发动机机油压力安全保护装置的设计

1、发 动 机 机 油 压 力 安 全 保 护 装 置 的 设 计代 洪(徐 州 工 业 职 业 技 术 学 院 , 江 苏 徐 州 221006摘 要 :机 油 压 力 过 低 , 造 成 零 件 早 期 磨 损 , 导 致 烧 瓦 抱 轴 、 拉 缸 等 事 故 。 为 此 , 研 究 制 作 了 防 止 发 动 机 机 油 压 力 过 低 的 两 种 安 全 保 护 装 置 :一 种 是 压 力 过 低 时 警 报 灯 亮 并 发 出 声 音 报 警 , 对 发 电 机 采 用 具 有 中 性 点 接 线 柱 和 无 中 性 点 接 线 柱 及 整 体 式 交 流 发 电 机 的 电 路 分

2、 别 进 行 了 设 计 ; 另 一 种 是 加 装 油 压 安 全 保 护 装 置 , 介 绍 了 油 压 安 全 保 护 装 置 的 结 构 及 受 力 分 析 。 同 时 , 详 细 地 阐 述 了 预 防 机 油 压 力 过 低 的 主 要 方 法 。关 键 词 :电 工 学 ; 安 全 保 护 装 置 ; 设 计 ; 发 动 机 ; 机 油 压 力 ; 报 警中 图 分 类 号 :TM58 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1003 188X(200611 0216 030 引言发动机润滑系的作用,是使各运动零件的摩擦 表面得到良好的润滑,减少发动机的功率消耗,减 缓零件的

3、磨损;冷却各摩擦副之间因相对运动所产 生的热量;循环流动的润滑油可带走并排除因摩擦 产生的磨屑;增加活塞、活塞环和缸壁之间的密封 性。因此,润滑系统技术状况的好坏是评定整个发 动机技术性能的重要条件之一,在正常情况下,怠 速时汽油机机油压力应不低于 50kPa;中高速时机 油压力应保持在 200k300kPa左右, 柴油机略高一 些。润滑系技术状况的好坏,一般可根据机油压力 的过低、过高以及机油品质的变化等方面评定。 机油压力过低,往往是由于发动机润滑系各机 件故障的原因造成的,机油压力过低造成发动机润 滑不足,冷却不良,工作条件恶化,造成零件的早 期磨损,导致烧瓦抱轴、拉缸等事故。为了避免上

4、 述情况的发生,本文研究制作了防止发动机机油压 力过低的安全保护装置。1 机油压力过低时报警装置设计思想:发动机工作时机油压力过低,机油 压力警报灯亮,蜂鸣器发出声音报警;发动机熄火 时,点火开关接通,警报灯亮,蜂鸣器不响。 1.1 发电机具有中性点接线柱时电路的设计 该电路采用 1只常开型继电器和 1只蜂鸣器, 1个机油压力传感器和 1只警报灯组成, 如图 1所示 。 闭合点火开关,启动发动机,发电机发电,中性点 N 有电流输出,常开继电器线圈被磁化,产生电磁 力(磁化电路为发电机中性点 N磁化线圈发电 机负极搭铁构成回路克服弹簧弹力而使继电器 触点闭合,蜂鸣器电路即进入预警工作状态。当机

5、油压力正常时,机油压力过低传感器触点断开,蜂 鸣器不发声;当机油压力过低时,机油压力过低传 感器触点闭合,蜂鸣器发声(电流从发电机 B+接线 柱点火开关 S蜂鸣器继电器动、静触点机 油压力过低传感器搭铁发电机负极 。 此时, 机 油压力过低警告灯也点亮。如果电火开关处于闭合 而发动机未工作时,此时机油压力为 0kPa,但由于 发电机未运转发电,N 接线柱无电流输出,继电器 触点断开,蜂鸣器处于断路而不发声,但机油压力 过低警告灯点亮。S.点 火 开 关 E.报 警 蜂 鸣 器 A.常 开 继 电 器D.机 油 压 力 过 低 报 警 灯 L.机 油 压 力 传 感 器图 1 中 性 点 接 线

