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      針對汽車轉(zhuǎn)向液壓油油溫過高的改進(jìn)

      2016-05-30 10:48:04路長國陸瓊曄
      時(shí)代汽車 2016年5期
      關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)向油溫液壓

      路長國 陸瓊曄

      摘 要:由于駕駛員的操作不當(dāng)或在特殊道路駕駛時(shí),容易引起轉(zhuǎn)向助力液壓油高溫,這是由于目前液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺陷引起的。通過對液壓系統(tǒng)改進(jìn),可以有效避免整個(gè)液壓助力系統(tǒng)的出現(xiàn)油溫過高,并可以減低

      油耗。關(guān)鍵詞:汽車;轉(zhuǎn)向;液壓;油溫

      1 引言

      為了減小汽車轉(zhuǎn)向時(shí)駕駛員對方向盤的操縱力,大多數(shù)汽車配備了轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。盡管目前部分車輛采用電動(dòng)轉(zhuǎn)向阻力系統(tǒng),但大多數(shù)汽車仍然采用液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。為了防止轉(zhuǎn)向液壓油高溫失效,許多液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)配置了冷卻器(管)對液壓油進(jìn)行冷卻,但仍然有配置了冷卻器(管)的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)發(fā)生液壓油高溫故障,引起液壓油外溢,甚至引起油泵特發(fā)性異常磨損,使轉(zhuǎn)向助力無效,助力泵噪音增大。

      2 液壓油高溫原因分析

      現(xiàn)在汽車多使用常流型液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng),由油箱(罐)、油泵總成、控制閥及油缸、冷卻器(管)等組成,元件之間的管路連接如圖 1所示。其中油泵總成的原理圖如圖 2所示,總成中除了油泵,還包括了流量孔、流量閥、安全閥, P1為油泵出油口壓力, P2為油泵總成出油口的壓力。

      2.1 轉(zhuǎn)向控制閥自由狀態(tài)

      轉(zhuǎn)向控制閥處于自由狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)向盤沒有操縱力,轉(zhuǎn)向控制閥的相當(dāng)于管路。

      當(dāng)泵轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)也較低時(shí),油泵口的流量較小,流量孔的節(jié)流作用較小, P1比 P2略高,但都較低,油泵負(fù)荷最低,管路產(chǎn)生的熱量最低,也較小。溢流閥和安全閥都處于關(guān)閉,液壓油主要經(jīng)油泵總成出油口流出,在管路中循環(huán),液壓油會(huì)流經(jīng)冷卻器(管)。

      隨著油泵轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)升高,油泵出口的流量增大。流量孔的節(jié)流作用增強(qiáng),油泵出油口壓力 P1起初明顯升高,使油泵總成出油口的壓力 P2也略有升高。在流量閥的溢流口被開啟后,P1不再繼續(xù)明顯升高。因此,隨著油泵轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)升高,油泵的負(fù)荷和溢流流量增大。油泵的負(fù)荷主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?,被液壓油和油泵吸收。由于有大部分液壓油在管路中循環(huán),并流經(jīng)冷卻器(管),產(chǎn)生熱量主要被液壓油在管路中循環(huán)時(shí)散熱。

      2.2 轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流狀態(tài)

      轉(zhuǎn)向控制閥處于節(jié)流狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)向盤是有一定的操縱力的,控制閥的進(jìn)油口與回油口之間沒有完全關(guān)閉。在一定范圍內(nèi),隨著操縱力增大,轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流作用增強(qiáng)。

      隨著操縱力增大,轉(zhuǎn)向控制閥的節(jié)流作用增強(qiáng),油泵總成出油口的壓力 P2升高, P1也升高,油泵的負(fù)荷也增大。當(dāng)操縱力作用在方向盤,方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),油泵的一部分負(fù)荷用來轉(zhuǎn)向助力,一部分在油泵和控制閥處產(chǎn)生熱量。如果操縱力作用在方向盤,方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),油泵的負(fù)荷主要在油泵和控制閥處轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。由于有一部分液壓油?jīng)轉(zhuǎn)向控制閥在管路中循環(huán),并流經(jīng)冷卻器(管),有一部分的一部分熱量被液壓油在管路中循環(huán)時(shí)散熱。

      隨著操縱力的增大,節(jié)流作用增強(qiáng),產(chǎn)生熱量增多,但管路中散熱的比例明顯減小,油泵溫度升高。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高,油泵溫度升高加劇。

      2.3 轉(zhuǎn)向控制閥斷流狀態(tài)

      轉(zhuǎn)向控制閥處于斷流狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)向盤操縱力較大,控制閥的進(jìn)油口與回油口之間完全關(guān)閉,液壓油不在管路中循環(huán)。

      當(dāng)操縱力作用在方向盤,方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的過程成,一部分能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,使轉(zhuǎn)向輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向,另一部分還是主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚灰簤河秃陀捅梦?,不能在管路中循環(huán)散熱。

