某國V柴油機潤滑系統仿真計算

王超，王宏大，王次安

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某國V柴油機潤滑系統仿真計算

王超，王宏大，王次安

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章基于Flowmaster軟件建立某國V柴油機潤滑系統的一維仿真模型。通過對該柴油機潤滑系統的研究，模擬該發動機潤滑系統在不同設計方案下的運行狀態。通過對發動機潤滑系統各部位的壓力計算結果進行評估，確定發動機潤滑系統的設計方案。

發動機；潤滑系統；機油壓力

引言

潤滑系統壓力分布是判斷發動機潤滑系統工作性能的關鍵參數，同時也是發動機安全監控的重要指標[1]。如果發動機潤滑系統油壓過低，將會對發動機造成很大的損害，甚至會使發動機提前報廢。

本文所分析發動機為1.9L國V增壓柴油機依據發動機潤滑系統設計方案，通過Flowmaster軟件建立發動機潤滑系統模型，分別對原機型及整改方案進行了計算分析，評估系統的壓力和流量分布狀況。

為方便闡述，本文所涉及的壓力均為絕對壓力。

1 仿真模型的建立

1.1 潤滑系統原理圖

發動機潤系統分析首先需要確定潤滑系統的設計原理圖，圖1為原型機潤滑系統原理圖。

圖1 潤滑系統原理圖

1.2 一維分析模型建立

發動機潤滑系統仿真分析采用一維分析軟件 Flowmaster，主要將系統分為兩部分：其一是供油系統，主要包含油底殼、機油泵、機油集濾器、機油濾清器和泄壓閥，這幾個部件在分析軟件中均有相關的模型替代；其二用油部件，主要包含進排氣凸輪軸、曲軸軸瓦、連桿軸瓦、增壓器和搖臂等用油部件，軸瓦類部件軟件中有不同的軸瓦模型可供選擇，其余用油部件可采用流阻部件進行設置。依據潤滑原理圖構建的潤滑模型如圖2所示：

圖2 潤滑系統分析模型

發動機潤滑系統仿真解析，常規潤滑系統設計中，機油泵將置于油底殼的機油吸出，機油經過機油泵后具有較高的流動動能，具有較高動能的機油沿潤滑油路流向每一個需要潤滑的部件。匹配本機的機油泵為齒輪型機油泵，該類型機油泵的機油輸出量與泵的轉速成正比關系，但是在實際運行時供油量還受到機油泵的泄漏量的影響。為防止潤滑系統中油壓過高，在供油系統中設有泄壓閥，文中所述發動機泄壓閥開啟壓力為 4.5bar。機油通過供油系統進入發動機潤滑部件，通過潤滑部件后在計算中均設定機油進入一個壓力為1bar的無限大空間。

2 分析結果

2.1 壓力分析結果

在發動機潤滑系統設計研發過程中，潤滑系統包含眾多用油部件，由于潤滑系統的復雜性無法對每一個用油部件進行評估，在潤滑系統分析與試驗中均主要評估三部位：機油泵后、缸體主油道和缸蓋末端的油壓分布狀況，相關用油部件如增壓器等依據該部件的用油標準進行評估。

圖3和圖4分別顯示了發動機油溫80℃和120℃時潤滑系統不同部位的油壓分布示意圖。

圖3 油溫80℃系統油壓分布示意圖

從圖3中可以看出油溫80℃時，發動機怠速750rpm時機油泵后油壓約為2.41bar，主油道油壓約為2.25 bar，缸蓋油道油壓約為2.13bar，從計算結果來看其他各轉速下系統油壓均能維持在較好的水平，能夠滿足發動機的運行需求。

從圖4計算結果可以看出，發動機怠速750rpm油溫120℃時發動機主油道油壓約為2.01bar高于1.8bar的油壓要求，缸蓋油壓約為1.94bar高于1.5bar的油壓要求，此時張緊器前端壓力為1.96bar高于部件1.7bar的油壓要求。

圖4 油溫120℃系統油壓分布示意圖

在發動機潤滑系統中，怠速高油溫時系統各部位油壓能滿足發動機及各部件的運行需求即可認為該發動機的機油泵及潤滑系統設計合理。因此從分析結果來看該發動機潤滑系統設計合理能夠滿足發動機的潤滑需求。

圖5顯示了發動機怠速油溫120℃時潤滑系統各部位的機油流量。

圖5 機油流量分布示意圖（L/min）

從圖5中可以看出，發動機怠速油溫120℃時，主軸瓦的機油流量約為1.75L/min，連桿瓦機油流量約為0.6L/min，增壓器機油流量約為 3.1L/min，均能滿足各部件的機油需求。

3 結論

分析結果表明：該國V發動機潤滑系統各部位壓力分布正常，機油流量分布合理，的能夠滿足發動機的運行需求，說明發動機潤滑系統的設計及機油泵的性能合理可靠。

從本文分析中可以得出在發動機潤滑系統設計中，CFD分析可以為潤滑系統的設計提供理論依據，保證設計工作的準確可靠。

[1] 蘇立超,劉振俠,呂亞國.航空發動機潤滑系統滑油壓力仿真計算.[J]科學技術與工程.2012,12（1）：97.

[2] 王憲成,張更云.車用內燃機學[M]北京:兵器工業出版社,2006.

Simulation on the lubrication system of the V diesel engine

Wang Chao, Wang Hongda, Wang Ci'an
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

By using flowmaster software, this paper carried out 1D numerical simulation to one gasoline engine lubrication system. Simulated the pressure distribution of this engine. Then selected the lubrication scheme according the lubrication result.

engine; lubrication system; oil pressure

CLC NO.: U461.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-192-02

U461.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-192-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.064

王超，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。