6、 柱 时 电 路1.2 发电机无中性点接线柱时电路的设计如发电机无中性点 N 接线柱,则可采用图 2所 示电路,但应采用常闭型继电器 2。接通点火开关,未启动发动机时,充电指示灯 点亮 (电流从发电机 B+点火开关充电指示灯 D+端激磁绕组调节器 “F” 接线柱调节器 “ ” 端搭铁 , 此时继电器线圈也有电流通过, 产生电 磁力而使触点断开,蜂鸣器不发声。在启动发动机 BE DLANS收 稿 日 期 :2006-06-06作 者 简 介 :代 洪(1968- ,男 ,吉 林 公 岭 人 ,副 教 授 ,(E-mail daihongmyself。L 接 线 柱 后,发电机发电,发电机进入自激

7、状态,随着转速 升高,激磁电流增大,D+端电压升高。充电指示灯 由于两端等电位而熄灭,此时继电器线圈无电流通 过,继电器触点闭合,蜂鸣器电路进入预警工作状 态,如果机油压力过低,则传感器触点闭合,蜂鸣 器电路接通而发声,警告灯也点亮。如果发动机运 行中,因故熄火停转,则充电指示灯立即亮,蜂鸣 器断开不发声,从而有效地避免了误报警。S.点 火 开 关 C.充 电 指 示 灯 A.常 闭 型 继 电 器 E.蜂 鸣 器D.机 油 压 力 过 低 报 警 灯 L.机 油 压 力 传 感 器图 2 发 电 机 无 中 性 点 接 线 柱 时 电 路2 油压安全保护装置设计思想:利用汽油机点火系统或柴油

8、机熄火 电磁阀能控制发动机的原理,将油压安全保护装置 安装在主油道上,然后与点火系统或熄火电磁阀相 连 3,如图 3所示。本装置采用 1只油压安全保护 装置和一常闭型继电器。S.点 火 开 关 D.油 压 安 全 保 护 装 置 A.继 电 器 C.熄 火 电 磁 阀N.发 电 机 中 性 点 接 线 柱图 3 安 装 油 压 安 全 保 护 装 置 设 计 思 想油压安全保护装置,如图 4所示。其上下体之 间压合有耐油橡胶膜片, 膜片中心粘接有导电铜片, 上盖为塑料件,其上有螺孔,安装两接线柱;两接 线柱分别为电源的输入、输出端。为了保证接触良 好,接线柱尾端应倒圆角。下端进油口有螺纹与发

9、动机 主油 道 相连 。膜 片 与下 体形 成 密闭 的 A 腔用 于 检测 油压 。 膜片 、上 体 与上 盖形 成 密闭 的 B 腔是 工 作区。上下体压合部位为六角形,便于将整个装置 旋入主油道螺孔。如膜片破裂,上盖与上下体形成的良好密封可保证机油不外泄 4。图 4 油 压 安 全 保 护 装 置 膜片的简单受力分析如图 5所示,不计膜片 A腔的大气压力, 1F 为膜片承受的机油压力, 2F 为橡 胶膜片的变形弹力, 3F 为 B 腔密封空气的压缩弹力,41F , 42F , 51F , 52F 为膜片变形与接线柱接触时的作用力与反作用力。当发动机未工作时,膜片两端受 力 平 衡 ,即

10、1F =2F +3F 。 发 动 机 正 常 工 作 时 , 若 主 油 道机油压力较高, 1F 2F +3F ,膜片向右变形直至与 接 线 柱 接 触 , 此 时 获 得 反 作 用 力 41F 和 51F , 41F +42F +52F =2F +3F +41F +51F ,达 到新 的 平衡 ,膜 片 被稳定地压在接线柱上, 保证工作的可靠性。 此时, 若主油道油压低于规定值, 1F 减小,系统平衡被破 坏,在弹力 2F 及 3F 的作用下, 41F , 42F , 51F , 52F 消 失,膜片向左回缩,直至实现新的平衡 1F =2F +3F , 保证系统迅速断电。图 5 膜 片 简

11、 单 受 力 分 析 当机油压力高于规定值时,电路接通,发动机 正常工作; 当机油压力低于规定值时, 电路被切断, 发动机自动熄火。起动发动机时,机油压力低,油压安全保护装 置断开,但常闭触点闭合,电流经过常闭触点构成 回路,使发动机着火;动机着火后,发电机发电, 发电机中性点 N 接线柱有电流输出,电流流经继电 器线圈,产生磁力,使常闭触点断开。发动机转入 正常工作后, 油压安全保护装置自动进入监视状态。 当机油压力达到规定值时, 油压安全保护装置闭合, 电流经此装置流经点火系统或熄火电磁阀。当润滑 系统油压低于规定值时,在膜片弹力及压缩空气的D ABED BA 膜 片F 42F 41SDC

