車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)

1、車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)?車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)?文章編號(hào):10024581(2011】06003103車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)葛洲揚(yáng)gezhouyang(吉林大學(xué),吉林長春130000)摘要:結(jié)合國外賽車發(fā)展歷史,全面介紹干式油底殼技術(shù).具體包括其組成構(gòu)件,工作原理,設(shè)計(jì)思路及使用優(yōu)勢(shì).最后提出其應(yīng)用場(chǎng)合.關(guān)鍵詞:干式油底殼;賽車;特種車中圖分類號(hào):u464.137.4.020引言干式油底殼技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代,應(yīng)用于小型摩托車以改善潤滑性能.幾十年來,隨著汽車運(yùn)動(dòng)的發(fā)展,這項(xiàng)技術(shù)愈加被人們所了解和認(rèn)識(shí),尤其是在賽車運(yùn)動(dòng)與汽車改裝領(lǐng)域.由于其可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑效果和車輛

2、的操控性能,很多知名汽車廠商的高端跑車都應(yīng)用干式油底殼技術(shù).美國著名的nascar比賽里,大部分參賽車輛也將原廠油底殼改裝為干式.干式油底殼技術(shù)在國外較為流行,生產(chǎn)制造干式油底殼全套配件的公司有moroso,pace,daileyengineering等,其價(jià)格因類型和大小而不同,通常在12萬人民幣之間.然而,由于文化和技術(shù)水平等因素,干式油底殼技術(shù)在中國發(fā)展得并不理想,其在汽車制造,改裝中的應(yīng)用并不多,全面理解這項(xiàng)技術(shù)的人也相對(duì)較少.因此,在總結(jié)整理國外資料和實(shí)踐的基礎(chǔ)上,對(duì)于式油底殼技術(shù)做一個(gè)全面的介紹,同時(shí)提出其在特種車上應(yīng)用的可能.文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a1干式油底殼系統(tǒng)的組成干式油底殼技術(shù)是區(qū)

3、別于傳統(tǒng)濕式油底殼技術(shù)而言的.通常干式油底殼系統(tǒng)(drysumpoilsystem)包括1個(gè)高度很低的油底殼(oilpan),多個(gè)回油口(pickups),1個(gè)獨(dú)立的多口回油泵(multi-stagescavengepump),高壓油泵(pressurepump,也有的和回油泵連在一起,或者直接利用原廠機(jī)油泵泵油),機(jī)油箱(oiltank),機(jī)油濾清器,機(jī)油冷卻器,溢流閥,驅(qū)動(dòng)輪,驅(qū)動(dòng)皮帶以及接口和連接管路,有些還包括油氣分離器(oil.airseparator)和通風(fēng)箱(breathertank).由于回油泵和高壓油泵的動(dòng)力來自曲軸,因此很多干式油底殼發(fā)動(dòng)機(jī)使用電子水泵,利用水泵的驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)油

4、泵,見圖1.棒刪癌座癱柏帆袖圖1干式油底殼系統(tǒng)示意圖?31?車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)?2干式油底殼顧名思義,干式油底殼(常簡稱油盤)內(nèi)不存儲(chǔ)機(jī)油,它是干的.因此,干式油底殼的油盤非常淺,通常可以比傳統(tǒng)的濕式油底殼低loomm左右【.發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),從曲軸和活塞連桿上落回的機(jī)油被回油泵通過油盤底部的回油口抽走,經(jīng)過機(jī)油冷卻器,流人一個(gè)外置的機(jī)油箱中.對(duì)于小功率發(fā)動(dòng)機(jī)或是運(yùn)動(dòng)相對(duì)不激烈的賽車,可以不安裝機(jī)油冷卻器,因?yàn)樗鼤?huì)使機(jī)油壓力有一定損失.機(jī)油在機(jī)油箱中流動(dòng)時(shí)會(huì)釋放出溶解的一部分空氣,并通過通風(fēng)箱釋放到大氣中.高壓油泵將機(jī)油從機(jī)油箱底部抽出,通過濾清器送達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)主油道,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行潤滑.下面具

