroi t 6V53T

CRC L 38; Cat. 1G 2*(0. 4%S) ; Cummins NTC400*; M ack T 6; M ack T 7CRC L 38; Cat. 1M PC

CRC L 38; Cat. 1M PCDetroit 6V92TA

CRC L 38; Cat. 1K; Cummins NTC400*; M ack T 6; M ack T 7CRC L 38; 程序 E; GM 6. 2L M ack T 8; Cat. 1N

Cat. 1P; Cat. 1K; M ack T 9; M ack T 8E; Cummins M 11; 程序 E

CD 21988淘汰

CE CF CF 2CF 4CG 4CG 4

198819941994199019941998

淘汰现用现用现用现用现用

注*:已淘汰或已不在接受实验发起者监督的评定方法。

2. 2 美国投入使用一年之后的API C H 4

美国在一年之前公布的API CH 4柴油机油规格较之API CG 4在性能上有了很大的提高, 特别是提高了油品的烟炱分散能力。目前发动机油中的烟炱含量比前些年增长了将近100%, 因此采取相应的保护与烟炱相关的磨损和抑制油品的粘度增长的措施是必要的。同时, API CH 4引入了低硫和高硫含量燃料的台架评定试验, 从而保证了油品的使用性能不受燃料类型的限制。另外, API CH 4还包括了活塞环与缸套磨损的评定试验。因此, 它具有API CG 4所不具有的性能。

尽管以前推出的API CG 4级油在北美以外的地方赢得了一定的承认, 但是世界上许多地方更喜欢使用API CH 4级油, 其中最根本的原因是API CH 4级油既可使用高硫燃料, 也可使用低硫燃料。这对于像北美、非洲和东南亚一些地区非常重要, 因为在这些地区, 高硫燃料依然很普遍。不具有使用高硫燃料这种性能是API CG 4级油在世界各地流行不起的主要原因。另外, 随着欧洲柴油机油执行ACEA E5 99新规格, 将有望向API CH 4靠近。2. 3 北美市场上的润滑油规格超出了API CH 4

在北美, API CH 4极受欢迎。1998年12月1

日, API CH 4被批准注册。但是在1998年的试用

期间, API CH 4级油的使用已经遍布北美, 因此, 一经批准注册, 所有的多级油市场都转向API CH 4。

北美市场欢迎API CH 4级油的主要原因:一是由于1998年公布了更严格的排放要求, 因而发动机的设计有了进一步的改进, 需要提高油品的性能; 二是使用者为了进一步增长油品的换油期。然而北美对NOx 的排放量在1999年1月又有了新的改变。为了达到新的目标, 设备制造商们开始通过使用延迟喷射时间来改变发动机的运转状况, 这又一次增加了油品中的烟灰含量。设备制造商预计1999年新款发动机产生的烟炱将是1998年烟炱水平的3~5倍。为了满足这些需要, 计划发展一种新的发动机油规格PC 7. 5作为API CH 4的升级。然而, 经过多次讨论, PC 7. 5被取消了。而M ack 和Cumm ins 公司却推出了它们自己的新的柴油机油规格, 它们在高烟炱含量的情况下评定油品的性能, 并且期望用于1999年生产的发动机。新的M ack 规格EO M 和新的Cummins 规格CES20076, 其性能都优于API CH 4, 以满足1999年设计的发动机关于烟炱方面对油品的性能要求。三者之间的对比见表2。

+

第6期 汤仲平等. 柴油机油的发展现状及趋势 27

表2 Mack EO M Plus, Cummins CES 20076和API CH 4

M ack EO M Plus

M ack T 8E

烟炱含量4. 8%的相对粘度 S lope @4. 8%soot S lope @5. 8soot or 275h M ack T 9 顶环失重/mg 汽缸磨损/ m EOTD 铅/ g g - DTAN Cummins M 11 十字头磨损/mg 程序 E

64h 粘度增长/%

200

100

1

1

Cummins CES 20076

1)

API CH 4

2. 10. 752) 1. 02) 12025. 425--

EO M Plus 1)

