汽車發動機平衡軸鏈條張緊器漏油的改進

□ 胡 廣 □ 張 帆 □ 陳麗霞 □ 劉昌鹍 □ 喬彥超

寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 問題概述

隨著汽車進入千家萬戶,汽車發動機的可靠性逐漸被用戶所重視。發動機是汽車的心臟,發動機的漏油、漏氣、漏水是發動機高發問題,筆者就汽車發動機平衡軸鏈條張緊器漏油問題進行分析改進。

某款四缸汽車發動機在開發階段進行臺架磨合過程中,平衡軸鏈條張緊器與缸體接合面處出現漏油,共計三起,基本發生在合架磨臺至40 h左右,漏油位置如圖1所示。

▲圖1 漏油位置

2 原因分析

2.1 結構分析

發動機平衡軸鏈條張緊器油路結構如圖2所示。平衡軸張緊器為螺紋旋入式液壓張緊器,通過螺紋與缸體螺紋孔配合,擰緊力矩為65±3 N·m。平衡軸鏈條張緊器頭部法蘭下部有鋁合金墊片,與缸體安裝面接觸。缸體φ4 mm主油道油孔位于距離缸體安裝面2.67 mm處,為平衡軸鏈條張緊器潤滑提供機油。

▲圖2 平衡軸鏈條張緊器油路結構

通過結構分析,結合實際漏油位置,可以確認機油從缸體油路進入平衡軸鏈條張緊器油腔,漏油經由鋁合金墊片從缸體安裝面之間滲出發動機。

2.2 表面質量分析

對故障發動機進行拆解,對各零部件表面質量及相關尺寸進行檢測,發現缸體安裝面表面平整光滑,無貫穿性刀紋,如圖3所示。鋁合金墊片表面無貫穿性刀紋,無磕傷等異常痕跡,如圖4所示。

▲圖3 缸體安裝面表面

▲圖4 鋁合金墊片表面

通過檢查確認,缸體安裝面和鋁合金墊片表面無異常,安裝面間無異物,滿足裝配密封要求。

2.3 形位公差分析

對缸體與平衡軸鏈條張緊器安裝孔徑、缸體油孔邊緣到密封端面距離、鋁合金墊片內徑、鋁合金墊片厚度進行測量,結果無異常。缸體安裝面相關形位公差檢測見表1。

表1 缸體安裝面形位公差檢測

通過以上數據檢測確認,相關零部件尺寸符合圖紙要求。

2.4 擰緊力矩分析

選擇面壓紙進行面壓檢測,先按照擰緊力矩65 N·m擰緊,面壓檢測結果如圖5所示。

▲圖5 65 N·m面壓檢測結果

擰緊力矩增大到85 N·m進行面壓檢測,檢測結果如圖6所示。由面壓檢測可以看出,施加85 N·m擰緊力矩時,面壓痕跡均勻,滿足密封要求。

▲圖6 85 N·m面壓檢測結果

繼續增大擰緊力矩,對平衡軸鏈條張緊器伸出長度變化進行試驗驗證,如圖7所示。從平衡軸鏈條張緊器殼體和柱塞長度變化可以得出,為保證平衡軸鏈條張緊器本體性能,擰緊力矩應不大于90 N·m。

對平衡軸鏈條張緊器殼體強度進行校核,平衡軸鏈條張緊器接觸應力云圖如圖8所示。

由平衡軸鏈條張緊器殼體強度校核結果可知,當擰緊力矩為90 N·m時,平衡軸鏈條張緊器殼體最大接觸應力為573 MPa,小于710 MPa,滿足要求。

由面壓檢測可以看出,65 N·m的擰緊力矩不足,面壓痕跡不均勻,易導致漏油。當擰緊力矩增大到85 N·m時,面壓效果較好,且對平衡軸鏈條張緊器本體性能無影響。

2.5 墊片材料與硬度分析

對不同材料墊片的硬度進行檢測,見表2。對不同材料的墊片進行面壓檢測,面壓檢測的結果如圖9所示。

▲圖7 平衡軸鏈條張緊器伸長長度變化

▲圖8 平衡軸鏈條張緊器接觸應力云圖

表2 不同材料墊片硬度檢測結果

▲圖9 不同材料墊片面壓檢測結果

由不同材料墊片的硬度對比結果可以看出,現有的鋁合金墊片硬度偏高,無法形成有利形變與缸體面進行密封。結合面壓檢測結果,可以看出銅墊片面壓痕跡較鋁合金墊片更均勻。

2.6 結論

分析結論為,平衡軸鏈條張緊器擰緊力矩偏小,面壓不足,鋁合金墊片硬度偏高,不利于密封。

3 改進措施

擰緊力矩增大至85±3 N·m,鋁合金墊片更改為銅墊片。改進后,發動機完成兩臺800 h臺架磨合,無泄漏問題,改進有效。

4 結束語

針對發動機平衡軸鏈條張緊器漏油問題,需要多方面考量分析。針對密封效果,對密封面進行面壓檢測,根據面壓痕跡的深淺及均勻性,可以識別密封的有效性。通過增大擰緊力矩,降低墊片硬度,可以改善密封面面壓,解決平衡軸鏈條張緊器的漏油問題。