5、體介紹干式油底殼系統(tǒng)的主要部件及其功用.2.1油盤與回油泵傳統(tǒng)的濕式油底殼深度很深,能夠貯存大量的機(jī)油.干式油底殼技術(shù)使油底殼的深度大為降低,其只能貯存發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后小部分滴落的機(jī)油,大部分機(jī)油貯存在一個(gè)外置的機(jī)油箱內(nèi).由于這樣的設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)的高度大為降低,使整車的重心降低,可以提高車輛行駛的穩(wěn)定性和操控性.圖2為干式油底殼油盤與回油泵.圖2油盤與回油泵油盤的設(shè)計(jì)首先必須保證能與發(fā)動(dòng)機(jī)正確安裝,密封性良好.其材料可使用與原油底殼相同或強(qiáng)度相當(dāng)?shù)牟牧?由于干式油底殼沒有集濾器,而是靠多個(gè)分布在不同位置的回油口抽油,因此油盤側(cè)部或底部應(yīng)有相應(yīng)的接口.為了確?；赜捅媚茉谄嚨母鞣N行駛狀況下(勻速,

6、加速,左轉(zhuǎn),右轉(zhuǎn),制動(dòng),上坡和下坡)抽出足夠的油,除了需要在油盤內(nèi)設(shè)置擋油板外,回油口的位置也?32?需要仔細(xì)布置.考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸承是機(jī)油主要潤滑的部分,大部分機(jī)油會(huì)從該處滴落,因此抽出軸承附件的機(jī)油是首先需要滿足的.由于賽車行駛時(shí)大部分隋況下處于加速狀態(tài),機(jī)油在油盤內(nèi)有向后聚集的趨勢(shì),而且往往加速時(shí)還伴隨向左或向右轉(zhuǎn)彎,因此,如果只有2個(gè)回油口,則一般布置在油盤后方一左一右;如果有3個(gè)回油口,則常在油盤前部再放置一個(gè),以提高制動(dòng)時(shí)的回油量.油盤與回油口的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮到氣門組件和溢流閥的位置.對(duì)于非頂置式凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī),回油凹槽中將聚集很多從氣門組件落回的機(jī)油,且其中摻雜著一些污染性廢氣,

7、及時(shí)抽出這部分機(jī)油及廢氣對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑和機(jī)油的使用壽命都是有好處的.對(duì)于直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī),當(dāng)其高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),會(huì)有相當(dāng)一部分機(jī)油通過溢流閥流回油盤,油盤應(yīng)把這些機(jī)油盡量導(dǎo)向回油口位置,以提高回油速度.另外,由于回油泵不能保證每一時(shí)刻都抽出機(jī)油,其中常摻雜一些空氣,因此,回油泵的流量應(yīng)大于機(jī)油滴落的流量以及高壓油泵的送油量.經(jīng)驗(yàn)計(jì)算得出,回油量至少應(yīng)為泵油量的23倍.2.2機(jī)油冷卻器干式油底殼通常需要使用大尺寸機(jī)油冷卻器.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),機(jī)油溫度升高,黏度下降,難以形成足夠厚度的油膜,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞發(fā)動(dòng)機(jī).機(jī)油冷卻器的介入可以使油溫保持在一個(gè)合理的水平,通常在8090之間.但是,在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟

8、動(dòng)時(shí),機(jī)油黏度較高,磨損大,泵油壓力大,進(jìn)而增加泵油所需功率,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降,不利于啟動(dòng).因此,可以選擇加裝節(jié)溫器控制機(jī)油溫度.圖3為機(jī)油冷卻器套件.圖3機(jī)油冷卻器套件另外,機(jī)油冷卻器的尺寸需要具體考慮,通j塞奎q!:q:魚?車用干式油底殼技術(shù)及其設(shè)計(jì)?常應(yīng)比實(shí)際所需略大.但如果過大,將增加機(jī)油的壓力損失,并帶來額外的重量,不利于發(fā)動(dòng)機(jī)性能的提高.2.3機(jī)油箱和通風(fēng)箱機(jī)油箱是干式油底殼系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的部件.一個(gè)好的機(jī)油箱應(yīng)滿足以下要求:(1)容量大于原濕式油底殼內(nèi)的機(jī)油容量;(2)能夠在一定程度上分離機(jī)油中包含的空氣;(3)具有良好的密封性,可以保持箱內(nèi)壓強(qiáng)恒定;(4)fig夠在一定程