1. 80. 500. 7510025. 420103. 0

Cummins M 11API CH 41)

CES 200761)

十字头磨损/mg M ack T 8E

烟炱含量4. 8%的相对粘度Caterpillar 1P W DP T GC T LC

平均油耗/g h -1(0~360)

在4. 5%烟炱含在6. 5%烟炱含

量时6. 5(200h) 量时12. 0(300h)

2. 1

1. 8

350364012. 414. 6

报告报告报告报告报告

400~500hD 铅/ g g -

最终油耗/g h -1(336~360)

在4. 5%烟炱含在6. 5%烟炱含量量时6. 5(200h) 时12. 0(300h) 程序 E

64h 粘度增长/%

200100

注:! 所有其它的EO M 试验和评分准则都用于EO M +单次试验限制; ?除了M ack T 9中无Pb 限制以外, 所有其它的API CH 4测试和评

分标准都用于CES 20076; 1) 单次试验限制; 2) EO M 限制。

2. 4 美国为满足2002年的排放要求而建议推出柴油机油规格PC 9

在美国, 进一步降低NOx 和排放颗粒的日期最

初定于2004年, 然而在1998年, EPA 和OEM 通过磋商, 将确定于2004年执行的排放标准提前到2002年执行。因此, 低排放的要求将继续驱使发动机进行新的设计。

为了满足NOx 的排放要求, 大部分OEM 决定采用改进发动机设计并安装废气循环(EGR) 系统。但发动机使用废气排放系统(EGR) 之后, 使热的废气返回进气系统, 从而使发动机运行状况出现了几种新的变化:最主要的是必须尽量使气体冷却, 以减小对EGR 功率和燃油经济性的不利影响。然而冷却的废气会在进气系统和燃烧室产生酸性物质, 这些酸性物质是由空气中的氮气和燃油中的硫燃烧时产生的氧化物, 然后再与水结合生成的, 这种酸性化合物将导致腐蚀磨损; 其次, 废气循环返回进气系统还可导致油品中烟炱增加。烟炱的增加不仅会导致磨料磨损, 而且还会使油品粘度增加。由于新的发动机与以前的发动机相比, 压缩比在不断的增加, 再加上使用废气循环系统(EGR) , 使得将来的发动机动机曲轴箱和输油管的温度更高。因此, 设备制造商们预期废气循环系统(EGR) 将会使腐蚀磨损、与烟炱相关的磨损、油品氧化以及有可能使油品的冷启动和低温泵送性等问题进一步加重。

为了在所有的使用条件下保护新一代的发动机, 新的机油规格PC 9目前正在发展之中。其标准将高于API CH 4。在新的PC 9柴油机油规格中, 仍然保留了许多API CH 4所要求的评定项目。另外, 还引入了三种新的具有EGR 的发动机评定项目, 它们分别是:

具有EGR 的Cat1Q 具有EGR 的Mack T 10具有EGR 的Cum mins M 11

PC 9的发展正在加快进行, 有望在2001年初完成。测试费用分别由CMA ($850000) 、API ($850000) 和EMA ($250000) 承担。其矩阵表的设计已完成, 其中包括基础油互换和粘度级别的互换原则。具体的评定日期定于2000第二季度, 并且将于三季度得出结论; 通过标准将于2000年底确定, 2001年正式批准, 2002年第一季度在API 注册。尽管发展PC 9时间较紧, 难度较大, 但工业界

28 润 滑 油 2000年第15卷

3 JASO DX 1日本柴油机油规格

JASO DX 1是针对目前日本重负荷柴油机提出的一种新的柴油机油规格。此柴油机油规格分别采用了北美、欧洲和日本的测试评定方法。几年来, 日本的设备制造商们一直推荐使用API CD 级油。然而, 在行车试验中观察到API CD 级油的某些使用性能已不能满足越来越高性能的发动机的要求。另外, 日本的汽车制造商协会(JAM A) 认为当前API 柴油机油规格不能完全满足日本柴油机的某些性能要求, 因此, 提出一种新的具有更高性能的发动机油规格###JASO DX 1, 来满足日本新的、低排放发动机的要求。

