วิธีแก้ไขปัญหาแรงดันน้ำมันเครื่องต่ำในเครื่องยนต์ดีเซล?

วิธีปรับแรงดันน้ำมันเครื่องในเครื่องยนต์ดีเซลให้กลับสู่ระดับปกติ?

บทคัดย่อ: ระบบหล่อลื่นเป็นหนึ่งในสองกลไกหลักและห้าระบบหลักของเครื่องยนต์ดีเซล และเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการรักษาการทำงานปกติของเครื่องยนต์ หน้าที่หลักของระบบหล่อลื่นคือการสร้างฟิล์มน้ำมันที่มีความหนาในระดับหนึ่งอย่างต่อเนื่องระหว่างคู่เสียดทานต่างๆ ของเครื่องยนต์ดีเซล เพื่อป้องกันหรือลดการสึกหรอของชิ้นส่วนต่างๆ ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่อื่นๆ เช่น การระบายความร้อน การป้องกันสนิม และการทำความสะอาด บทความนี้ได้แก้ไขปัญหาแรงดันน้ำมันต่ำได้สำเร็จผ่านการวิเคราะห์ การปรับปรุง และการทดสอบเปรียบเทียบ

1. การวิเคราะห์สาเหตุ

สำหรับแบบจำลองบางแบบ เครื่องยนต์ดีเซลกำลังทำงาน ที่ความเร็วรอบ 1500 รอบ/นาที และอุณหภูมิน้ำมันประมาณ 100°C แรงดันน้ำมันไม่ควรต่ำกว่า 0.35 MPa ผู้ใช้งานบางรายต้องการให้ควบคุมแรงดันน้ำมันให้สูงกว่า 0.4 MPa ปัจจุบัน แรงดันน้ำมันสำหรับเครื่องยนต์บางรุ่นของรุ่นนี้อยู่ที่ประมาณ 0.35–0.37 MPa แรงดันน้ำมันมักจะลดลงเหลือ 0.30–0.35 MPa เนื่องจากการทำงานผิดปกติ ซึ่งไม่ตรงตามความต้องการของผู้ใช้แล้ว
ปัญหาแรงดันน้ำมันต่ำในท่อส่งน้ำมันหลักของเครื่องยนต์ดีเซลสามารถวิเคราะห์ได้จากสองมุมมอง คือ การลดการไหลออก (การควบคุมการไหล) และการเพิ่มปริมาณการจ่ายน้ำมัน (การเปิดแหล่งจ่าย) การควบคุมการไหลหมายถึงการลดการรั่วไหลของน้ำมันที่ไม่จำเป็นออกจากท่อส่งน้ำมัน ในขณะที่การเปิดแหล่งจ่ายหมายถึงการเพิ่มปริมาณการจ่ายน้ำมันไปยังท่อส่งน้ำมัน

1. ปัญหาการจำกัดความเร็ว
(1) ช่องว่างที่มากเกินไปในคู่แรงเสียดทาน
ระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนแต่ละคู่จะมีค่าที่กำหนดไว้ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ เมื่อระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนมีขนาดเล็ก โดยมีแนวโน้มเข้าใกล้ค่าต่ำสุด การรั่วไหลของน้ำมันจะน้อยที่สุด ซึ่งเอื้อต่อการสร้างแรงดัน ในทางกลับกัน เมื่อระยะห่างมีแนวโน้มเข้าใกล้ค่าสูงสุด การรั่วไหลของน้ำมันจะเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นอันตรายต่อการสร้างแรงดันและอาจทำให้แรงดันน้ำมันต่ำลงได้

(2) รูหัวฉีดระบายความร้อนลูกสูบขนาดใหญ่เกินไป
หน้าที่ของหัวฉีดระบายความร้อนลูกสูบคือการฉีดน้ำมันแรงดันสูงจากท่อส่งน้ำมันหลักเข้าไปในรูน้ำมันระบายความร้อนลูกสูบเพื่อระบายความร้อนและทำให้ลูกสูบเย็นลง เมื่อขนาดรูของหัวฉีดระบายความร้อนลูกสูบใหญ่เกินไป จะทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันมากขึ้น ส่งผลให้แรงดันน้ำมันต่ำลง เส้นผ่านศูนย์กลางรูตามทฤษฎีคือ φ2 มม. ในขณะที่การวัดจริงของชิ้นส่วนพบว่า φ2.3 ± 0.05 มม. การคำนวณแสดงให้เห็นว่าพื้นที่รูเพิ่มขึ้นมากกว่า 25% การวิเคราะห์โดยใช้ ANSYS สำหรับสองเงื่อนไขนี้ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
① เงื่อนไขการออกแบบ (เส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อ 4 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางภายในรู 2 มม., ความยาวส่วนตรง 3 มม., แรงดันน้ำมันจำลอง 0.4 MPa)
② หัวฉีดระบายความร้อนในสภาพจริง (เส้นผ่านศูนย์กลางภายในท่อ 3.5 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางภายในรู 2.3 มม., ความยาวส่วนตรง 3 มม., แรงดันน้ำมันจำลอง 0.4 MPa), ความเร็วลูกสูบสูงสุด 13.5 ม./วินาที
ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของรูเปิดขึ้น 0.3 มิลลิเมตร จะทำให้การรั่วไหลของน้ำมันเพิ่มขึ้น 42.11% ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อแรงดันน้ำมัน

