发动机机油泵异常磨损分析与改进研究

高书超

摘要：社会经济的高质量发展和科学技术的不断提高，机油泵成为了发动机稳定运行和安全可靠性的关键所在，其更是发动机润滑系统的核心组成部分。现阶段，发动机机油泵出现异常磨损问题日渐凸显，若机油泵产生异常磨损就会影响发动机的正常使用，因此，发动机在正常工作时润滑和冷却系统是否良好主要取决于机油泵是否产生异常磨损。为此，文章以机油泵工作原理概述为切入点，结合实际运转情况，从油封拔脱力、曲轴箱压力过高、机油泵内部压力异常增加等三方面系统进行了异常磨损分析，重点阐述了具体原因，并以此为契机，提出了相应的改进措施，旨在为相关人士提出一些可行性建议。

关键词：发动机机油泵;异常磨损分析;改进

中图分类号：TH132.45                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）07-0121-02

0  引言

随着科学技术不断更新迭代，发动机在各行业领域扮演着重要角色，这就对发动机稳定运转和质量提出了更高要求。现阶段，发动机在运转过程中，机油泵是发动机机油循环、润滑系统的核心组成部分[1]，并为发动机稳定运转创造有利条件。简而言之，机油泵能够切实保证发动机的工况条件、使用寿命和安全可靠性。相关研究结果表明：大部分情况下发动机出现故障原因在于机油泵异常磨损或损失所致，直接导致发动机烧瓦和停止运转，后果不堪设想，因此，机油泵的稳定正常工作才能切实有效保证发动机的持续运行。鉴于此，立足于发动机机油泵异常磨损问题，根据面临的瓶颈因素提出相应的优化措施和改进策略，从而保证发动机的可持续、稳定的工作。

1  机油泵工作原理概述

按照机油泵在发动机润滑系统作用，一般情况下可分为齿轮式和转子式，而齿轮式机油泵又被分为装式安装、倒卧式安装和插入式安装三种类型[2]。其工作原理主要是将机油增至一定压力水平后，在适宜的稳定环节条件，快速稳定输送至发动机各零件部位的表面，并在发动机内部往返循环，从而达到润滑、减少磨损、冷却发动机的作用。当前，大部分机油泵主要内外转子、主动传动轴、传动齿轮、核心泵体、密封圈、泵壳、泵盖和限压阀等[3]。当前发动机在高速运转过程中，主要通过曲轴装置带动机油泵传动轴的运转，再有机油泵主轴带动传动齿轮、内外转子的转动，从而保证传动轴与其他零件的协调运作。需说明，在发动机机油泵进口处的容积腔随着其工作逐渐变大并产生少部分真空气体，易造成容积腔的内外压差，机油在内外压差作用下被反吸至进油口，在机油泵主动轴的高速转动时，齿轮或转子容积腔会产生大量机油，容积腔开始变小且压力增加，机油在受到压力挤压作用下被排出，机油便实现了往复循环流动。

2  发动机机油泵异常磨损分析

对发动机机油泵故障和异常磨损的原因进行深入研究，方可全面、系统及有针对性地提出相应的改进措施和解决机油泵异常磨损问题。在实践过程中，为最大程度上避免发动机机油泵的异常磨损情况的频繁出现，从而全面提高发动机的整体性能和安全可靠性。本文就发动机机油泵出现异常磨损问题进行系统分析，具体如下：

2.1 油封脱落

实践证明：在具体实践过程中，油封拔脱力是发动机机油泵出现异常磨损原因之一，并在发动机润滑系统运转时会时常出现油封脱落现象[4]。对于发动机机油泵而言，油封出现脱落情况归根结底在于受制于油封与油封孔配合不协调、油封孔圆柱度、油封密封性和配合精度等诸多方面因素制约，导致发动机机油泵出现不同程度的异常磨损。