JASO DX 1规格具有三项主要功能:阀系磨损、活塞沉积和废气循环(EGR) 。

日本设备制造商们关心的最基本的问题是具有高灰分油品产生的阀系磨损。在OEM 对于API CG 4的评定中, 已经观察到了相对较高的阀系磨损现象。因此, M itsubishi 4D34T 试验方法已被确定为测试柴油机油阀系磨损性能的方法。

另外, OEM 主要关心的问题是活塞沉积物。与欧洲和北美低排放的柴油机相比, 日本柴油机典型的区别是活塞顶环槽较低。因此, 日本发动机的顶环槽温度通常较低。近年来, 由于世界主要发动机制造商设计制造的柴油机的活塞温度比日本目前使用的更高, 因此, Nissan T D 25被用来测试典型的日本发动机的活塞沉积物。

第三个OEM 关心的问题是废气排放系统(EGR) 。废气排放系统(EGR) 大大地增加了油品中的酸性物质, 导致发动机部件腐蚀加速。因此, JASO DX 1很可能包括通过AST M D4739方法测得的最低碱值为10的要求, 它近似于用AST M D2896测得11~12的碱值。

以前, 曾建议过两种机油规格使用于日本柴油机。第一种是PC 8, 它是为新的低排放发动机设计的, 另一种是CD +, 它是为现存的日本发动机设计的, 性能都优于API CD 级油。由于按照SAE 和API 程序发展PC 8级油规格没有成功, JAM A 决定发展JASO DX 1规格。CD +在1999年SAE Steer ing Comm ittee 亚洲会议上讨论时, JAMA 表示:JA SO DX 1将具有CD +的性能。因此决定, 主要致力于, +算。

JASO DX 1的时间安排包括发展测试程序、通过标准以及正式批准注册, 还有类似于JASO 体系的使用于二冲程和四冲程发动机的润滑油。商业用油将预计在2001年4月出现。

JASO DX 1有望成为日本设备制造商为日本新的以及现存柴油机的推荐用油。新的机油规格, 将会对市场上大量的由日本设备制造商生产的重负荷柴油发动机产生重大影响。影响最大的地区为日本和其它亚洲一些国家。JASO DX 1推荐规格性能测试见表3。

表3 JASO DX 1规格性能测试

性 能活塞沉积物阀系磨损烟炱控制氧化控制热表面沉积起泡蒸发损失腐蚀剪切安定性密封相容性碱值

测 试

Nissan Diesel T D 25J ASO M i tsubishi 4D34T M ack T 8A S equence E

JPI 5S 54 99热管试验ASTM D892

ASTM D5800(NOACK) ASTM D5968(2750F) ASTM D3945C ECL 39 X 95ASTM D4739 10最小

API CH 4API CH 4ACEA 要求

相当于通过AST M

2896测得的11~12API CF 4API CH 4

曾使用于

指定的JASO M 336 98

4 欧洲柴油机油的现状及发展趋势

4. 1 欧洲柴油机油规格现状

在欧洲, 柴油机油规格有两种, 一种是使用于重负荷柴油机的柴油机油规格, 另一种是使用于轿车柴油机的柴油机油规格。重负荷柴油机油规格分为E1~E4四类, 轿车柴油机油规格分为B1~B4四类。其分类及评定项目分别见表4、表5。

4. 2 新的欧洲柴油机油规格ACEA E5 99

ACEA E5 99是新的欧洲柴油机油规格, 它能有效地控制活塞清净性缸套抛光。与ACEA E3相比, 还能进一步提高磨损性能和控制涡沦增压发动机的沉积物, 提高油品烟炱分散能力和油品的稳定性。它被推荐使用于符合EURO1、EURO2和EU RO3排放法规及极为苛刻条件下的高功率柴油机。ACEA E5 99柴油机油的台架评定结合了几种欧洲和北美的发动机台架, 于1999年9月1日发布。

