關于汽車發動機油冷器水路不通問題的分析及處理

于萍 侯麗 夏朝輝

摘要：本文闡述了汽車發動機油冷器的功能，分析油冷器在降低機油溫度方面的重要性。當油冷器內部水路不通時，會失去對整機機油的冷卻作用，導致發動機的整機溫度迅速的上升，降低潤滑油的粘度特性，使潤滑系統的摩擦副相關的零部件出現異常磨損，嚴重時甚至會損壞發動機。本文通過對某款發動機油冷器水路不通問題的分析，提供了規避失效的一種解決辦法。

Abstract： This paper expounds the function of engine oil cooler and analyzes the importance of oil cooler in reducing oil temperature.When the water inside the oil cooler is blocked， it will lose the cooling effect on the whole engine oil， leading to the rapid rise of the whole temperature of the engine， reducing the viscosity of the lubricating oil， making the friction related parts of the lubrication system appear abnormal wear， and even damage the engine in serious cases.Based on the analysis of the waterway obstruction problem of one engine oil cooler， this paper provides a solution to avoid failure.

關鍵詞：油冷器;水路不通;油溫

Key words： oil cooler;water passage blocked;oil temperature

中圖分類號：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0028-02

0? 引言

油冷器是增壓發動機上一個重要的零部件，其主要作用是降低發動機的機油溫度。因發動機在運行過程中，隨著轉速和負荷的增加，機油溫度會迅速的升高，當油溫達到某一限值時，機油的粘度會大大降低，增大摩擦副相關的潤滑零件之間的磨損。對于一些塑料件或橡膠件，因發動機整機溫度過高，也會導致這些零件因超出許可溫度使用范圍，出現老化、裂紋等，使密封元件之間出現泄露，最終造成發動機整機的損壞。

1? 油冷器水路不通的問題背景

公司某一款發動機在進行NVH測試時，進行發動機磨合工況發現，油底殼機油溫度持續上升，最高至130℃（常規試驗時，油底殼溫度一般在110℃左右）。將發動機進行停機檢查，發現油冷器水路不通，更換機油冷卻器后，故障排除。油冷器故障件拆下后，向接管內灌水，進一步確認水路被堵塞。進行多維度排查，鎖定根本原因為：供應商在進行油冷器頂板與頂芯片的焊接時，頂芯片位置裝反，導致水管接口與油冷器內部水道不通，引起水路堵塞失效。

油冷器正確裝配與錯誤裝配對比示意圖，見圖1。

2? 處理過程及解決措施

針對油冷器水路堵塞問題，主要從以下幾個方面進行了排查分析：

2.1 對供應商疊片工藝進行調查

①供應商疊片過程采用雙工位手工疊片，無有效防裝錯措施，工人手工疊片時容易將頂芯片放反，使最后一層進、出水管被堵死。見圖2所示。

該環節存在隱患操作：在周轉過程中，因人員誤操作，疊后零部件可能發生散開問題，再次進行人工重新疊片作業時，很容易將疊片進行錯誤操作。

②產品100%試漏時只關注水側漏、油側漏、水油互通等情況，不能識別水路不通的故障模式。

2.2 產品結構分析

對產品的整個設計結構進行梳理，發現：頂芯片和頂板組件之間無防錯設計，頂芯片容易裝反，導致水路被堵。裝配結果見圖3、圖4。圖3為正常裝配過程;圖4為錯誤裝配過程。

2.3 對發動機工廠試漏和熱試環節進行排查

①發動機裝配線檢測水道、油道時以泄漏值判定，不能識別水道不通的故障模式;

②熱試不能識別油冷器水路不通故障。

針對該失效模式，主要從以下幾個方面進行了優化改善：①油冷器芯片裝配過程新增自動疊片機，減少錯裝概率;②在氣密性檢測出水管口增加壓力傳感器，增加對水路不通的故障模式進行檢測;③增加設計防錯，在頂芯片和頂板之間增加工藝凸凹點的防錯定位銷。

油冷器頂板與頂芯片防錯設計參考示意圖，見圖5。

通過防錯設計，可有效避免了油冷器裝配過程中頂板與頂芯片之間可能出現的錯裝風險，杜絕出現水路不通的故障模式。

3? 試驗結果及臨時方案

針對以上優化改進措施，對改進后產品進行相關的性能測試，試驗通過，方案可行。為快速有效的在已生產產品中識別油冷器故障件，進行了以下臨時方案：

3.1 現有產品中對故障油冷器的篩查

在氣源壓力0.3-1MPa下使用帶有塑料保護的氣槍對油冷器進水管吹氣，通過出水管感受是否有其他氣體流出，合格后在出水管指定位置打點。如圖6所示。

3.2 已裝車故障油冷器的篩查

因油冷器堵塞，對應的油冷器出水管內無冷卻液流通。正常運行工況下，整車啟動5分鐘左右，經過油冷器從油冷器出水管流出的冷卻液即會出現明顯的溫度上升，觸摸有明顯的燙手感;當油冷器被堵塞后，無冷卻液流通的油冷器出水管無明顯的溫度上升，整車運行較短時間內，該管路應與環境溫度相差無幾。通過這種差異，即可在整車上識別所裝配的油冷器是否為被堵塞的故障件。因小循環軟管內冷卻液常通，實際操作中可通過對比這兩個管路的表面溫度進行判別所使用的油冷器的狀態。操作示意圖如圖7所示。

4? 結語

根據油冷器水路不通問題的分析與處理，總結如下：

①技術經驗總結。設計防錯方面：對標分析應充分、深入，增強對生產過程的防錯意識;工藝防錯方面：增強對黑匣子件的生產過程防錯識別，不要過于相信供應商的設計經驗;檢測識別方面：檢測階段應充分識別失效模式。

②試驗驗證/檢測方案推薦。設計防錯方面：使用工藝凸凹點進行定位防錯;工藝防錯方面：自動疊片，對芯體定位和高度自動檢測等;檢測識別方面：氣密性檢測，增加壓力傳感器，對水道堵塞時的故障模式進行報警提示。

③流程及管理經驗總結。設計開發階段應充分對標，并增強對黑匣子件的生產過程防錯意識。

參考文獻：

[1]JB/T 6003.3-2008，內燃機機油冷卻器[S].北京：機械工業出版社，2008，3：74-75.

[2]Webb RL. Eckert? ER.Application of rough surfaces to heat-exchanger performance[J].I nternational Journal of Heat and Mass Transfer，1978，21（5）： 655-658.

[3]蔣德明.內燃機原理[M].北京：農業機械出版社，1998，1：3-6.

[4]王建昕，帥石金.汽車發動機原理[M].北京：清華大學出版社，2011，3：74-75.