CN113776998B - 一种增压器沉积物评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增压器沉积物评价方法，其包括以下步骤：进行发动机窜油量和排气温度的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的窜油量、排气温度；根据上述试验结果，选取试验工况，进行增压器结焦沉积试验，并更换发动机中的试验机油，运行试验工况至一定时间，在试验过程中，监测发动机的边界参数，并实时存储各边界参数；拆解增压器，取出增压器中的压缩机壳体，对该压缩机壳体内的沉积物进行评价，得出评价结果；选择具有不同抗氧化性能的试验机油、不同的发动机窜油量、不同的发动机排气温度，进行上述结焦沉积试验和评价，对比各评价结果，并分析其对增压器沉积物积累量的影响。本发明能够为涡轮增压发动机的开发提供支撑和便利。
Description
技术领域
本发明属于涡轮增压发动机技术领域，具体涉及一种增压器沉积物评价方法。
背景技术
随着国家对排放和油耗的逐步重视，促使发动机朝着小型化、集成化方向发展，也进一步推动涡轮增压发动机的普及，而涡轮增压器的效率是影响发动机性能的关键因素。
在涡轮增压发动机开发过程中，发生涡轮增压器效率下降问题时，会影响发动机的性能，后经排查发现是由于增压器的压缩机壳体处产生沉积物，导致叶轮与其接触，增加了叶轮的旋转阻力，进而影响涡轮增压器的效率和发动机的性能。增压器的压缩机壳体处产生沉积物的原因是发动机呼吸系统窜出的机油进入了增压器，经高温氧化沉积在压缩机壳体的转轴过孔处，最终导致故障的发生。后经总结分析，增压器产生沉积物的关键因素主要包括发动机窜油量、增压器的压缩机壳体处的温度以及机油的抗氧化性能三个方面。因此，如何获得发动机窜油量、增压器温度以及机油的抗氧化性能对增压器沉积物积累量的影响，以为涡轮增压发动机的顺利开发提供便利，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种增压器沉积物评价方法，以解决现有技术中的上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案；
一种增压器沉积物评价方法，其包括以下步骤：
步骤S1：进行发动机窜油量的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的窜油量；
步骤S2：进行发动机排气温度的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的排气温度；
步骤S3：根据发动机窜油量万有特性试验和排气温度万有特性试验的试验结果，选取试验工况进行增压器结焦沉积试验，并更换发动机中的试验机油，运行试验工况至一定时间，在试验过程中监测发动机的边界参数，并将该边界参数通过标定软件传输给控制器，以实时存储上述边界参数；
步骤S4；拆解增压器，取出增压器中的压缩机壳体，对压缩机壳体内的沉积物进行评价，得出评价结果；
步骤S5：选择具有不同抗氧化性能的试验机油，进行步骤S3和步骤S4，而后对比各评价结果，分析不同的试验机油对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机窜油量的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的窜油量对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机排气温度的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的发动机排气温度对增压器沉积物积累量的影响。
优选地，所述边界参数包括发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机主油道温度、发动机进水温度、发动机出水温度、发动机排气温度、涡轮增压器前排气温度、中冷器前气体温度、中冷器后气体温度、空气滤清器后气体温度、外部环境压力、空气滤清器后气体压力、发动机主油道压力、发动机进水压力、发动机出水压力、曲轴箱压力、燃油进油压力、发动机排气背压、中冷器前气体压力、中冷器后气体压力、涡轮增压器前排气压力、增压器开度、进气量、实际增压压力。
优选地，所述试验工况为发动机在3600r/min、全负荷时的工况。
优选地，在步骤S3中，所述的一定时间为100小时。