第6期 汤仲平等. 柴油机油的发展现状及趋势 29

表4 欧洲重负荷柴油机油分类及发动机评定项目

油品分类及评定项目M B OM 602A M B OM 3642A M B OM 441LA M ack T 8E M ack T 8

相当于CCM C 规格

E1 96??---D4

E2 96??--?-E3 96??--?D5

E4 98?-???-

OM 441LA 通过检测整个试验过程中的压力损失, 来评定涡沦增压沉积物的控制。

磨损由Mack T 9和OM 602A 来评定。为了防止烟炱使油品粘度增长而对发动机造成损坏,

ACEA E5 99采用了在API CH 4中使用的Mack T 8E 来评定油品对烟炱的分散能力。另外, 为了评定与烟炱相关的磨损, 新规格中也包括Cumm ins M 11台架实验。

ACEA E5 99除了采用ACEA E 程序中使用的台架试验以外, 还包含发动机在低排放、高温条件下

表5 欧洲柴油轿车发动机油分类及评定项目

油品分类及评定项目M B OM 602A

VW 1. 6LT C 冷热气自动调节机高温分散XUD11AT E VWDI

M B M 111E 燃油经济性相当于CCM C 规格

B1 98???-?-B2 98???--PD2

B3 98???--PD2

B4 98????--

运转时测试油品的安定性的台架试验。它包括:

(1) 用于API CH 4的高温腐蚀台架试验(HTCBT ) , 通过溶入铅, 具有比API 更严格的通过标准;

(2) 高温起泡测试程序IV;

(3) 由CEC 发展起来的新的氧化试验。ACEA E5 99级油能为许多低排放类型发动机提供保护, 这促使许多设备制造商将ACEA E5 99作为2000年长换油期油。并且期望将E5 99作为最低标准, 这样, 它们可以在此基础上, 根据自己的要求来发展它们需要的特殊规格的油品。ACEA E5 99的要求、测试方法和性能见表6。

在新规格中, 决定用Mercedes Benz OM 441LA 来评定润滑油活塞清净性、缸套抛光和涡沦增压沉

积物性能。在台架实验的400h 测试中, 缸套抛光的通过标准与ACEA E4 98相同。油品的活塞清净性能有望比ACEA E3 96的参比油性能有所提高。

表6 A CEA E5 99的要求、测试方法和性能

要 求

粘度剪切稳定性高温高剪切粘度蒸发损失硫酸盐灰分橡胶相容性起泡倾向

CEC L 14 A 93CEC L 36 A 97CEC L 39 T 96ASTM D874CEC L 39 T 96ASTM D892

沉浸7d 后最大的变化倾向/稳定性

mL

试验方法

SAE J300

30个循环后的粘度150%时的粘度在250?C, 1h 的失重

mm 2/s mPa. s %%

性 能

单 位

无限制保持在原级别&3. 5(13(2. 0

与ACEA 1998限制相同程序) (24%) 10-0

程序?(94%) 50-0程序 (24%) 10-0程序+(150%) 200-50&35(100(2. 0&25. 0(4

(40

与ACEA E4同与API CH 4同与API CH 4同

E5 99限制

高温起泡性氧化腐蚀缸套抛光活塞清净性

ASTM D6082CECL 85 T 99ASTM D5968CECL 42 T 99(OM 441LA) CECL 51 A 97(OM 602A) ASTM D 5967M ack T 8E Cummins M 11倾向/稳定性氧化诱导时间废油铅含量

缸套抛光和活塞清净性推进压力损失油耗

mL min g/g %优点%kg

磨损

油品中的烟炱烟炱导致的磨损

30 润 滑 油 2000年第15卷

5 我国柴油机油的现状及发展趋势

目前, 我国使用的柴油机油主要为CC 、CD 级油。近年来, 随着我国汽车工业的飞速发展以及国外先进技术的引进, 作为汽车重要组成部分的重型汽车, 也有了长足的发展。我国重型汽车的年产量为2. 5万辆, 不到汽车总量的2%。虽然数量不大, 但作为大型的运输车辆, 有着非常重要的地位, 大型、重负荷、行驶路况差、环境恶劣为其行驶的主要特点, 所以对发动机和发动机润滑油有特殊的要求[2]。另外, 我国柴油机生产技术也有自己的特点, 既有欧洲的生产技术, 也有美国的生产技术, 因此, 在研制润滑油时, 应考虑油品使用的通用性。目前国内主要润滑油生产单位正致力于API CF 4的研制, 有望在明年市场上出现国内自己研制的API CF 4级油。6 小结