2. การเปิดประเด็นปัญหาจากแหล่งที่มา
(1) การส่งน้ำมันปั๊มไม่เพียงพอ
หน้าที่ของปั๊มน้ำมันคือการจ่ายน้ำมันด้วยแรงดันและปริมาตรที่กำหนดไปยังพื้นผิวที่ต้องการหล่อลื่น ดังนั้น การคำนวณความต้องการน้ำมันอย่างแม่นยำจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเลือกปั๊มน้ำมัน นอกจากนี้ ยังต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงความหนืดของน้ำมันเนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้นและการทำงานหนักเกินกำลังของเครื่องยนต์ (110% ของกำลังรับน้ำหนักสูงสุด) ด้วย ดังนั้น การเลือกปั๊มน้ำมันจึงต้องแน่ใจว่ามีระยะเผื่อในการออกแบบที่เพียงพอ
สิ่งสำคัญที่ควรทราบโดยเฉพาะคือ เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นนี้ใช้ปั๊มน้ำมันแบบเฟือง ในช่วงการผลิตระยะแรก ปัญหาแรงดันน้ำมันต่ำก็เกิดขึ้นเช่นกัน ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขอย่างมากในภายหลังโดยการเพิ่มระยะเผื่อของปั๊มน้ำมันและเพิ่มความเร็วรอบเครื่องยนต์
(2) ความต้านทานก่อนปั๊มมากเกินไป
แรงต้านก่อนการสูบส่วนใหญ่เกิดจากตะแกรงกรองน้ำมันและท่อดูด เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดการไหลของท่อดูดและตะแกรงกรองมีขนาดเล็ก ทำให้การไหลของน้ำมันถูกจำกัดในระหว่างการดูด ส่งผลให้ปริมาณน้ำมันที่ส่งเข้าสู่ระบบทั้งหมดลดลงและแรงดันน้ำมันต่ำ การเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อดูดและพื้นที่หน้าตัดการไหลของตะแกรงกรองสามารถลดแรงต้านก่อนการสูบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3. ปัจจัยอื่นๆ
ปัจจัยหลายอย่างสามารถก่อให้เกิดสิ่งนี้ได้ แรงดันน้ำมันต่ำในเครื่องยนต์ดีเซล นอกจากสาเหตุที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังมีสาเหตุที่พบได้น้อยกว่า เช่น รูทรายในบล็อกเครื่องยนต์ ไส้กรองน้ำมันเครื่องอุดตัน และวาล์วระบายแรงดันน้ำมันเครื่องติดขัด ซึ่งสามารถระบุและแก้ไขได้โดยการวิเคราะห์และกำจัดทีละสาเหตุในระหว่างการตรวจสอบเท่านั้น

II. มาตรการปรับปรุงและตรวจสอบประสิทธิผล

หลังจากระบุปัจจัยที่ทำให้แรงดันน้ำมันในเครื่องยนต์ดีเซลต่ำแล้ว เราจึงดำเนินการดังต่อไปนี้:
(1) ลดระยะห่างที่แท้จริงระหว่างคู่แรงเสียดทานหลัก
(2) ลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางรูหัวฉีดระบายความร้อนลูกสูบ
(3) เพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางท่อดูด
(4) เพิ่มพื้นที่การไหลของตะแกรงดูด
ต่อมา เราได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลสองเครื่องเพื่อตรวจสอบการปรับปรุง เครื่องยนต์ดีเซลที่ได้รับการปรับปรุงสามารถรักษาแรงดันน้ำมันไว้ได้สูงกว่า 0.45 MPa ซึ่งสูงกว่าระดับก่อนการปรับปรุงที่ 0.35 MPa อย่างมีนัยสำคัญ