發動機性能試驗臺架機油外循環轉接器改善

徐振強Xu Zhenqiang

（北京現代汽車有限公司，北京 101300）

0 前 言

GB/T 18297—2001《發動機性能試驗方法》中要求，試驗過程中機油溫度控制在95±5℃。在進行發動機性能試驗時經常需要發動機工作在全速全負荷工況下，機油溫度會大幅攀升，靠發動機自身冷卻和外部風機冷卻不能控制在試驗要求的溫度，這就需要連接外部機油溫度的控制單元。

1 發動機臺架試驗中遇到的問題

在做ALPHA發動機50 h耐久試驗過程中，出現與機油外循環轉接器連接的發動機機油濾清器座疲勞斷裂的情況，機油泄露，險些造成發動機試驗室失火，試驗也因此終止。據統計80%以上的發動機試驗火險均來源于機油泄露產生的燃燒。

2 分析造成機油濾清器座斷裂的主要原因

通過分析，認為造成機油濾清器座斷裂的主要原因是轉接器的自身重量過大。因為臺架廠家提供的機油溫度控制單元不帶壓力泵，要想把機油送至機油溫度控制單元來降溫，必須依靠發動機本身機油壓力來使機油循環通過機油溫度控制單元，所以只能在連接機油濾清器的主油道處將機油引出。現有發動機的機油濾清器座是鋁合金材料，鋁合金材料的特點是重量輕、易于加工、導熱性能好，其缺點是強度較鑄鐵低。由于機油外循環轉接器質量較大和發動機高速運轉時的高頻率振動，導致機油濾清器座受到交變載荷的作用產生疲勞斷裂。

3 提出改善方案、比較及確定

3.1 提出改善方案

針對機油外循環轉接器質量較大，機油濾清器座產生金屬疲勞斷裂的情況，提出 3種改善方案：第 1種改善方案是使用原有機油外循環轉接器與發動機機濾器座裝配后，在其下方制作一個支架，支架與機油外循環轉接器固定連接，減輕發動機機濾器座承受的力，防止發動機連續高速運轉情況下，機油濾清器座產生金屬疲勞斷裂的情況；第 2種改善方案是改用較小密度鋁材質加工，使用鋁材質加工一個機油外循環轉接器，減輕機油外循環轉接器質量；第 3種改善方案是采用分體設計，將機油濾清器布置在單獨的安裝座上，機油濾清器座安裝到發動機試驗小車上，發動機機體上僅連接轉接器及進出管路接頭。

3.2 比較優缺點

改善方案比較見表1。

3.3 方案最終確定

比較3種方案，第1種改善方案最大的問題是支架不能適應所有機型，安裝時對周圍設施有一定的干涉；第2種改善方案的問題在于鋁材質轉接器的硬度偏低，耐磨性差，不適合多次反復拆裝；第3種改善方案雖設計較復雜，加工時間較長，但該方案綜合評定最適合試驗要求。最終確定使用第3種改善方案。

4 最終方案設計、加工及使用

方案確定之后，便要著手實際設計，同時新方案設計時應考慮避免原設計存在的各種問題。原設計存在以下問題：尺寸大，重量大；轉接器與管路連接的接頭位置設計在側面，4個接頭均勻分布，時常會遇到安裝位置及朝向不便于管路連接的問題；4個接頭處使用普通螺紋加密封圈的形式，密封差，時常滲漏；在設計之初，接頭采用兩進兩出，哪個位置方便連接管路就使用哪個位置的接頭，但實際使用中發現，這個設計仍會遇到兩個接頭都不方便連接的狀況，而且該設計使得轉接器結構復雜。

針對這些問題，采用如下幾點設計，最終得到了新的分體式轉接器（圖1）：分體設計，盡可能減小機濾座上重量；調整接頭的位置到轉接器軸向方向，并簡化為一進一出；采用密封錐螺紋；管路采用特氟龍管加卡套接頭；加工完成后，經稱重，裝配在機油濾清器座的轉接器A重量728.8 g與裝滿機油的機濾重量588 g相接近，應可以滿足使用。

5 總 結

按照新設計的圖紙進行加工，并使用新機油外循環轉接器與發動機和機油溫度控制單元連接安裝后，經過多個機型的耐久試驗，證明新機油外循環轉接器可靠性和機油溫度控制效果良好，可以作為耐久試驗標準設備用在未來各機型的耐久試驗中。

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[2]成大先. 機械設計手冊 第二篇機械制圖·極限與配合[M]. 北京：化學工業出版社2004.

[3]成大先. 機械設計手冊 第四篇機連接與緊固[M]. 北京：化學工業出版社2004.

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