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孤傲的力量EX03——竞速用转子引擎的润滑油研发

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本文译自SAE Technical paper series 922375
作者Takao Yabe, Toshihiko Arai, Shoji Aoyama, and MasayukiOshima
Idemitsu Kosan Co, Ltd
PS: 这是笔者第一次试着做外文转子文献的全文翻译,由于转子润滑一直是这种引擎研究中的一大重点,因此这篇基本出自官方之手的研发文档的借鉴意义就显得弥足珍贵。希望这篇文档能对读者理解转子润滑系统起到抛砖引玉的作用。为了避免不必要的争议,本文仅做翻译,不添加译者个人观点或与更新的研究成果进行横向比较。鉴于译者水平有限,对文章的理解和中文选词应该都有待斟酌,欢迎斧正。
PPS:开始翻译之后才觉得原文的语言吧。。。有很多不是特别通顺之处。译者注释了一部分并一定会打括号说明这里是注释,其他的不少地方觉得原文的话说了一半的真的是原文如此。。。为了保证忠实原文译者没有添加过多的解释,请读者自行斟酌和查阅。。。


IP属地:上海1楼2016-08-20 08:01回复
    沙发


    来自Android客户端2楼2016-08-21 16:19
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      板凳


      IP属地:广东来自Android客户端3楼2016-08-21 18:37
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        哦~~~申诉成功了。。。我明天开始贴。。。


        IP属地:上海来自手机贴吧4楼2016-08-22 01:49
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          竞速用转子引擎的润滑油研发(发表于Passenger Car Lubricants(SP939)译者使用的是1992年10月重印的版本。预览版,P165-169,171,173)


          IP属地:上海5楼2016-08-22 23:08
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            摘要
            为使转子引擎在以勒芒为代表的耐力赛事中获得最高出力和最低油耗,针对单转子,7500转全油门的基础工况研发了两种润滑油,其中一种润滑油专门用于燃烧室润滑,另外一种(称作系统润滑油)用于燃烧室以外的其他机件的润滑。
            其详细解释如下:
            1)引擎润滑油/燃烧室润滑油
            引擎回漏(我真的很想翻成后漏。。。然后从侧封那边的反向漏气翻译成侧漏。。。)是转子引擎在耐力赛事中故障的主因之一。而燃烧室润滑油的特性与引擎回漏现象有显著关联。由于燃烧室积碳与菱封沟槽内灰分沉积较少时,回漏症状可以得到减轻。新设计的燃烧室润滑油结合使用低灰分分散剂与合成基油,达到清洁燃烧和减少积碳的目的。
            2)系统润滑油
            系统润滑油的特性对转子引擎的油耗有较大影响。为了提升引擎可靠性,配方中使用热稳定性好,粘度较高的合成油品作为基油。并且通过加入少量有机钼元素作为摩擦调节剂,可以在降低机油基本粘度的同时保证轴承系统的润滑,从而进一步改善了引擎的油耗。添加有机钼经推测降低了1-1.5%的油耗并且显著降低了轴承表面金属的工作温度。上述的两种油品都在1991年勒芒转子赛车中实际使用。


            IP属地:上海6楼2016-08-22 23:08
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              前言
              转子引擎是由Felix Wankel博士与NSU联合开发的动力系统。由于在转子引擎中转子的旋转运动被直接转化成曲轴的旋转运动,因此转子拥有理论上理想的引擎结构。然而,转子引擎的实用化也有着相当多的技术困难。
              自1967年以来,mazda已经致力于转子引擎的商业生产超过20年,且以转子引擎为动力的乘用车也在世界各地均被发售和使用。然而截至今日,针对转子引擎润滑系统的文献资料依然非常稀少。
              本文将针对竞速用转子引擎中润滑系统对性能的影响加以讨论。


              IP属地:上海7楼2016-08-22 23:08
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                1 转子引擎所使用的润滑油
                1.1 竞速转子的机油供应系统
                图1给出了商用转子引擎和竞速转子引擎在滑油供应系统上的不同
                在转子引擎中有两组需要润滑的零件:第一是位于燃烧室,气封系统和转子外壳之间的滑动表面,包括菱封,角封和侧封;
                第二是燃烧室以外的活动零件之间,譬如正时齿轮,转子滑动轴承和机轴。

                商用转子引擎只有一个油底壳,对燃烧室的润滑由引擎滑油供应系统分出的一个旁路实现,因此引擎润滑和系统润滑使用同一种油品。
                而在竞速转子中则使用干式油底壳,并且引擎润滑和系统润滑的油品可以分开(这里原文有误),其中系统润滑的滑油供应系统和商用转子引擎相同。
                引擎润滑则通过在燃油中预先添加润滑油的方式实现。当然由于转子引擎的设计特性,赛例允许在燃油中添加润滑油。