从油封与油封孔配合不协调角度进行分析，其配合过盈公差必须在合理的范围内，并符合国家相关规范标准，若配合过盈量超过规定标准情况下，会使得油封在进行装配时产生破坏零件和“切料”现象，致使油封无法起到机油泵密封作用。当配合过盈量低于规定标准时，油封在机油泵内部受到压力强度时频繁出现油封脱离现象。因此，保证油封与油封孔配合的相互协调、选择合适的过盈公差是当前解决油封拔脱力主要措施之一。但需根据不同工况条件下，过盈公差具有显著差异性，依靠必要的試验进行论证，包括机油泵的工况条件、温度环境等方面因素。

对于机油泵油封孔圆柱度而言，其主要很大程度上受制于过盈配合，假若机油泵的油封孔变成“椭圆”形状，油封与油封孔无法有效配合，进而在机油泵局部会出现配合面不能有效贴合在机油泵内壁上，随着发动机长时间、高强度的运转，油封脱落现象必将会日渐凸显。

油封未进行有效装配也是机油泵油封脱落的制约因素之一，一般情况下，压装失效主要原因在于油封孔导向内部设计结构不合理和装配方式不科学两方面。现阶段，油封装配相比于油封与油封孔配合不协调、油封孔圆柱度等瓶颈因素，往往会使得过盈量比正常工况条件下偏大，从而对发动机机油泵的油封孔的角度、长度的指标提出了严格要求。

2.2 曲轴箱压力过高

发动机机油泵曲轴箱内部压力过高亦是出现异常磨损的主要原因之一。众所周知，发动机不断工作过程中会散发大量的热量，使得其温度明显升高，导致发动机在工作时气体会通过活塞运动进入到曲轴箱，一方面会使得机油整体质量降低，严重污染空气，同时，会与发动机机油泵曲轴箱内部蒸汽不断混合，使得曲轴箱压力持续增加，进而会产生一系列不确定因素，比如油封脱落，甚至于曲轴箱爆炸。

2.3 机油泵内部压力异常增加

我们都知道发动机机油泵油封主要作用在于起到密封作用，因此，密封性好坏直接关乎发动机整体的运行情况和安全可靠性。若在具体运行过程中，机油泵内部压力异常增加很容易造成油封失效，导致大量机油会冲出至发动机内部问题，这就是常常提及的“漏油”现象，若处理不当，会出现一定的安全隐患，为切实保证机油泵内部压力不会出现异常增加问题，必须在发动机机油泵出油及时设置安全控制阀，最大程度上避免因机油泵内部压力异常增加而造成故障。相关研究结果表明：机油泵内部压力异常增加不仅会造成油封失去作用，还会导致发动机工况性能降低，比如工作噪音变大，内、外转子、传动轴磨损量升高，从而会使得机油泵流量的下降，影响发动机的润滑作用。

3  发动机机油泵改进策略分析

3.1 针对油封拔脱力的改进措施

对于油封脱落问题，应对油封外圈的材料、半径、过盈公差等数据指标进行优化调整，同时，对失效的油封零件的半径、过盈公差进行同批次多次测量分析，尽可能控制在国家规定的合理范围内，一般情况下，尺寸公差控制在+0.1～+0.15mm区间范围，过程能力为1.68满足要求。此外，对油封外圈的材料进行调整，主要采取橡胶材质，只有这样才能有效保障油封能够满足发动机机油泵的工作要求，与此同时，对油封进行投影测量分析，最大程度上满足工艺要求。

上文已提及机油泵油封孔圆柱度因素问题。需对油封安装孔直径、圆柱度、油封安装孔直径进行科学选择，从而保证与过盈公差保持高度一致。一般情况下，尺寸公差控制在+0.015～+0.029mm区间范围，过程能力为1.68满足要求。同时对同批次失效油封孔圆柱度进行测量，并采取多个截面测量评价其圆柱度，测量结果满足圆柱度0.01mm的要求。

对于配合精度而言，主要在于控制油封安装孔粗糙度，从而有效保证油封不会出现脱落的情况（主要由机油泵内壁光滑所致）。一般情况下，油封安装孔粗糙度需控制在Ra1.6～3.2。同时对同批次失效油封安装孔粗糙度进行测量，测量结果满足Ra2.14的要求，过程能Cpk=3.90满足要求。