12、NA点 火 系 统 L双重作用下,膜片迅速回位,电路被切断,发动机 强制熄火,从而实现发动机机油的欠压保护。 油压安全保护装置主要通过调整膜片上的铜片 与接线柱之间的距离 e 来实现压力调整。若 e 较长 , 则系统压力较高,即发动机稳定运转的最低油压要 求 较 高 , 安 全 系 数 大 但 可 靠 性 降 低 ; 若 e 较 短 , 则 系统压力较低,即发动机稳定运转的最低油压要求 较低,安全系数小但可靠性增加。因此,可根据不 同车型要求,适当调整距离 e 。利用发电机中性点 N 接线柱和常闭继电器有利 于发动机顺利启动。 当发动机在行驶中突然熄火时, 若润滑系异常,应立即处理;若本装置失

13、效,润滑 系统正常,可短接油压安全保护装置两接线柱,发 动机仍能正常工作。加装机油压力安全保护装置,可保证发动机正 常运转时具有足够的机油压力,但平时应正确使用 车辆,预防机油压力过低。预防机油压力过低的主 要方法有以下几种。2.1 经常检查1 抽出机油尺, 察看机油是否充足, 机油中是 否有燃油或水,必要时添加或更换机油。2 发动机在工作情况下, 仔细察看各部位是否 有漏油现象。3 检 查 机 油 压 力 感 应 塞 和 机 油 压 力 表 是 否 正 常。将机油压力感应塞接线拆下,串接一试灯,试 灯另一端搭铁,试灯点亮且机油压力表指针缓慢上 升,表明两者工作正常。4 检查润滑系油压。 拧出

14、感应塞, 启动发动机, 此时有机油从螺孔中喷出,说明润滑系油压正常。 5 若上述检查无效, 则需要拆卸油底壳、 清洗 机油集滤器、机油滤清器,检视并调整曲轴主轴瓦 和连杆轴瓦的装配间隙。2.2 严格装配在润滑系的检修中,装配机件时稍有不慎都会 造成机油压力过低现象的发生。曲轴前后油封,在 使用中,由于装配方法不得当或曲轴油封设计不合 理,再加上使用时密封件磨损,都会造成因机油泄 漏而导致机油压力过低。因此,对于曲轴油封应注 意两点以防其漏油:一是在拆检发动机时应更换新 油封以保证油封的可靠系数处于最大值;二是新油 封安装时应严格按操作要求进行,尤其曲轴后端采 用盘根式的油封,应装紧堵好缝隙。2

15、.3 防止机油渗水抽出机油标尺,机油呈乳白色泡沫状,将机油 涂在白色草纸上,察看是否含有水珠、草纸吸收是 否迅速,如果吸收迅速,则说明油中含有水份。造 成机油中漏水的因素很多,但大多数情况下是由于 水套有微小裂纹或缸套密封圈失效,使水渗入油底 壳造成的。参考文献:1 李 东 江.现 代 汽 车 电 气 设 备 M.北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,1998:370-371.2 赵 福 堂.汽 车 电 器 与 电 子 设 备 M.北 京 :北 京 理 工 大 学 出 版 社 ,1997:53-54.3 代 洪.农 用 运 输 车 部 分 电 路 的 改 进 研 究 J.农 机 化 研 究

16、,2006(5:119-121.4 杨 谨 华.机 油 安 全 保 护 塞 J.汽 车 电 器 ,2001(1: 12-13.Design of the Study on Security Installment of Engine Machine Oil Pressure SafekeepingDAI Hong(Xuzhou Industry Vocational Technology College, Xuzhou 221006, ChinaAbstract :That the pressure of the machine oil is too low creates the early

17、 attrition of the components and causes the accidents like tile kilning, cylinder and so on. This article studies and manufactures two kinds of safekeeping of security installment preventing from the over lowness of the pressure of the engine machine oil. One kind was that warning message light shon

18、e and makes the sound to report to the police when the pressure is too low. This kind of equipment has carried on the design separately to the circuit used to the generator of the neutral point wiring column, the non-neutral point wiring column and the integral type alternator electric circuit. Another kind is the safekeeping of security installment when installs the oil p