(1) 由于美国1999年对废气排放中NO X 含量的控制进一步严格, 从而促使发动机进一步进行改进。为了满足新的发动机需求, Mack 公司和Cum m ins 分别推出了能满足1999年新款发动机的润滑油规格, 他们在高烟炱情况下评定油品性能, 进一步提高了油品的烟炱分散能力。为满足2000年排放标准而对发动机做的进一步改进, 美国正在发展PC 9润滑油规格, 它除了采用CH 4的评定台架以外, 还增加了具有EGR 的Cat. 1Q 、M ack T 10和Cum mins M 11, PC 9比CH 4的性能有了进一步提高, 特别是由于安装了EGR 而减少了对发动机造成

的不利影响。

(2) 日本由于柴油机的设计与欧洲和美国有所不同, 因此, 新的JASO DX 1将侧重于解决活塞沉积物、阀系磨损和安装EGR 对发动机带来的影响。

(3) 欧洲新的E5 99则侧重于解决发动机缸套抛光、活塞清净性以及烟炱分散。另外, 它还可以以E5 99为基准, 在此基础上发展其各自所需的、对某一方面有特殊需求的柴油机油。

(4) 我国润滑油总体水平与国外水平相比差2~4个档次。目前国内主要润滑油生产单位正致力于API CF 4的研制, 有望在明年市场上出现国内自己研制的API CF 4级油。7 关于我国润滑油规格发展的建议

虽然我国柴油机油技术水平整体上与国际先进水平相比还存在相当大的差距, 通过采用复合剂, 已能够生产出接近国际水平的产品, 如API CF 4和API CG 4等, 完全可以满足国内重型汽车的需要。但国内重型汽车用户, 对润滑油仍没有足够的重视, 大多数用户只使用API CD 级油, CF 4及CG 4柴油机油用的很少。因此, 应加大宣传力度, 推广CF 4级油, 并且实现配方的国产化, 如有可能, 可以结合美国、欧洲、日本规格, 发展我国自己的柴油机油规格。参考文献:

[1]胡晋. 美国车用内燃机油规格的新发展及其启示[J]. 石油化工与动态, 1999, 7(2) :47-49.

[2]李亮耀, 钟光民. 重型汽车柴油机油发展趋势[J]. 润滑油, 1999, 14(2) :58-60.

PRESENT STATUS AND DEVELOPMENT TREND OF DIESEL ENGINE OIL

TANG Zhong-ping, SUN Ding-w ei, JING Hai-dong

(Petrochemical Research I nstitute, LPPCC, CNPC, Lanz hou 730060, China)

Abstract:The present status and development trend of diesel eng ine oil , s specifications in America, Eu

rope and Japan w ere presented. And suggestions on domestic lube oil , s specification development w ere given.

Key words:diesel engine oil; specification; bench evaluation

范文五：柴油机油底壳进水的原因分析

柴油机油底壳进水的原因分析

柴油机油底壳进水的原因分析

5-19

柴油机机油液面过高或过低都会对发动机的正常工作产生不良影响、 甚至导致严重的机械故障。 在发动机使用过程中, 有时会出现机油没 有减少反而增加。 显然, 是机油中混入了其他的液体。当出现这种现 象时,要立即停机检查并进行彻底检修。

当发动机出现油面升高现象时,主要是由于冷却水、柴油、 液压 油与变矩器油等液体渗入到油底壳, 而进入机油的不同液体会对机油 产生不同程度的危害。 本文仅对水进入油底壳的原因进行较为详细的 分析。

