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康明斯发电机组的柴油机影响窜气的重要因素是什么?
发布时间:2020-03-17 04:39:40  ▏阅读:

 康明斯柴油发电机组影响窜气的重要因素

1.活塞环槽下侧面倒角的影响

活塞环槽下侧面与活塞环下侧面直接配合,构成了防止燃气通过环槽间隙的主要密封表面,所以对环槽的加工质量要求较高。为保证贴合面的接触质量,不允许出现任何微小、局部的凸起或贯穿密封面的划痕,否则会造成窜气量的异常增大。

通常情况下,为保护环槽两侧外边缘免于损坏,还要在环槽外边缘略微进行倒角。但由于第一道环槽下侧面的倒角正好位于第一道活塞环的下面,会加剧第一道环的不稳定运动,因而对窜气和机油耗起着十分不利的影响。图3的变化曲线揭示了该处倒角大小与窜气量的变化关系。如图所示,与尖角环岸边缘(倒角为0)相对照,若加工0 · 5mm的倒角,窜气量约从40L/min猛烈增加到80L/min。在设计和加工此处倒角时比较合理的倒角大小选择是 0.1、0 · 2mo因此,在对活塞环槽进行加工和装配过程中,对第一道环槽的倒角一定要特别的小心,不允许出现倒角尺寸过大以及磕碰、加工毛刺等微小凸起。

康明斯发电机组根据经验,其余几道环岸边缘倒角对窜气没有重大的影响,但必须防止出现毛刺。

康明斯发电机组158.jpg

2.发电机组顶岸间隙的影响

顶岸间隙对活塞环密封系统能否稳定工作运行十分重要,过小的顶岸间隙不利于燃烧室内燃气压力向活塞环部位的迅速传递,因此,顶岸间隙必须大到可以保证燃气能够顺畅地到达活塞环密封系统所在的顶环环槽处。

设计顶岸间隙的大小还必须同时考虑高负荷工况下缸套严重磨损问题,这种磨损是由覆盖在活塞顶岸上积炭磨光引起的。为防止积炭磨光,也需要加大活塞顶岸与缸壁的间隙,使积炭层增厚至不再能得到足够的粘接力而自行剥落。

但是,过大的顶岸间隙会把顶环过多地暴露在高温、高压的燃气中,从而加大顶环的热负荷。因此,有必要考察加大顶岸间隙对燃油耗、烟度、排气成分是否有影响,顶环的温度是否显著上升等。一般来说,采用锥形顶岸间隙可以得到比较理想的结果。

3.柴油机活塞环边缘形状的影响

为防止力日工活基环时在棱边处产生的毛刺或尖锐凸起划伤缸套表面,活塞环外棱边必须进行倒角或修圆处理。但由于顶环下棱边倒角和顶环下方活塞环槽的倒角会共同形成一个容纳燃气的小间隙,且分布在整个圆周方向上,致使活塞环的密封压力减少,窜气量增大。

倒角大小或修圆后的圆角大小对窜气量的影响与前述第一道环槽下侧面倒角对窜气量的影响基本相同。在其他条件不变的情况下,随着第一道活塞环边缘倒角或圆角半径的增加,窜气量会大大增加。因此,第一道环下棱边应尽量采用小倒角过渡,推荐的倒角大小为0,1、0 · 2mmo在进行发电机组窜气试验时,工作运行面为桶面的活塞环下棱边虽然加工成尖角,可是在磨合初期窜气量仍有些偏离,只有在桶面环磨合到下端面尖角处之后,窜气量才会减少。

究竟采用多大的倒角,才能既有效控制窜气量,又能控制加工成本,保持合理的性价比,对此,采用下表所示的四种倒角型式进行了专门的试验研究。试验结果采用常规倒角结果为基准1的相对值。

表2 四种活塞环倒角的窜气量试验值

 

倒角形式

窜气量

常规倒角:实测值:

