发动机电动预供机油泵的开发研究.docxVIP

中国内燃机学会燃烧节能净化分会2014年学术年会CSICE2014-027发动机电动预供机油泵的开发研究侯升1，侯伟放2（1．玉柴机器股份有限公司，广西 玉林 537005； 2．广西有色金属集团汇元锰业有限责任公司，广西 来宾 546138）摘要：根据混合动力发动机经常需要起动的使用特点，需要在发动机上设计一套电动预供机油泵系统，目的是在发动机起动前， 预先给发动机提供一定压力的机油，以使发动机起动时各运动部件都得到可靠的润滑。本文介绍了发动机电动预供机油泵的开 发过程，首先利用 CAE 仿真软件建立模型，对润滑系统进行一维模拟计算，得到电动预供机油泵相关参数。然后通过实测验证， 用一套可变流量机油泵系统进行模拟试验，测出需要开发的电动预供机油泵的实际供油量，并与 CAE 计算结果进行校核，最终 确定电动预供机油泵的性能参数为：在机油温度 80℃，机油压力 100KPa 时，电动预供机油泵流量为 24.5L/min。关键词：发动机； 电动预供机油泵；匹配发动机电动预供机油泵（简称预供油泵，下同）的作用是在发动机起动前，预先给发动机提供一定压 力一定流量的机油，以使发动机起动时各运动部件都 得到可靠的润滑。在混合动力发动机，大型船电类发 动机或需要经常起动的发动机，一般都需要匹配预供 油泵系统。本文主要探讨预供油泵的开发过程，为其 它预供油泵的开发提供参考。预供油泵系统一般是从油底壳吸取机油，机油经 预供油泵加压后，流到机油滤清器前端，经机油滤清 器过滤后，机油流入主油道，后从主油道流到各润滑 点，最后流回油底壳形成完整的循环回路。在发动机 运转时预供油泵是不工作的，发动机靠自身机油泵供 油润滑；在发动机暂时停止运转时，预供油泵根据需 要开始供油。本次开发的预供油泵是匹配玉柴 YC6J170-31（ J0300）混合动力柴油机，此机型主要配套新能源后 置客车系统，发动机主要技术参数见表 1。表 1 发动机主要技术参数机润滑系统基础上，附加一套预供油泵系统，以便在发动机暂时停止运转时，有安全的起动油压，以 保证发动机有可靠的润滑。本文重点介绍了预供油泵的开发过程，首先利 用 CAE 仿真软件，根据润滑系统各零部件的图纸尺 寸和技术条件建立润滑系统计算模型，通过 CAE 仿 真计算得到预供油泵的温度，压力，流量等相关参 数。然后利用一套可变流量机油泵系统在相关发动 机上进行模拟实测验证，测出预供油泵的实际温度，压力，流量等相关参数，并与 CAE 仿真计算结果 相互校核，最终确定需要开发的预供油泵的性能参 数，为样泵的试制提供依据。1预供油泵的 CAE 仿真计算1.1计算模型CAE 仿真分析采用的分析软件是一维流体仿真分析软件 FLOWMATER，计算模型是根据发动机润滑系统各零部件实际尺寸建立润滑系统一维模型，模型 真实反映了发动机润滑系统各零部件润滑节点和机 油管路分布状态。本次 CAE 仿真分析主要考虑的零部件有凸轮轴 轴承，曲轴主轴承，连杆轴承，摇臂轴承，活塞冷 却喷钩，增压器等消耗机油较多的零部件的润滑。 模型忽略了燃油泵、气泵、齿轮系统等消耗机油较 少的零部件的润滑。润滑系统计算模型的管网图如 图 1 所示。根据混合动力后置客车运行特点，此款混合动力发动机需要经常暂停和起动，所以需要在原发动176名称单位参数机 型YC6J170-31气缸数6缸径×行程mm105×125排量L6.494标定功率/转速kW/(r/min)147/2500最大扭矩/转速Nm/(r/min)730/1400～1600最高空车转速r/min2800中国内燃机学会燃烧节能净化分会2014年学术年会CSICE2014-027V-流体速度，单位 m/s，计算得 1.167m/s。按上述公式分别计算得机油冷却器和机油滤清 器的流阻系数为 3.6 和 113。1.3.2 活塞冷却喷钩的流阻系数根据发动机润滑系统活塞冷却喷钩图纸尺寸和 技术要求，根据公式 1 计算得出活塞冷却喷嘴的阻 力系数为 35。1.3.3 轴承间隙及轴承载荷轴承载荷为估计值，发动机静止时，给轴承载 荷 10N，各轴承转速 10rpm；发动机怠速时，各主轴 承及连杆轴承载荷取 2500N，轴承间隙根据图纸的尺 寸及装配技术条件计算得出。1．4 CAE 计算结果润滑油温度分别按：80℃，85℃，90℃设置； 主油道静态压力按 1.0bar；怠速主油道机油压力按 1.5bar。利用 CAE 仿真软件,分别模拟计算出预供油 泵机油流量数值，结果如表 2 所示：表 2 系统所需机油流量值：图 1 一维润滑系统模型图（部分）1．2 设置系统参数模型中各管路的压力损失，大小取决于流体类型、温度、流量、管路的结构以及粗糙度。本计算为稳 态计算，其系统参数包括：润滑油牌号：15W/40； 润滑油温度