                IP属地:上海8楼2016-08-22 23:20
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                  1.2
                  竞速转子引擎需要解决的问题
                  转子引擎一个特征性的问题即是“回漏”。特别是参加耐力赛事的转子引擎的工况较为恶劣,每转子有3个工作面,而且长时间工作在高温,高转速,高负载的条件下,问题较为突出。
                  “回漏”现象即为正在做功冲程的工作腔中正在燃烧的混合气漏回正在吸气冲程的工作腔的现象[23]。回漏现象的发生被认为是由于菱封粘着在其固定沟槽里导致运动受阻。回漏现象会导致引擎动力降低,同时油耗增加。避免回漏的一个方案是使用退后的点火正时,而且也被实践证明是较为有效的方法。然而这并不是最好的解决这个问题的方案。经测试,当点火正时从25度BTDC推后至20度BTDC时,回漏现象即可全部消除,然而根据图2的测试结果,退后点火正时5度将使得引擎扭矩输出降低2%。因此引擎润滑油需要在满足气封润滑的前提下尽力避免气封粘连在沟槽中。

                  另外一个问题是油耗。诸如勒芒此类耐力赛事均对比赛期间使用的总燃油量有规定。因此引擎润滑油需要在引擎各系统能正常工作的前提下尽量降低油耗。


                  IP属地:上海9楼2016-08-22 23:20
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                    表7列出了在勒芒使用过的旧机油(系统润滑油,不是引擎润滑油——译者注)。在使用24小时,4500km之后,油品的酸化现象显著小于同样工况下的常规四冲程汽油机。

                    由于转子引擎的系统润滑油由于不接触燃烧室,因此润滑压力要小于常规四冲程汽油机,所以转子引擎的系统润滑油中可以降低抗分散剂的含量而不影响油品的抗氧化能力。
                    (这里真的要注释一发大的了。。。稍微对活塞或转子不太了解的读者可能就会掉这个原文的坑里。转子的*润滑*和*散热*压力一点也不小,原文所针对的是在长时间使用后,尤其是全油门时间很长以后机油的酸化现象。由于活塞机会有少量燃气穿过活塞环进到曲轴箱里并沉积在机油里,即使有曲轴箱通风系统不停抽气也不可避免会有酸性燃烧产物在机油里累计,这些产物的主要成分是燃烧生成的NOx对应的硝酸系和燃料含硫对应的硫酸系。酸化的机油一是破坏机油的pH,可能导致一些添加剂聚沉而增加磨损,二是硝酸系具有氧化性,高温下会氧化一些用来维持油膜的分散剂。所以通常机油制造厂商会添加过量的分散剂甚至还原剂,然而添加剂越多油品基础摩擦系数其实是越高的,并不利于高性能。而转子除了往燃烧室注机油之外,其他的油还真的不接触燃气,机油隔着一道气封和两道没有口的油环和燃烧室分开,因此转子机油几乎不酸化。译者自己也测过自己的机油,能测到碳化固形物,能测到汽油,但是酸化相比活塞机真的很轻很轻,说真的转子如果机油冷却好应该机油磨耗很低很低才对——译者注)


                    IP属地:上海13楼2016-08-22 23:29
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                      由于再一次出现吃帖问题所以暂停。。。
                      申诉结果下来再说哈


                      IP属地:上海15楼2016-08-23 00:22
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                        2.2的一部分已经被吃掉了>_<


                        IP属地:上海16楼2016-08-23 00:23
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                          翻译完了没?


                          17楼2016-08-23 09:57
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                            小样的粘度标准在SAE20-40之间均有。表3样品C则为实际使用的引擎润滑油。

                            引擎油耗在表4工况下,由在理想空燃比前后轻微调整来测量。理想单位时间油耗显示为图9中纵轴的最低点(说是黑三角会死啊——译者注)。每种引擎润滑油对照油品的的省油比例则有每种油品的油耗最低值确定。
                            (由于下页并不包含在预览版中,简要说明一下。在油低于SAE30热粘度时轴承有磨耗,在无磨耗前提下通过PAO基油+分散剂+有机Mo可以做到1.7%省油,此时油品粘度在SAE30的边缘上。这里还是忍不住说一句,和现代引擎完全一样,转子也是使用粘度较低的机油会有助于油耗。但是由于RX8停产以后mazda没有推出新的轴承与正时齿轮润滑方案,因此现今的转子的安全机油热粘度范围依然度在30-50之间。一个译者认为有效的转子节油技术发展方向就是通过电脑辅助设计油道和轴承润滑面结构,使转子可以安全地使用更低粘度的机油。北美市场的RX-8手册推荐车主使用5w-20,但实际使用中还是暴露出不少问题,此处牵涉的设计问题不止一个,因此暂时不详细讨论——译者注)


                            IP属地:上海19楼2016-08-24 03:10
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                              4结论
                              对竞速转子引擎用机油开发过程的总结如下:
                              4.1 引擎/燃烧室润滑油
                              (1)通过减少菱封沟槽内的积碳和灰分,回漏现象可以得到缓解。
                              (2)积碳的形成与配方中基油的成分有显著关联。
                              (3)相比用作对照的矿物油,PAO以及PE,使用低聚丁烯作为燃烧室润滑油配方的基油时,积碳最少。
                              (4)增加抗分散剂含量并不会减少积碳生成
                              4.2 系统润滑油
                              (1)降低基油粘度有利于降低引擎油耗。但是从保护轴承的角度出发,在配方中有必要使用至少SAE40粘度的基油。
                              (2)加入有机Mo作为摩擦调节剂预计和降低油耗1%-1.5%。同时对降低轴承金属表面温度也有帮助。
                              (3)加入大量的抗分散剂将抵消添加有机钼带来的油耗改善。


                              IP属地:上海20楼2016-08-24 03:10
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