规格0,15、0.40mm

o.28m

1,00

磨削倒角:规格最大0,10m × 45。

实测值:0,10m

o.87

磨削倒角:规格最大0,20m× 45。

实测值: 0,20皿n

o.86

磨削圆角:规格最大0.20m 实测值: 0.14m

o.66

可以看出,磨削倒角和磨削圆角得到比常规倒角好得多的结果。然而,最大0.10mm的磨削倒角在其制造工艺中存在某些困难,加工成本较高,最大0 · 20mm磨削圆角是比较合适的工艺方案。

4切口形状的影响

曾经试图改变活塞环的切口形状来减少窜气量,比如采用斜切口、搭接切口等形式,但试验效果并不理想。实践证明活塞环切口形状对窜气量的影响不大。

5活塞环外圆面的影响

近来,活塞环有减少轴向高度的发展趋势,以免活塞环振颤并减少摩擦。但这有时会带来严重的窜气量波动问题,批量生产中可以看到发电机组的窜气量十分不规则,即在配相同的发电机组时,有的窜气量很低,有的则大大超过规定值。这是由第一道活塞环受到气体压力而变形,活塞环顶部外边缘与缸壁接触而造成的。

因此,为了提高初期磨合性和抗擦伤性,第一道环滑动面通常设计成桶形。桶面度愈小,窜气量愈少。由于采用桶面环取得了补偿效果,批量生产中所有发电机组的窜气量基本达到了一致。然而如前所述,为充分发挥活塞环工作运行面下棱缘的尖角效果,要求活塞环既不能太凸出,也不能在气体压力下变形而使环工作运行面下边缘不再与缸壁相接触。为此, ·还有必要采用其他方法补偿变形,例如采用内倒角或锥面气环等技术措施。

6闭口间隙的影响

单独减少第一道活塞环的闭口间隙对减少窜气量的作用不大,根据联邦德国D I N标准,活塞环闭口间隙的减少有一个极限范围,因为在高负荷(即高温)条件下,环的闭口间隙可能会消失,有可能引起活塞环卡死。一般窜气量会随闭口间隙的增大而增加。闭口间隙增加0 · 5mm,约相当于活塞环径向磨损了0,08皿,即接近于活塞环镀铬层厚度。闭口间隙增加到上述数量级时,所引起的窜气量的增加仍然在允许的范围内。但如果闭口间隙增加超过0.5皿n,则窜气量会急剧升高。

如果将柴油机第一和第二道环的闭口间隙同时进行考虑,清况又会有所不同。闭口间隙C设计成c第一道< c第一道,称之为c平衡,由于环组压力的合理分配,能够起到降低柴油机窜气量和机油耗的作用。这种设计可尽量减少通过第一道环闭口间隙流入第二道环岸的燃气流量,同时加大通过第道环闭口间隙流入第三环岸的燃气流量,从而降低第二环岸处的气体压力,减少了第二环岸对第一道环向上的推力,顶环维持稳定的密封压力,弱化了顶环的不稳定运动,即保持了活塞环密封系统的动态平衡。

7活塞环数量对机油耗和窜气量的影响

试验反复表明,只要活塞环不是因不利的间隙或设计而削弱自身的功能,对于非增压和增压发电机组燃烧室来说,三道活塞环完全可以满足密封要求。

气环数量过多,以试图增加所谓的迷宫效应来降低窜气量,实际证明是得不偿失的,较少的活塞环数量能够更好地发挥c平衡效果,维持密封系统的动态稳定性。出于这种考虑,近来甚至出现了只有顶环和油环的双环结构。

 8机油的影响

机油含水量超标会严重影响发电机组窜气的控制,在批量生产实际中,由于机油的反复使用,常常出现大批发电机组窜气量突然增大的奇怪现象。这往往是由于重复使用的机油中水分没有及时清除干净,造成机油品质大幅下降,因此,必须及时对重复使用的机油进行脱水处理。

 


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