某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋護(hù)罩漏油原因分析及驗(yàn)證方法

梁敏臣,李 雷

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司,合肥 230601）

0 前言

缸蓋護(hù)罩作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本零部件，其基本作用是遮蓋并密封氣缸蓋，將機(jī)油保持在缸蓋內(nèi)部，同時(shí)將污垢、濕氣等污染物隔離在外部。但當(dāng)缸蓋護(hù)罩與缸蓋之間出現(xiàn)滲漏機(jī)油時(shí)：輕則污染發(fā)動(dòng)機(jī)表面及外圍附件；重則會(huì)導(dǎo)致機(jī)油消耗增加，縮短換油里程或?qū)е聶C(jī)油不足影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能甚至滲漏出的油污污染發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)傳感器導(dǎo)致傳感器失靈造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作異常。

本文通過(guò)對(duì)可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋護(hù)罩漏油的幾大方面原因入手，逐步深入分析導(dǎo)致故障產(chǎn)生的根本原因，并制定相應(yīng)的措施；最后通過(guò)制定專門的考核試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；最終解決了缸蓋護(hù)罩漏油的故障。本次整改故障為以后柴油機(jī)的設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 故障描述

某柴油發(fā)動(dòng)機(jī)投入市場(chǎng)以來(lái)陸續(xù)接到缸蓋護(hù)罩漏油的反饋，具體漏油部位為缸蓋護(hù)罩拐角處與缸蓋之間如圖1所示。

圖1

2 原因分析

根據(jù)FTA故障樹從結(jié)構(gòu)，材料，裝配工藝及配合設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)材料壓縮率不合格，配合零部件公差設(shè)計(jì)不合理以及缸蓋護(hù)罩固定螺栓間距過(guò)大等因素導(dǎo)致缸蓋護(hù)罩密封圈壓緊力不足從而影響到缸蓋護(hù)罩的密封效果。

2.1 零部件尺寸問(wèn)題

與缸蓋護(hù)罩密封圈相關(guān)聯(lián)的零部件有三個(gè)，分別是缸蓋護(hù)罩、缸蓋和凸輪軸蓋。其中凸輪軸蓋密封區(qū)域尺寸未標(biāo)注公差及粗糙度，廠家目前實(shí)際控制公差按GB/T6414-CT7，即公差為±0.5（圖2），且實(shí)物測(cè)量的尺寸普遍偏下差極限，導(dǎo)致實(shí)際密封圈壓縮率偏低。

圖2

2.2 缸蓋護(hù)罩固定螺栓設(shè)計(jì)不合理

缸蓋護(hù)罩打緊螺栓為M8，螺栓之間間距理論為80mm～120mm。目前發(fā)動(dòng)機(jī)前后端由于空間及結(jié)構(gòu)限制，安裝距離為175mm，存在密封圈壓緊力不足的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3

圖4

2.3 總結(jié)

通過(guò)上述分析可以得出導(dǎo)致缸蓋護(hù)罩密封不良的主要因素為：（1）密封圈永久變形量大于設(shè)計(jì)指標(biāo)；（2）凸輪軸蓋密封區(qū)域尺寸偏公差下限；（3）缸蓋護(hù)罩固定螺栓距離較長(zhǎng)導(dǎo)致密封圈壓緊力不足。

3 整改方案

（1）嚴(yán)格要求凸輪軸蓋及密封圈廠家按照?qǐng)D紙尺寸生產(chǎn)，同時(shí)增加凸輪軸蓋尺寸公差要求；（2）優(yōu)化密封圈結(jié)構(gòu)及材料，增加密封圈帶尺寸，防止安裝時(shí)密封帶塌陷及減小密封圈的永久變形量；（3）由于結(jié)構(gòu)局限無(wú)法優(yōu)化螺栓間距，擬增加兩螺栓間密封帶涂膠工藝，在缸蓋護(hù)罩密封圈安裝槽內(nèi)，及密封圈上均進(jìn)行涂膠，防止油氣滲漏。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證整改后缸蓋護(hù)罩在極端條件下的密封效果，特制訂如下試驗(yàn)條件：

（1）由于在高油溫條件下橡膠密封圈更易出現(xiàn)老化、失效故障，因此試驗(yàn)過(guò)程中主油道溫度控制在135℃～140℃之間；（2）曲軸箱壓力的增大會(huì)加劇缸蓋護(hù)罩密封圈滲漏風(fēng)險(xiǎn)，因此將曲軸箱壓力增大到耐久最大限值3kpa兩倍，不小于6kpa。控制方式：先采用將現(xiàn)有工況活塞漏氣量增大到時(shí)測(cè)值的兩倍，如果達(dá)不到≥6kpa要求，采用減小空濾進(jìn)氣口截面積增大進(jìn)氣負(fù)壓方式，直至曲軸箱壓力≥6kpa；（3）針對(duì)振動(dòng)不同因素，在臺(tái)架無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車振動(dòng)，退而求其次，采用缸蓋護(hù)罩與缸體相對(duì)振動(dòng)最大的工況點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。

缸蓋護(hù)罩與缸蓋相對(duì)位移測(cè)量方法：a、布置兩個(gè)位移傳感器，分布測(cè)量缸蓋護(hù)罩和缸蓋的位移量；b、發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速緩慢過(guò)渡到額定轉(zhuǎn)速，時(shí)間為90S，整個(gè)過(guò)程油門始終全開；c、通過(guò)測(cè)得的缸蓋護(hù)罩與缸蓋的位移量，找出兩者相對(duì)位移最大點(diǎn)（如圖5）；

圖5

結(jié)合特定的試驗(yàn)條件及缸蓋護(hù)罩與缸蓋相對(duì)位移的測(cè)量結(jié)果制訂出試驗(yàn)工況如下表：

表1 缸蓋護(hù)罩漏油試驗(yàn)工況

備注：工況1與工況2之間變換時(shí)間為30秒。

試驗(yàn)過(guò)程中缸蓋護(hù)罩密封良好，未出現(xiàn)滲漏故障；拆解發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)缸蓋護(hù)罩固定螺栓扭矩均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)、未出現(xiàn)異常衰減，密封圈狀態(tài)良好、未出現(xiàn)破損滲漏故障，密封膠涂抹均勻、密封效果良好。

5 結(jié)論

（1）缸蓋護(hù)罩密封失效不僅和密封圈老化破損等有關(guān)，而且密封圈的壓縮率及壓緊力對(duì)密封效果有著至關(guān)重要的影響；而影響密封圈壓緊力及壓縮率又包括相關(guān)零部件的配合公差、設(shè)計(jì)布局及固定扭矩等；（2）通過(guò)優(yōu)化相關(guān)零部件公差及密封圈材料，同時(shí)調(diào)整相關(guān)裝配工藝，提高了缸蓋護(hù)罩的密封效果及密封可靠性；（3）為了更充分、合理的驗(yàn)證缸蓋護(hù)罩的密封效果，應(yīng)有一個(gè)可靠的試驗(yàn)測(cè)量及試驗(yàn)工況。

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[3]黃海燕 .汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)學(xué)教程[M].清華大學(xué)出版社,2014.