冷却水进入油底壳会使机油变质。 机油中含有水分, 会加快油泥 的形成,使机油玷污变质(俗称老化) ,此时添加剂的抗氧化性和分 散性能减弱,又促使泡沫的形成,机油变成乳化液,破坏了油膜。试 验证明,当水分达到 1%时,机件磨损率将提高 2.5倍。使用过程中 若发现柴油机机油变为乳白色, 一定要进行仔细检查, 排除故障后方 可继续工作,否则会因润滑不良而使柴油机发生烧瓦、 拉缸, 甚至曲 轴抱死等恶性机械事故。

柴油机油底壳中进水主要原因为:缸盖、 机体变形或有裂纹;湿

式缸套穿孔;缸套阻水圈老化失效;缸垫冲坏;或水冷式机油冷却器 芯子损坏等。

(1)缸体或缸盖出现裂纹或变形。

缸体裂纹多数是由于使用维修不当造成的, 例如:长时间高负荷 运转,热负荷和热应力过大;柴油机在高温缺水状态下,突然加入大 量冷水; 在严冬季节早晨起动时,冷却系统加入大量高温水; 在启动 发动机时, 发动机温度升高后才加冷水;冬季未使用防冻液, 或停车 时间较长未将冷却水放尽, 造成冷却水结冰胀裂缸体, 从而使缸体产 生裂纹而漏水; 拆装和搬运过程中人为损坏; 受到意外事故发生损伤 和裂纹等。

缸盖产生裂纹的原因与缸体产生裂纹的原因相似。一般情况下, 缸体产生裂纹时, 都有可能使缸盖产生裂纹。 需要注意的是, 缸体和 缸盖容易发生裂纹的部位主要与其结构形式有关。例如, 6110柴油 机缸体裂纹主要发生在侧面, 缸盖裂纹易发生在排气门附近和喷油器 管座附近以及缸盖水套薄壁处。

缸体和缸盖变形主要是制造原因, 如铸造后时效处理不足, 铸件 的内应力较大, 在机械加工和工作过程中高温作用使内应力释放和重 新分配, 结果使铸件发生变形; 缸体和缸盖平面的翘曲变形和拱曲变 形多数是由于内应力的原因和缸盖螺栓拧紧次序不对和拧紧力矩不 均匀所致; 在高温下拆卸缸盖也能引起缸盖变形; 缸垫烧穿或不平引 起漏气或漏水, 会使平面局部形成腐蚀斑点引起变形; 缸盖螺栓孔周 围也会发生变形

或由于螺栓锈蚀和拆卸不当造成局部损坏或 变形。

裂纹和变形的主要标志是在柴油机工况基本正常情况下突然发 生漏水、 漏气或漏机油等故障。 从缸体和缸盖中向外漏渗表现比较明 显, 比较容易观察和感知;但是向内部漏水、漏气和漏机油则表现比 较复杂和隐藏。 例如缸体或缸筒内部裂纹有可能使冷却液渗漏到机渍 盘中, 需在检查量油尺时机油油面升高才能发现; 缸盖发生漏气可能 发出异常响声并伴有柴油机功率下降趋势; 柴油机内部渗漏机油到燃 烧室中, 可能引起排气冒黑烟而不消失; 冷却液渗入燃烧室中会引起 排气冒白烟和排气管滴水或漏水。

(2)水堵破损。

冬季未加防冻液,未放水或未放尽,冷却水结冰时,会将水堵涨 出而漏水;使用劣质防冻液,造成水堵锈蚀、烂透;水堵未安装到位 或安装偏斜变形而漏水; 自制水堵过盈量小或圆度不够而漏水; 冲压 的镀锌水堵在弯角处有裂纹而漏水等。 泄漏的冷却水流入油底壳, 稀 释机油,易引起烧瓦事故。因此,要坚持每日检查机油液面,一旦发 现油面上涨和机油消耗太少, 应注意检查是否漏水。 防止水堵早期烂 透的方法是使用长效防冻液。

