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摘 要：对某小型增压汽油机的增压器机油密封性能进行了试验测试和研究，发现：转速、扭矩、进气压力对增压器压气机侧和涡轮机侧密封存在不同程度的影响。转速对涡轮机侧密封性能影响明显，对压气机侧影响不大;低负荷和进气负压较大情况下，增压器更容易发生漏油;压气机侧的漏油风险比涡轮机侧的漏油风险大。关键词：增压器;机油密封;转速;扭矩;进气压力中图分类号：TH317.8+3  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）24-90-03

Study on the Influence Factors of Oil Seals for a Certain Turbocharger

Tian Guoqing， Han Dan

（Anhui Jianghuai Automobile Co.， Ltd.， Technical Center， Anhui Hefei 230601）

Abstract： The paper focus on the analysis of the oil sealing performance for a certain turbocharged gasoline engine. Tests with different working conditions are carried out. It is found that such factors including speed， torque and intake pressure have different influences on the compressor and the turbine of the turbocharger. The turbocharger is more prone to oil leakage with working conditions of lower load and larger intake negative pressure. The risk of oil leakage of the compressor side is greater than the turbine side.Keywords： Supercharger; Oil Seal; Speed; Torque; Intake pressureCLC NO.： TH317.8+3  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）24-90-03

前言

隨着油耗和排放法规要求的日趋严格，降低二氧化碳排放成为汽车发展的目标。目前主机厂多采用小排量涡轮增压发动机替代更大排量的自然吸气发动机来降低二氧化碳排量。

车用涡轮增压器（下文简称增压器）中间体内有润滑和冷却轴承的油道，防止机油漏入压气机或涡轮机中的密封装置。机油是否能实现完全密封，直接影响发动机的动力性、排放，以及增压器、整机的使用寿命。

影响增压器机油密封的因素有很多，如：进气负压过大、曲轴箱压力过高、回油不畅、增压器油环、背板尺寸设计不合理等。本文以某发动机为研究载体，主要分析发动机转速、扭矩和进气压力对增压器机油密封性能的影响。

1 测试方案

在增压器压气机与中间体之间的密封环两侧，及涡轮机与中间体之间的密封环两侧，分别布置传感器。

压力传感器的布置如图3所示，P1和P2布置在压气机密封环两侧，分别为机油侧和进气侧;P3和P4布置在涡轮机密封环两侧，分别为机油侧和排气侧。

通过传感器测试出压力值，计算密封环两侧压力差，判定是否存在漏油及漏油风险。

2 试验装置与测试工况

2.1 发动机

某工作状况良好的1.2增压缸内直喷发动机，能够精确的计算发动机的进气量、喷油量;以及试验需求的低压供油系统。

2.2 测功机

装备完好的电力测功机，包络机油外循环冷却装置、冷却液外循环装置、风机、温度压力传感器等。

2.3 测试工况

测试工况见表2，即：转速1000rpm～5500rpm，每隔500rpm测试一组，扭矩及进气压力分别测试三组。

3 测试结果及分析

3.1 转速的影响

进气压力-7kpa，输出扭矩50N.m，转速1000rpm～5000 rpm，每隔500rpm测试压力值。压气机侧和涡轮机侧压差曲线图见图4。

（1）压气机侧：油气两侧的压差随转速的变化不大，差值在3kpa以内，且变化的趋势无规律，在高转速段（5000rpm以上），压差随着转速升高，略有下降，在额定转速点（5500rpm）压差为1kpa，无漏油风险。

（2）涡轮机侧：油气两侧的压差随着转速的升高，呈现明显的上升趋势。可以得出，在高转速下，涡轮机端压差较大，不容易漏油;在低转速下，可能存在漏油的风险。故在产品开发时，涡轮机端仅需对低转速区间进行漏油风险验证，主要关注怠速工况。引起低转速压差低的原因是：在低转速时，排气压力较低。

从数据上可以看出：1000rpm以后，涡轮机侧的漏油风险远小于压气机侧。在同一条件下，对压气机端的密封设计要求更高，可以采取改善密封环材料、增加密封环数量、优化密封环结构等措施。

3.2 扭矩的影响

进气压力-7kpa，输出扭矩分别为10N.m、50N.m、100N.m，转速1000rpm～5000rpm，每隔500rpm测试压力值。压气机侧压差曲线图见图5，涡轮机侧压差曲线图见图6。

由图5压气机侧10Nm、50Nm、100Nm三组不同扭矩的压差曲线可以看出：

（1）与转速相比，扭矩对压气机侧的压差影响规律较明显。

（2）相同转速下，扭矩越大，压气机侧压差越大，相对漏油的风险较小。

扭矩对涡轮机侧压差的影响，与压气机侧有着相同的规律，且比压气机侧更明显，主要是因为涡轮机端排气侧压力变化较大。

无论压气机侧还是涡轮机侧，输出扭矩的提高，可以降低漏油风险，但是在低轉速段，尤其是低转速段，压差均在5kpa以下（进气压力-7kpa），如果在极端恶劣的工作条件下，或曲轴箱压力过高时，增压器在低转速时会首先出现漏油的可能。

3.3 进气压力的影响

空滤后管路内的压力直接影响压气机侧的压力，也会影响进气性能，从而影响燃烧和排气。

从图7和图8可以看出，相同转速和扭矩下，空滤负压越大，增压器压气机侧和涡轮机的侧的压差越小，即漏油风险越大。

在空滤、进气管路堵塞，或者高原条件下，进气压力会下降，增加了增压器漏油的风险。

4 总结

通过对某汽油机增压器机油密封的影响因素测试分析，得出了不同转速、扭矩、进气压力对机油密封性能的影响。

（1）转速对压气机端的影响不明显，对涡轮机端的影响较大，转速越低，涡轮机端的漏油风险越大;

（2）输出扭矩越低，压气机端和涡轮机端漏油的风险越大;

（3）进气负压越大，压气机端和涡轮机端漏油的风险越大。

故在产品试验开发过程中，需重点关注增压器的压气机侧漏油，同时重点关注低转速、小负荷、进气负压较大的试验工况。

参考文献

[1] 冯坚.涡轮增压器压气机机油密封能力试验及应用[J].柴油机设计与制造，2018（1）.

[2] 钟贤.增压器机油密封能力研究与应用[J].技术与市场，2016（7）.