某发动机油气分离器布置方案优选研究.pdf

设 计研 究 汽车实用投术 AU T0 MO B I LE AP PL I E D T EC HN 0L O GY 2 0 1 6 年 第3 期 2016 N0．3 1 0 ． 1 6 6 3 8 ／ j ． e n k i ． 1 6 7 1 7 9 8 8 ． 2 0 1 6 ． 0 3 ． 0 0 6 某发动机油气分离器布置方案优选研究 宫晓娥 ，于贵芙，周祥 华晨汽车工程研究院动力总成设计处，辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 1 摘 要文章针对某款发动机的两种不同布置方式的油气分离器方案应用 S T A R C D软件进行模型的压力损失和速 度场分析，并进行发动机台架进行曲轴箱压力和油气分离效率的对比分析。分析结果和试验结果同时证明，两种方 案的压力损失和速度场相近，分离效果均满足设计要求；但相比较而言，方案二更高的压力损换来了更好的油气分 离效果。 关键词 发动机；油气分离器；压力损失；分离效率 中图分类号U 4 6 4 ． 9 文献标识码A文章编号1 6 7 1 - 7 9 8 8 2 0 1 6 0 3 - 2 0 - 0 3 Re s e a r c h o n Opt i mum Se l e c t i on o f Pl a n f o r Eng i ne Oi l s e pa r a t o r Go n gXi a o e ， YuGui f u， Zh o uXi a n g B r i l l i a n c e A u t o R D C e n t e r , P o w e r T r a i n De s i g n s e c t i o n ， E c o n o mi c a l a n d T e c h n o l o g y De v e l o p me n t Z o n e ， L i a o n i n g S h e n y ang 1 1 0 1 4 1 Ab s t r a c t I n v i e w o f t wo p l ans f o r o i l s e p a r a t o r , t he a n a l y s i s o f p r e s s u r e a n d v e l o c i t y wa s s t u d i e d b y S T AR C D s o f t ware ， a n d the r e s e a r c h o n b e n c h t e s t o f e n g i n e c r a n k c a s e p r e s s u r e an d o i l s e p a r a t o r e ffic i e n c y wa s s tu d i e d i n t h i s p a p e r ． Th o u g h An a l y s i s r e s u l t s and e x p e r i me n t a l r e s u l t s ， T h e p r e s s u r e l o s s and v e l o c i t y fi e l d o f the t wo p l an are s i mi l a r , an d me e t s t h e d e s i g n req u i reme ms ．Bu t p l a n tw o h a v e g r e a t e r p r e s s ure l o s s a n d b e t t e r o i l g a s s e p a r a t i o n e ff e c t ． Ke y wo r d s e n g i n e ； o i l s e pa r a t o r ； pr e s s u r e l o s e ； s e p a r a ti o n e ffi c i e n c y CL C N 0． U 4 6 4 ． 9 Do c u me n t Co d e A Ar t i c l e I D 1 6 7 l 一 7 9 8 8 2 0 1 6 O 3 - 2 0 0 3 前言 发动机在运转过程中，由于燃烧室高压、活塞及活塞环 与缸体 之间存在间隙 、活塞环 开口，造成 曲轴 箱窜气 ，窜气 中除了残余燃油和燃烧产生的废气和炭黑外，还有不少机油 ⋯ 。为确保发动机的可靠性，以及降低发动机 由窜气造成的 排放问题，必须采用曲轴箱通风系统，将这些富含碳氢化合 物的窜气引入进气系统中回收利用。特别是为了避免进气系 统的污染而引起的排放增加，在 曲轴箱通风系统中必须设置 油气分离器将不 同尺寸 的机 油油滴进行分离和 回收 。油气分 离器的压力损失和分离效率直接影响发动机的可靠性、经济 性。随着排放法规的日益严格，对油气分离器的分离效率提 作者简介 宫晓娥，就职于华晨汽车工程研究院动力总成设计处。 出了越来越高的要求。因此，很有必要对油气分离器的压力 损失和分离效率进行重点研究。我们运用 S T AR C D软件对 油气分离器的压力损失和速度场进行分析，并结合台架试验 的结果，对已有分离结构方案进行对比分析。 