(3)湿式缸套穿孔。

对于采用湿式汽缸套的柴油机, 由于缸套直接与柴油机冷却水接 触进行散热, 冷却水在循环过程中冲刷汽缸套的外表面, 会在汽缸套 外表面形成穴蚀及气蚀现象。 时间一长, 会使缸套外表面形成穴蚀及 气蚀现象。 时间一长, 会使缸套外表面的迎水面处出现较密集的凹坑, 严重时会使汽缸套穿孔, 导致冷却水进入柴油机油底壳内。 检查缸套 是否穿孔或确定哪一缸的缸套被锈蚀穿孔, 可拆下柴油机油底壳后将 散热器水箱加满水, 慢慢拨转柴油机, 观察汽缸壁是如有水流出或滴 落, 如有冷却液渗出则可判定汽缸套已穿孔。 另外,如发现冷却液渗 出则可判定汽缸套已穿孔。 另外, 如发现冷却液是从汽缸套外壁滴落 时,如转动十分困难,则可能是处在压缩行程的汽缸内进了冷却液, 此时若不注意就可能损坏柴油机的连杆或其他部件。

(4)汽缸套的阻水圈损坏。

汽缸套阻水圈损坏而漏水的故障主要原因是:安装缸套时缸套中 心线与缸体支承孔端面不垂直,压人缸套时用力过猛将阻水圈啃坏; 或者由于发动机在缺水状况下运转, 导致缸套温度过高, 从而损坏阻 水圈,使冷却水漏入油底壳。在更换阻水圈时,应先在缸套与缸体结 合部位涂抹适量的密封胶, 既起密封作用又起润滑作用, 然后将缸套 垂直放置缓慢加力压入缸套。 机器运转中要经常检查冷却水、 观察水 温,严禁缺水运转。

(5)机油散

热器损坏。

散热器芯由一排铜管组成, 冷却液在散热器芯中流动, 柴油机机 油在管外循环, 流动过程中高温机油经冷却液冷却, 以保证一定的油 温。 当散热器铜管产生破裂或散热器芯两端的密封失效时, 冷却液就 可能经机油道进入柴油机油底壳内。 柴油机工作时, 机渍压力高于循 环水的压力,在压力差的作用下机油可经铜管的裂纹进入冷却液中, 此时表现为柴油机水箱中有油。 当柴油机停止工作后, 由于水箱的水 位高于机油散热器, 在高度差形成的压力作用下, 冷却水就会透过散 热器管经机油道进入柴油机油底壳内。

当散热器芯铜管损坏时,要借助压缩空气做检查。具体方法是:将散热器芯两端用铁板封住, 一端留一小孔, 通过小孔将铜管内注满 水后, 用一定压力的压缩空气从小孔吹入并保持 5~10min ; 若有水 或气体从散热器油道口出来,则可判定是散热器铜管损坏,需更换。 另外, 若散热器芯两端与散热器外壳的密封失效, 也可能造成冷却水 进入油底壳。

(6)气缸垫损坏。

缸体水道在汽缸垫上有相应的密封圈, 以保证冷却液不泄漏。 如 果发动机工作不正常,出现过热现象, 将导致缸垫烧蚀损坏漏水;如 果缸垫装配不平整或装配方向错误, 将导致缸垫损坏而漏水; 如果缸 盖在安装时未按规定顺序和扭矩进行装配, 将导致缸垫不密封而漏水; 如果缸垫在安装时其与汽缸盖、 汽缸体间混有污物, 将使汽缸垫密封

不严而漏水;如果汽缸垫质量差、密封不严,将导致漏水。准确判断 汽缸垫是否损坏是有一定难度, 只有在排除了缸套和机油散热器的故 障后才能进行此项检查。

汽缸垫损坏发生漏水时, 会使冷却液流入汽缸, 破坏汽缸工作和 润滑,流入油底壳而导致机油乳化,影响发动机润滑性能。

(7)水泵封水圈损坏。

通常情况下水泵封水圈损坏后水会从溢水孔处流出, 如果溢水孔 被污泥或杂物堵塞, 水就会顺着水泵轴流进发动机前端齿轮箱从而进 入油底壳。 所以工作中要经常疏通水泵溢水孔, 发现有水漏出时要及 时更换封水圈。

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