低粘度燃料发动机燃料供给系统精密偶件润滑的研究

摘要

随着我国经济的快速发展，汽车工业将长期面临能源危机和环境保护带来的挑战，汽车代用燃料的研究与应用无疑具有重大现实意义。
　　 低粘度代用燃料在压燃式发动机上应用时，因其粘度过低而引发燃油供给系统精密偶件的磨损和泄漏等问题，直接影响到发动机的喷油过程。本文通过摩擦润滑的理论研究，提出了一种技术措施，即从结构上改进精密偶件，依靠发动机的润滑油对其表面润滑，并达到密封的效果，以延缓精密偶件磨损，有效地促进代用燃料在汽车领域的应用。
　　 本文应用流体润滑理论和环形缝隙液流理论，分析了压燃式发动机精密偶件的燃油密封与润滑机理；研究了柱塞横向运动时，精密偶件间隙内油膜的压力分布与柱塞位移的关系；推导出柱塞偶件在实际工作发生偏心时，燃油经环形缝隙泄漏的一般方程。
　　 论文基于环形均压槽原理设计了带有强制润滑的新型柱塞偶件和针阀偶件，通过在精密偶件中加设润滑油道，将发动机润滑油以一定的压力引入偶件间隙中，在偶件表面形成有效的润滑油膜，起到润滑和密封作用；并对其润滑油的理论泄漏量进行了计算，得到燃油供给系统的润滑油消耗量低于国家标准值，满足使用要求。利用有限元软件，在柱塞腔达到最大燃油压力时，对柱塞偶件进行应力和应变仿真计算，得到了柱塞偶件的配合间隙变化情况和偶件的应力分布云图。结果表明：离柱塞腔越近，偶件的变形量越大，应力也较大，柱塞发生弹性变形，柱塞套满足强度要求。
　　 在本文设计、搭建的低粘度燃料供油系统运行试验台上，经过100h的耐久性试验，对喷油压力，供油系统的泄漏等进行了分析研究；通过喷油泵柱塞偶件与喷油器针阀偶件的表面质量变化，分析其磨损程度。结果表明：喷油压力在运行的100h内稳定；随着试验运行时间的增长，泵端压力峰值逐渐下降，然后趋于稳定，高转速压力峰值降低较明显，低转速曲线比较平缓；喷嘴端压力峰值相对比较稳定；随着运行时间的增长，润滑油泄漏至燃油中的泄漏量逐渐增大；试验后，柱塞头部表面质量变差，表面粗糙度增加，出现了明显的划痕；柱塞裙部因润滑良好，表面质量变化不明显；柱塞套上靠近进回油口附近的表面因受到燃料冲刷，表面质量下降明显，靠近润滑油道附近的表面质量变化较小；针阀导向面因受到良好润滑，表面粗糙度几乎不变。