1 、油气分离器方案对比 对某款发动机，我们所设计的油气分离器方案有两种 方案一 油气分离器布置在链轮室盖上 ，利用链轮室盖 铸造分离器一部分结构，和油气分离器盖组合形成。该油气 分离器共有三级分离结构 滤 网、沉积室和旋风 。来 自曲轴 箱的混合窜气进入油气分离器首先经过滤网，窜气内部分油 滴吸附在滤网上，沿回油管路回到油底壳，剩余油气进入到 沉积室。油气进入沉积室时，此时气体速度非常慢，部分油 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 6年第 3期 巨黎波 等双软轴变速操纵舒适性研究 因挂档清晰度越高，要求换位安装孔距越小，试验对比和换 位行程 的计算 此文主 要为轻便性舒适性 ， 故不做详细计算 ， 换位摇臂安装 孔距 4 0 mm 时，档位清 晰度高 ，故 换位摇臂 安装孔距 取 4 0 ram。 2 ． 5操纵机构换位传动比校核 将以上数值带入换位力计算公式，得操纵机构本身换位 传动 比 i w4 0 0 0 ／ 4 0 0 ． 9 1 8 1 6 ． 1 7 实际测得操纵机构本身换位传动比 i 2 ． 1 2 ，操纵机构本 身换位机构偏小 4 ． O 5 ，需改进。 2 ． 6操纵机构换档传动b 匕 校核 2 ． 6 ． 1经万里 扬确实 ， 变速箱挂档转动力矩 ， 前进挡 挂档 转动力矩 1 0 N． m，软轴传递效率按 9 0 ％计算，此时挂档操纵 力 为 F g 1 0 0 0 0 7 6 ／ 2 5 3 1 2 0 O ． 9 、 2 7 ． 8 1 N 大于驾驶员舒适最大值 2 4 ． 4 。 2 ． 6 ． 2 驾驶 员挂档力按 1 8 N 计算 ，得操纵机 构本身换档 传 动 比 i 2 1 0 0 0 0 ／ r 1 2 0 0 ． 9 1 8 5 ． 1 4 实际测得操纵机构本身挂档传递比 i 2 ． 1 2 ，操纵机构本 身挂档机构偏 小 3 ．0 2 ，需改进 。 3 、结语 文章对变速操纵系统换位力、挂档力给出了明确的计算 方法，通过计算确定变速操纵沉重的真正原因，方便优化改 进和品质提升，大大缩短新产品开发周期。 变速操纵系统分析计算方法提出， 符合卡车行业的发展， 随着卡车司机对舒适性要求的提高，此方法将在车辆匹配软 轴变速 操纵时得到普遍的应用 。 参考文献 【 1 】汽车用操纵拉索总成． Q c T 2 9 1 0 1 1 9 9 2 ． [ 2 ]低速货 车操纵机 构的位置 、最大操纵 力和操纵 方法， GB ／ T 2 3 9 1 6 2 0 0 9． [ 3 ]张大 伟 ． 基 于 统 计 学 习理 论 的汽 车 操 纵装 置 操 纵力 舒适 性 研 究 [ 学术论文] ， 2 0 1 1 ． 上接第 2 1页 拉炬 5 o Nm 2∞ l t o o f ’ 、 自轴 压 ， 厂 l ～ l l_i ／ ． 二 ／ ～ 瓣 j| 。 } 、 图 1 0最大机油■ 2 0 ％和常规活塞漏气量 而对油气分离器另一项重要的衡量指标就是分离效率， 其计算 公式如下 0一生 ％ 0 I 1 分离效率 ； 经过油气分离器后逃逸机油量； ， ， 2 一 混 合窜气机油总量 。 为计算分离效率，须规定试验工况及采样时间，本试验 采用了一组组合工况运行 4小时作为试验条件。首先在规定 试验条件下对发动机不安装任何分离装置，测量将曲轴箱内 的油气混合气体的含油总量 即引入油量 ，发动机运行 4 小时后测量到绝对过滤器 中的机油的重量 m 1 8 ． 9 2 g ；然 后 分别将两种油气分离器安装在发动机上，让曲轴箱内的油气 混合气正常经过油气分离器，并对发动机运行 4小时油气分 离器出口气体接入到绝对过滤器中测量逃逸机油含量，分别 测量到逃逸机 油重量 m 8 ． 1 6 g 、m 3 ． 3 6 g 。根据 公式 1可计 算 两种 方案的分离效率为 r 1 ． 5 6 ． 8 7 ％ ，n 8 2 ． 2 4 ％ 。 该试验 结 果也验证了之前所提到方案二会获得比方案一更好的分离效 果的论点 。 4、结论 通过对油气分离器的压力损失和速度场 C F D计算以及台 架试验验证分析，可以得出以下结论 a ． 油气分离器的压力损失和旋风入口的速度越高，分离 效率越高 ，方案二要优于方案一 。 b ． 两种方案油气分离器的曲轴箱压力都满足要求，虽然 方案二的压力损失高于方案一，但是在大部分转速段方案二 的曲轴箱压力要低于方案一，说明方案二与该发动机曲轴箱 通风系统匹配 的更好 。 参考文献 【 1 】王骏． 曲轴箱 强制通风系 统构成和发展 趋势．[ J 】 柴油机设计 与制 造 ．2 0 1 2年第 2期． 第 1 8卷 5 7 ． 6 4页． 【 2 ]黄阔， 蒋升 龙， 袁兆成 ． 车用发动机 油气分离器 的设计匹配． [ J ] 汽车 技术． 2 0 1 2年． 第 3期 3 2 ． 3 4页． [ 3 ] S T AR - C C M基础培训 教程 ． [ M] C DAJ C HI NA． [ 4 】杨鑫， 冯健 美， 赵矗澎， 畅云峰． 旋 风式油气分 离器结构参数对 分离 效率影响的数值模拟． 【 J 】 中国工程热物理学会学术会议论文编 号 1 1 6 2 2 7 ． 二 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m