9、度上減少機(jī)油在箱中的波動(dòng);(5)重心盡量低.常溫下機(jī)油可溶解9%體積的空氣,溶解量隨空氣的增加而增多.干式油底殼技術(shù)由于使用多個(gè)回油口從油盤底部抽油,難免抽人一部分空氣,空氣被油膜包住,不易破裂就會(huì)形成氣泡.機(jī)油中存在氣泡,將使其流動(dòng)性變壞,潤滑能力下降;增大油的壓縮性,造成油壓下降【2.根據(jù)有關(guān)資料,賽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其機(jī)油中溶解的空氣量甚至達(dá)25%左右.因此,機(jī)油箱必須能夠分離出流經(jīng)機(jī)油中的空氣.機(jī)油應(yīng)從機(jī)油箱上部流入,在內(nèi)部擋板的作用下,實(shí)現(xiàn)油,氣分離.空氣進(jìn)入通風(fēng)箱排出,機(jī)油從下部流出.由于賽車在行駛時(shí)負(fù)荷變化劇烈,回油泵并不總能抽出足夠的機(jī)油,因此機(jī)油箱中的油量將很不穩(wěn)定;加之機(jī)

10、油箱本身隨著車輛運(yùn)動(dòng),故必須保證機(jī)油箱底部出油口處始終充滿機(jī)油,避免高壓油泵抽入空氣.圖4為一款干式油底殼機(jī)油箱.圖4干式油底殼機(jī)油箱另外,機(jī)油箱安裝的高度應(yīng)盡量低,并接近機(jī)油冷卻器,以降低重心,增加回油速度.3優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)或改裝一套干式油底殼系統(tǒng)雖然比較復(fù)雜,但其優(yōu)異的使用特性卻可以使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更佳的性能.具體地講,干式油底殼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在3個(gè)方面:(1)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率由于干式油底殼的油盤內(nèi)幾乎不存有機(jī)油,故發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不存在攪油阻力;加之多級(jí)并聯(lián)回油泵增加了曲軸箱內(nèi)的真空度,使曲軸,活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力減小,可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率有一定的提升.國外雜志報(bào)道稱,使用干式油底殼技術(shù)可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率

11、7350w左右.(2)增加發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑性能由于進(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī)主油道中的機(jī)油來自機(jī)油箱,而非直接來自油底殼,因此起潤滑作用的機(jī)油質(zhì)量更好,壓力更高,流量更穩(wěn)定,增加了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑效果,這一優(yōu)勢(shì)在耐久比賽中尤為顯現(xiàn).(3)提高車輛行駛穩(wěn)定性和操控性由于干式油底殼的油盤非常低,發(fā)動(dòng)機(jī)的高度隨之降低,進(jìn)而降低了整車的重心.有的油盤設(shè)計(jì)成前低后高的楔形,使發(fā)動(dòng)機(jī)前傾,還可進(jìn)一步降低重心.重心的降低可以提高車輛行駛的穩(wěn)定性和操控性,對(duì)于需要高速過彎的比賽場(chǎng)合尤為顯著.(4)能夠適應(yīng)嚴(yán)酷的行駛狀況由于干式油底殼系統(tǒng)機(jī)油貯存在附加的機(jī)油箱中,且允許短時(shí)間內(nèi)回油泵空轉(zhuǎn),這一特點(diǎn)使得其可以應(yīng)用于軍車或其他特種車輛.4結(jié)束語干式油底殼技術(shù)源自于賽車運(yùn)動(dòng),它通過使用一套改進(jìn)的潤滑系統(tǒng),可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑能