液压挺杆润滑系统的研究.docx

?

?

液压挺杆润滑系统的研究

?

?

吴俊锋薛颖炳

摘要：为了充分利用液压挺杆可以降低气门传动机构噪声、免气门间隙调整的优点，就液压挺杆使用过程中会出现“升程损失”及“启动噪声”问题进行了研究。通过对液压挺杆工作过程的分析，通过对为液压挺杆提供压力油的润滑系统的分析，得出，机油中气泡含量以及是否有空气直接进入液压挺杆是决定液压挺杆能否正常工作的关键问题。为此需要采取的措施有二，一是要减少机油中混入空气的产生。二是，限制气泡进入液压挺杆中。

关键词：液压挺杆润滑系统发动机研究

液压挺杆可以自动调整气门传动链中由于热膨胀、磨损和制造公差等引起的气门间隙，使配气机构运转平稳、降低噪音且免去间隙调整。但是作为液压补偿元件液压挺杆的工作质量与供油品质有关，机油的状况直接受该发动机润滑系统的影响，所以对机油品质要求的提高也就增加了发动机润滑系统的设计难度。本文从理论与实际使用的角度来分析液压挺杆的正常工作中除了要减少卷入机油中的气体的同时还要避免在气泡进入液压挺杆的高压油腔。

1液压挺杆的使用问题

液压挺杆在实际使用过程中会出现“升程损失”以及“启动噪声”问题。

在正常的情况下，液压挺杆柱塞由于机油泄露而引起的升程损失在0.01～0.05mm范围之内。当升程损失超过0.1mm时，即认为超过液压挺杆所允许的范围，同时噪声加剧。

在发动机停止工作时，在发动机长时间停放后以及频繁起动时，空气进入液压挺杆的高压油腔，会产生噪声。运动损失与启动噪声两方面的问题在使用中往往是同时出现。

液压挺杆利用机油可以传递压力的作用使其在使用过程中自动消除气门间隙的调整。然而不可避免地会出现气门“升程损失”以及“启动噪声”问题，机油的品质将直接影响到其工作质量。

2润滑油

润滑系统的以下两个方面对液压挺杆的使用起关键性的作用。

2.1机油压力

一定的机油压力是液压挺杆在凸轮处于基圆段进行补充机油时打开单向阀的必要条件。使用中液压挺杆供油压力不得低于0.05Mpa。理想的压力值为0.3～0.35MPa。

2.2机油中的气体含量

机油中会混入和溶入气体。

2.2.1溶入气体

空气与惰性气体一样会溶解在机油中。其溶解度随着压力的升高而升高。关系见图1，融入关系为：溶解的空气最大可能值约为绝对油压（空气的Bunsen系数）。图1表明最大空气量取决于润滑系统的绝对压力。

2.2.2混入气体对机油的影响

混入气体油液内的空气量使油液的体积弹性模量急剧下降，而且将使黏度增大。

体积弹性模量K为压缩系数的倒数，即具体地表征该油液的可压缩性程度。纯机油的体积弹性模量很大，纯液压用油的平均值在范围内，但如果液体中混有不溶解的气体，则体积弹性模量就有很大的降低。体积为的混气油液中，如果气体的体积为，则纯油液的体积为。如果用表示混入气体机油的体积弹性模量，表示气体的体积弹性模量，表示纯油液的体积弹性模量，则有：

其中，（从最安全的角度考虑，我们选用纯液压用油的最小值）由此可以计算出不同混入气体量时的体积弹性模量如表1。

由表1可以看出，当机油中混入体积百分比为0.5%时，体积弹性模量降为原来纯液体的59%，在实际使用中当体积弹性模量为以上可以忽略由于该液体的压缩性而导致的升程减小。即当机油中的气体混入体积比超过0.7%时，液压挺杆工作过程中不能近似为刚性体。更为严重的是气体的体积弹性模量仅为纯液体的0.7%。

2.3小结

（1）作为液压挺杆的供油系統来说，缸盖油道的机油压力不应该小于0.05Mpa，理想的供油压力为3～3.5Mpa。

（2）机油中气体的存在方式有两种：溶入和混入。溶入气体对机油的体积弹性模量几乎没有影响且气体的溶入量与机油压力成正比关系。然而，机油中的混入气体对机油的体积弹性模量影响很大，当机油中的气体混入体积比超过0.7%时，将会导致严重的液压挺杆工作不正常现象。

3润滑系统的改进

从以上的分析可以看出，一定的机油压力是液压挺杆工作的前提条件。另外，进入挺杆高压腔机油的体积弹性模量高于7000bar，而机油中气泡的混入量直接影响到实际工作机油的体积弹性模量。虽然机油中气体的混入量可以通过增加机油压力将部分气体溶入机油从而达到减少混入气体的目的。但是，机油压力的无限提高将会增加机油泵以及润滑系统所有零部件的负荷。所以，归纳起来有两点：（1）避免气体卷入机油。（2）尽量避免气体直接进入液压挺杆高压油腔。

3.1避免机油卷入气体的措施

减少油液与空气的接触和搅动可以减少机油中卷入气体的总量，是减少气泡的根本措施。

发动机的润滑方式以压力润滑与飞溅润滑为主，其中飞溅润滑是产生气泡的原因之一，机油泵的泄油是机油飞溅而导致机油中空气含量增加的主要因素。

在汽油机的设计中，在机油泵泄压阀的出油端接入管路将机油直接导入机油盘油面以下，可以避免机油