优选地，在步骤S4中，对压缩机壳体内的沉积物进行评价时的具体内容为：将压缩机壳体上位于压缩机转轴过孔处的环形沉积区分成多个分区，各分区均匀分布在压缩机转轴过孔的周向上；对每个分区上的沉积物分别进行评价，而后将各分区的评价结果相加，得出环形沉积区上整个沉积物的评价结果。
优选地，在对每个分区进行评价时，先测量该分区中沉积物上不同部位的厚度，而后将该厚度同压缩机壳体内壁与压缩机叶轮之间的径向设定间隙作比较，根据比较结果，对该分区中沉积物上的不同部位进行打分，将该分区中沉积物上不同部位的得分相加，得出该分区的评价分；将各分区的评价分相加，得出整个沉积物的总得分。
优选地，采用向发动机曲轴箱中通入压缩空气的方法，对发动机窜油量进行改变。
优选地，通过调整机油中抗氧剂的添加量，对试验机油的抗氧化性能进行改变。
优选地，通过调整机油中三类基础油的所在的比例，对试验机油的抗氧化性能进行改变。
优选地，通过调整发动机的喷油量，对发动机排气温度进行改变。
本发明的有益效果在于：
本发明的增压器沉积物评价方法，其通过选择具有不同抗氧化性能的试验机油进行试验而后进行评价，并对比各评价结果，分析出不同的试验机油对增压器沉积物积累量的影响；通过在只改变发动机窜油量的情况下，进行试验和评价，并对比各评价结果，分析出不同的窜油量对增压器沉积物积累量的影响；通过在只改变发动机排气温度的情况下，进行试验和评价，并对比各评价结果，分析出不同的发动机排气温度对增压器沉积物积累量的影响，从而能够为涡轮增压发动机的开发提供便利。同时，通过调整排气温度和窜油量，能够模拟不同平台涡轮增压发动机的增压器结焦沉积试验，从而能够提升开发发动机时的试验效率，降低试验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中
图1为本发明实施例提供的增压器沉积物评价方法的流程框图；
图2为本发明实施例提供的环形沉积区的分区示意图；
图3为本发明实施例提供的压缩机壳体与压缩机叶轮的位置示意图。
附图中标记：
11、分区一 12、分区二 13、分区三 14、分区四 15、分区五
16、分区六 17、分区七 18、分区八 19、分区九 21、分区十
31、压缩机转轴过孔 41、压缩机壳体 42、压缩机转轴
43、压缩机叶轮 D、径向设定间隙
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
如图1所示，本发明实施例提供了一种增压器沉积物评价方法，其包括以下步骤：
步骤S1：进行发动机窜油量的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的窜油量；
步骤S2：进行发动机排气温度的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的排气温度；
步骤S3：根据发动机窜油量万有特性试验和排气温度万有特性试验的试验结果，选取试验工况进行增压器结焦沉积试验，并更换发动机中的试验机油，运行试验工况至一定时间，在试验过程中监测发动机的边界参数，并将该边界参数通过标定软件传输给控制器，以实时存储上述边界参数；
步骤S4；拆解增压器，取出增压器中的压缩机壳体，对压缩机壳体内的沉积物进行评价，得出评价结果；
步骤S5：选择具有不同抗氧化性能的试验机油，进行步骤S3和步骤S4，而后对比各评价结果，分析不同的试验机油对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机窜油量的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的窜油量对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机排气温度的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的发动机排气温度对增压器沉积物积累量的影响。
本发明实施例提供的增压器沉积物评价方法，其通过选择具有不同抗氧化性能的试验机油进行试验而后进行评价，并对比各评价结果，分析出不同的试验机油对增压器沉积物积累量的影响；通过在只改变发动机窜油量的情况下，进行试验和评价，并对比各评价结果，分析出不同的窜油量对增压器沉积物积累量的影响；通过在只改变发动机排气温度的情况下，进行试验和评价，并对比各评价结果，分析出不同的发动机排气温度对增压器沉积物积累量的影响，从而能够为涡轮增压发动机的开发提供便利。同时，通过调整排气温度和窜油量，能够模拟不同平台涡轮增压发动机的增压器结焦沉积试验，从而能够提升开发发动机时的试验效率，降低试验成本。