3.2 针对曲轴箱压力过高的改进措施

相关学者研究结果表明：适当降低曲轴箱压力会防止油封出现脱落现象，因此，为有效防止曲轴箱压力过高问题，必须对曲轴箱压力进行严格把控，只有这样才能保证发动机机油泵的稳定工作，有效延长使用寿命，保证其安全可靠性[5]。若曲轴箱压力超过安全范围时，原则上可采取曲轴箱自然通风措施。首先，应对曲轴箱的通风情况进行全面排查，尽可能保证曲轴箱能够自然通风，只有这样才能实现在降低压力的同时能够减少能源消耗的目的。需说明，若曲轴箱压力出现异常增高情况，必须进行强制通风措施来全面降低曲轴箱压力。其次，在机油泵运转过程中，需保证由足量的机油保证发动机润滑系统的正常运行，有效地延长发动机的使用寿命。针对曲轴箱压力过高所提出的改进措施，主要是根据发动机机油泵出现异常磨损具体工况条件下而提出的应对测量，具有一定的时效性和针对性，从而本质上改善曲轴箱压力过高瓶颈因素。

3.3 针对机油泵内部压力异常增加的改进措施

一般情况下，当发动机机油泵在正常工作过程中，若机油泵内部压力异常增加，且超过国家规定的最高限度压力时，安全控制阀阀芯会起到保护作用，快速释放压力，确保机油泵内部压力在正常的区间范围内，同时，在弹簧力作用下安全控制阀快速关闭，形成一个闭环控制方式，因此，进一步优化调整安全控制阀各项指标。在對安全控制阀的弹簧进行设计时，应重点聚焦安全控制阀的初始开启压力和截至压力，并进行科学计算分析，从而选择最佳的线径、弹簧刚度、压缩长度和热处理等。在实践运行过程中，还需对安全控制阀弹簧进行弹力全检，通过这些措施保证安全控制阀工作的稳定可靠。

对于用户主体而言，应提醒其对发动机机油泵有足够的预热时间，当发动机稳定处于85～95℃较为适宜，在此温度条件下，机油具有良好的流动性，能够很好的起到润滑作用，同时还能在运动机件表明形成一层油膜用于保护运动机件的摩擦表面，确保发动机得到可靠润滑。

4  结语

综上所述，机油泵异常磨损分析直接关乎发动机的稳定运转和安全可靠性，也是我国发动机制造工艺的重要价值体现，因此，如何及时有效防止机油泵异常磨损俨然成为涉及发动机的各行业领域高质量发展的前提条件。此外，随着科学技术的不断创新发展，机油泵异常磨损处理取得一定成效的同时，也面临着严峻考验，通过上文分析，油封拔脱力、曲轴箱压力过高、机油泵内部压力异常增加等问题日渐凸显，以上制约因素对发动机机油泵的影响程度不同，但具有很强关联性，因此，必须及时提出应对构机油泵异常磨损的具体措施，从而实现相关行业的可持续发展。此外，对机油泵异常磨损进行分析及改进还需进一步实践探索，勇于创新，不断提升机油泵产品质量和可靠性，从而为各行业领域的高质量发展创造有利条件。

参考文献：

[1]姜维.可变排量机油泵与发动机的匹配方案优化[J].内燃机与配件，2020（13）：22-24.

[2]宋健云.发动机机油泵异常磨损分析与改进[J].时代汽车，2020（10）：140-141.

[3]王少枫，董璠，孙庆，吕方奎，明艳.发动机转子式机油泵异响原因分析与改进[J].装备维修技术，2019（04）：88-90.

[4]杜东亮.汽车发动机机油泵的综合性能评价[J].中国新技术新产品，2019（01）：62-63.

[5]于萍，姜维，羊富勇.发动机机油泵异常磨损分析与改进[J].内燃机与配件，2017（14）：37-38.