¿Cómo solucionar la baja presión de aceite en motores diésel?

¿Cómo restaurar la presión de aceite adecuada en un motor diésel?

Resumen: El sistema de lubricación es uno de los dos mecanismos principales y uno de los cinco sistemas principales de un motor diésel, y es esencial para su normal funcionamiento. Su función principal es formar una película de aceite continua de cierto espesor entre los distintos pares de fricción del motor diésel para prevenir o reducir el desgaste de los componentes, a la vez que realiza funciones parciales como la refrigeración, la prevención de la oxidación y la limpieza. Este artículo solucionó con éxito el problema de la baja presión de aceite mediante análisis, mejoras y pruebas comparativas.

I. Análisis de causa

Para un determinado modelo de funcionamiento del motor diésel A una velocidad nominal de 1500 r/min y una temperatura del aceite de aproximadamente 100 °C, la presión del aceite no debe ser inferior a 0,35 MPa. Algunos usuarios requieren que se controle por encima de 0,4 MPa. Actualmente, la presión de aceite para algunos motores de este modelo es de aproximadamente 0,35-0,37 MPa. La presión del aceite generalmente desciende a 0,30-0,35 MPa debido a fallos, lo que ya no satisface las necesidades del usuario.
El problema de la baja presión de aceite en la galería principal de un motor diésel puede analizarse desde dos perspectivas: reduciendo el flujo de salida (estrangulamiento) y aumentando el suministro (apertura de la fuente). El estrangulamiento se refiere a la reducción de fugas innecesarias de aceite de las galerías; la apertura de la fuente se refiere a aumentar el suministro de aceite a las galerías.

1. Problemas de limitación
(1) Juego excesivo en pares de fricción
Las holguras de cada par de fricción tienen límites especificados durante la fase de diseño. Cuando la holgura de un par de fricción es relativamente pequeña, tendiendo hacia el límite inferior, las fugas de aceite son mínimas, lo que favorece la acumulación de presión. Cuando la holgura tiende hacia el límite superior, las fugas de aceite aumentan, lo que perjudica la acumulación de presión y puede provocar una baja presión de aceite.

(2) Orificio de boquilla de enfriamiento de pistón de gran tamaño
La función de la boquilla de refrigeración del pistón es rociar aceite a alta presión desde la galería principal de aceite hacia el orificio de refrigeración del pistón para disipar el calor y enfriar el pistón. Cuando el orificio de la boquilla de refrigeración del pistón es demasiado grande, inevitablemente aumentan las fugas de aceite, lo que resulta en una baja presión de aceite. El diámetro teórico del orificio es de φ2 mm, mientras que las mediciones in situ de las piezas reales muestran φ2,3 ± 0,05 mm. Los cálculos indican que el área del orificio aumentó en más del 25 %. El análisis con ANSYS para estas dos condiciones arrojó los siguientes resultados:
① Condición de diseño (diámetro interior del tubo 4 mm, diámetro interior del orificio 2 mm, longitud de la sección recta 3 mm, presión de aceite simulada 0,4 MPa).
② Boquilla de enfriamiento en condición real (diámetro interior del tubo 3,5 mm, diámetro interior del orificio 2,3 mm, longitud de sección recta 3 mm, presión de aceite simulada 0,4 MPa), velocidad máxima del pistón 13,5 m/s.
El análisis muestra que aumentar el diámetro interior del orificio en 0,3 mm aumenta la fuga de aceite en un 42,11%, lo que afecta significativamente la presión del aceite.

2. Apertura de los problemas de origen
(1) Suministro insuficiente de la bomba de aceite
La función de la bomba de aceite es suministrar aceite a una presión y volumen determinados a las superficies lubricadas. Por lo tanto, es crucial calcular con precisión la demanda de aceite al seleccionar una bomba de aceite. Además, deben considerarse factores como los cambios en la viscosidad del aceite debido al aumento de temperatura y la sobrecarga del motor (110 % de carga nominal). Por lo tanto, al seleccionar una bomba de aceite es necesario garantizar un margen de diseño adecuado.
Es importante destacar que este modelo de motor diésel utiliza una bomba de aceite de engranajes. Durante la producción inicial, también se presentó baja presión de aceite. El problema se solucionó significativamente posteriormente al aumentar el margen de la bomba de aceite y la velocidad del motor.
(2) Resistencia excesiva antes del bombeo
La resistencia de prebombeo se debe principalmente a la rejilla de succión de aceite y al tubo de succión. Debido a la pequeña área de flujo del tubo de aceite y la rejilla de succión, el flujo de aceite se restringe durante la succión, lo que reduce el suministro total de aceite al sistema y provoca una baja presión de aceite. Aumentar el diámetro del tubo de succión y el área de flujo de la rejilla de succión puede reducir eficazmente la resistencia de prebombeo.

3. Otros factores
Muchos factores pueden causar baja presión de aceite en motores diésel Además de las razones mencionadas anteriormente, existen causas menos comunes, como agujeros de arena en el bloque del motor, filtros de aceite obstruidos y válvulas de alivio de presión de aceite atascadas. Estas solo pueden identificarse y resolverse mediante un proceso de análisis y eliminación individual durante la inspección.

II. Medidas de mejora y verificación de la eficacia

Luego de identificar los factores que causan baja presión de aceite en el motor diésel, realizamos el siguiente trabajo:
(1) Se redujo la holgura real entre los pares de fricción principales.
(2) Se redujo el diámetro del orificio de la boquilla de enfriamiento del pistón.
(3) Se aumentó el diámetro de la tubería de succión.
(4) Se aumentó el área de flujo de la pantalla de succión.
Posteriormente, realizamos pruebas comparativas en dos motores diésel para verificar las mejoras. Los motores diésel mejorados mantuvieron una presión de aceite superior a 0,45 MPa, significativamente superior al nivel previo a la mejora de 0,35 MPa.