进一步地，所述边界参数包括发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机主油道温度、发动机进水温度、发动机出水温度、发动机排气温度、涡轮增压器前排气温度、中冷器前气体温度、中冷器后气体温度、空气滤清器后气体温度、外部环境压力、空气滤清器后气体压力、发动机主油道压力、发动机进水压力、发动机出水压力、曲轴箱压力、燃油进油压力、排气背压、中冷器前气体压力、中冷器后气体压力、涡轮增压器前排气压力、增压器开度、进气量、实际增压压力。如表1所示。
表1试验过程中边界参数表
具体地，所述试验工况为发动机在3600r/min、全负荷时的工况，此时的发动机可以为柴油发动机。可以理解的是，可以选择窜油量和排气温度均较大的工况，此工况下易积累沉积物，从而能够较好地反映出增压器的性能。
可以优选，在步骤S3中，所述的一定时间为100小时。
可以理解的是，利用上述试验数据可以用来评价发动机的性能，在发动机扭矩前后变化率≤0.5％，前后试验获得的边界参数保持一致的情况下，表明发动机的性能较好。同时，还可以利用上述试验数据对增压器的性能进行评价，具体的评价参数包括增压器旁通阀开度、进气量，在增压器旁通阀开度试验前后变化率≤1％，进气量前后变化率≤2％，前后试验获得的边界参数保持一致的情况下，表明增压器的性能较好。
进一步地，在步骤S4中，对压缩机壳体内的沉积物进行评价时的具体内容为：将压缩机壳体上位于压缩机转轴过孔处的环形沉积区分成多个分区，各分区均匀分布在压缩机转轴过孔31的周向上；对每个分区上的沉积物分别进行评价，而后将各分区的评价结果相加，得出环形沉积区上整个沉积物的评价结果。
具体地，在对每个分区进行评价时，先测量该分区中沉积物上不同部位的厚度，而后将该厚度同压缩机壳体41内壁与压缩机叶轮43之间的径向设定间隙D作比较，根据比较结果，对该分区中沉积物上的不同部位进行打分，将该分区中沉积物上不同部位的得分相加，得出该分区的评价分；将各分区的评价分相加，得出整个沉积物的总得分，从而能够对沉积物的多少进行量化评价，使得试验人员能够较为直观地了解增压器的性能。可以理解的是，经过评价后，整个沉积物的总得分越高，表明沉积物的积累量越少，增压器的性能越好。压缩机壳体41内壁与压缩机叶轮43之间的径向设定间隙D，如图3所示。
在一具体的实施例中，可以先对分区上沉积物的厚度进行分级，如表所示分为四个等级Clean、0.25D、0.5D、0.75D、D，各等级之间的厚度递增；而后设定各个等级的分值依次递减，如表所示分值依次为10、7.5、5、2.5、0，如表2所示。
表2增压器沉积物评分细则
| 等级 | Clean | 0.25D | 0.5D | 0.75D | D |
| 分值 | 10 | 7.5 | 5 | 2.5 | 0 |
测量分区中沉积物上的不同部位的厚度并将其归到相应的等级中，统计出每一等级的百分比即占比，将各等级的百分比乘以分值得到各等级的得分，将各等级的得分相加即为各分区的评价分，将各分区的评价分相加，即得出整个沉积物的总得分，如表3所示。可以优选，将环形沉积区分为十等分，即十个分区，分区一11、分区二12、分区三13、分区四14、分区五15、分区六16、分区七17、分区八18、分区九19、分区十21，如图2所示。
表3：增压器沉积物积累量评分示例
进一步地，采用向发动机曲轴箱中通入压缩空气的方法，对发动机窜油量进行改变，从而通过向曲轴箱中通入压缩空气，改变了活塞漏气量，进而实现了对发动机窜油量的调整。
具体地，通过调整机油中抗氧剂的添加量，对试验机油的抗氧化性能进行改变。
进一步地，通过调整机油中三类基础油的所在的比例，对试验机油的抗氧化性能进行改变。可以理解的是，三类基础油为现有技术中常用的基础油，此处不再赘述；发动机呼吸系统携带的油气混合物，从曲轴箱通过呼吸系统管路输送至空气滤清器后，通过增压器的压缩机、进气歧管等，进入发动机的燃烧室参与燃烧，可见，在发动机工作时呼吸系统将会携带机油进入增压器的压缩机，压缩机的高温环境会导致机油氧化产生结焦沉积物。
具体地，通过调整发动机的喷油量，对发动机排气温度进行改变。可以理解的是，发动机排气温度会影响增压器的压缩机壳体的温度，压缩机壳体温度的高低会直接影响油气混合物氧化结焦的多少。由于不同平台发动机的排气温度和窜油量不尽相同，为了快速评价机油对多平台发动机增压器沉积物积累量的影响，可在现有试验的发动机平台上，通过调整燃烧参数如改变发动机喷油量来改变排气温度，通过改变活塞漏气量的方式，改变发动机窜油量，以此来实现模拟不同发动机平台的排气温度和窜油量水平，而后使用试验机油进行增压器结焦沉积试验即可。