      當(dāng)操縱力作用在方向盤,且方向盤不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),P2壓力達(dá)到最大,油泵負(fù)荷最大,由安全閥卸荷,油泵的負(fù)荷在主要轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?,被液壓油和油泵吸收。油泵和油泵?nèi)的油快速升溫,泵內(nèi)的油會(huì)在達(dá)到沸點(diǎn)后汽化,油蒸氣經(jīng)油泵進(jìn)油管到油箱(罐),使油箱(罐)的油溫度也升高,甚至沸騰,油氣外溢。

      油泵因?yàn)橛捅脙?nèi)的油汽化而潤滑不良,產(chǎn)生異常磨損。

      隨著轉(zhuǎn)速的升高,油泵和油溫升高越快,油箱(罐)油氣外溢越明顯,油泵越易損壞。

      2.4 液壓油高溫原因

      通過控制閥三種工作狀態(tài)的比較可以得出結(jié)論:隨著轉(zhuǎn)向操縱力增大和油泵轉(zhuǎn)速的升高,流量閥的溢油壓力和溢流量都增大,油泵總成的發(fā)熱量增大,但在管路中循環(huán)冷卻的液壓油量幾乎不變,油泵總成容易發(fā)生高溫。當(dāng)轉(zhuǎn)向操縱力大于一定值后,液壓油只在油泵內(nèi)卸壓循環(huán),熱量在油泵總成處聚集,油泵極易發(fā)生高溫。

      3 防止液壓油高溫的改進(jìn)措施

      從工作過程來看,當(dāng)油泵的出油量增加、轉(zhuǎn)向操縱力增大,油泵的發(fā)熱量增大,但管路循環(huán)液壓油流量幾乎不變,甚至在操縱力大于一定值后沒有液壓油循環(huán)。所以液壓系統(tǒng)的冷卻能力沒隨發(fā)熱量增大而增大,這與實(shí)際需求是矛盾的,需要進(jìn)行改進(jìn)。

      3.1 油泵改進(jìn)

      由于在轉(zhuǎn)向操縱時(shí),需要保持供油管路的壓力和流量,所以油泵必須保持運(yùn)轉(zhuǎn),但發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又是不確定的,所以,對油泵的改進(jìn)主要是選用可變排量的油泵。

      由于供油管路需要保持的壓力和流量都是可變的,相互無固定關(guān)系,所以需要根據(jù)溢流閥的行程實(shí)時(shí)調(diào)整油泵的排量,通過減少溢油量和卸油量減少油泵的負(fù)荷和發(fā)熱量。

      使用變排量油泵,不僅可以預(yù)防高溫,并且可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功耗,提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

      3.2 油路改進(jìn)

      原來液壓系統(tǒng)的流量閥和安全閥是在油泵總成上的,使液壓油可以在油泵總成內(nèi)部循環(huán),不能保證經(jīng)過油泵的液壓油流經(jīng)冷卻器(管)。為了保證液壓油流經(jīng)冷卻器(管),需要將流量閥和安全閥與油泵獨(dú)立開,將流量閥溢油口和安全閥的卸油口連接在控制閥及油缸、冷卻器(管)之間,原理如圖 3所示。

      在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)時(shí),可以將流量閥控制、安全閥與轉(zhuǎn)向控制閥做成總成。

      在對目前的定型車輛改進(jìn)時(shí),可以將流量閥控制、安全閥做成總成。將該閥總成安裝在轉(zhuǎn)向控制閥附近,可以減少對管路的改動(dòng)。并選用不帶有流量控制閥和安全閥的油泵。

      在對目前的在用車輛改造時(shí),可以按照以下步驟: 1、查閱車輛技術(shù)資料,購買與原油泵總成中流量控制閥、安全閥特性相同的流量控制閥和安全閥,并調(diào)整好流量與壓力; 2、在油泵出油口與轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)油口之間安裝閥控制和安全閥,并將流量閥溢油口和安全閥的卸油口連接在控制閥及油缸、冷卻器(管)之間。3、將原油泵總成中的節(jié)流孔拆除(或用擴(kuò)孔的方法加大節(jié)流孔 );4、適當(dāng)調(diào)高原油泵總成中安全閥的卸油壓力。

      與油泵改進(jìn)相比,油路改進(jìn)比較容易實(shí)現(xiàn)。

      4 結(jié)論

      由于駕駛員的操作不當(dāng)或在特殊道路駕駛時(shí),容易引起轉(zhuǎn)向助力液壓油高溫,這是由于目前液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)缺陷引起的。通過對液壓系統(tǒng)改進(jìn),可以有效避免整個(gè)液壓助力系統(tǒng)的出現(xiàn)油溫過高,并可以減低油耗。

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