以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种增压器沉积物评价方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S1：进行发动机窜油量的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的窜油量；
步骤S2：进行发动机排气温度的万有特性试验，得出发动机在各转速和负荷下的排气温度；
步骤S3：根据发动机窜油量万有特性试验和排气温度万有特性试验的试验结果，选取试验工况进行增压器结焦沉积试验，并更换发动机中的试验机油，运行试验工况至一定时间，在试验过程中监测发动机的边界参数，并将该边界参数通过标定软件传输给控制器，以实时存储上述边界参数；
步骤S4；拆解增压器，取出增压器中的压缩机壳体，对压缩机壳体内的沉积物进行评价，得出评价结果；
步骤S5：选择具有不同抗氧化性能的试验机油，进行步骤S3和步骤S4，而后对比各评价结果，分析不同的试验机油对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机窜油量的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的窜油量对增压器沉积物积累量的影响；
在只改变发动机排气温度的情况下，进行步骤S3和步骤S4，对比各评价结果，分析不同的发动机排气温度对增压器沉积物积累量的影响；
所述边界参数包括发动机转速、发动机扭矩、发动机功率、发动机主油道温度、发动机进水温度、发动机出水温度、发动机排气温度、涡轮增压器前排气温度、中冷器前气体温度、中冷器后气体温度、空气滤清器后气体温度、外部环境压力、空气滤清器后气体压力、发动机主油道压力、发动机进水压力、发动机出水压力、曲轴箱压力、燃油进油压力、排气背压、中冷器前气体压力、中冷器后气体压力、涡轮增压器前排气压力、增压器开度、进气量和实际增压压力。
2.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，所述试验工况为发动机在3600r/min、全负荷时的工况。
3.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，在步骤S3中，所述的一定时间为100小时。
4.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，在步骤S4中，对压缩机壳体内的沉积物进行评价时的具体内容为：将压缩机壳体上位于压缩机转轴过孔处的环形沉积区分成多个分区，各分区均匀分布在压缩机转轴过孔的周向上；对每个分区上的沉积物分别进行评价，而后将各分区的评价结果相加，得出环形沉积区上整个沉积物的评价结果。
5.根据权利要求4所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，在对每个分区进行评价时，先测量该分区中沉积物上不同部位的厚度，而后将该厚度同压缩机壳体内壁与压缩机叶轮之间的径向设定间隙作比较，根据比较结果，对该分区中沉积物上的不同部位进行打分，将该分区中沉积物上不同部位的得分相加，得出该分区的评价分；将各分区的评价分相加，得出整个沉积物的总得分。
6.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，采用向发动机曲轴箱中通入压缩空气的方法，对发动机窜油量进行改变。
7.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，通过调整机油中抗氧剂的添加量，对试验机油的抗氧化性能进行改变。
8.根据权利要求1所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，通过调整机油中三类基础油的所在的比例，对试验机油的抗氧化性能进行改变。
9.根据权利要求1至8任一项所述的增压器沉积物评价方法，其特征在于，通过调整发动机的喷油量，对发动机排气温度进行改变。
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