汽油機(jī)出廠增壓器渦端漏油原因、試驗(yàn)及改進(jìn)

王 波，司曉亮，管奇賢，張文全，羊 奎

(1.貴州吉利發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550014；2.寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，浙江 寧波 315336)

0 引言

目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)制造工廠采用的發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試設(shè)備為先冷試后熱試工藝，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和性能。該熱試測(cè)試設(shè)備在工廠建造時(shí)排煙系統(tǒng)通常有抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，往往沒(méi)有考慮到增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試要求，這樣就造成了帶增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試時(shí)壓差不滿足測(cè)試要求，導(dǎo)致增壓器在測(cè)試后放置一段時(shí)間出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。針對(duì)此問(wèn)題，課題組進(jìn)行了增壓器漏油工作原理分析以及測(cè)試驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)工廠端熱試測(cè)試臺(tái)架抽風(fēng)系統(tǒng)是影響增壓器測(cè)試后漏油的關(guān)鍵。對(duì)熱試測(cè)試抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，使得該問(wèn)題徹底得到了解決。本文對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行專題闡述。

1 出廠熱磨合增壓器渦端漏油故障現(xiàn)象

現(xiàn)有熱磨合臺(tái)架進(jìn)行熱磨合后，發(fā)動(dòng)機(jī)靜置1～4小時(shí)后，增壓器的V卡處或卡箍附近有滲油或油滴，如圖1所示。

經(jīng)過(guò)拆解檢查，發(fā)現(xiàn)是增壓器渦端處漏油，如圖2所示。

2 增壓器渦端漏油原因及密封機(jī)理

增壓器漏油可能原因有增壓器本身、發(fā)動(dòng)機(jī)層面、工廠層面、其他層面等主要方面，這里我們只研究工廠生產(chǎn)層面。工廠生產(chǎn)層面原因主要有熱試臺(tái)架邊界不滿足密封要求。

行業(yè)內(nèi)增壓器中間體和渦殼均是金屬和金屬接觸[1]，不能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)密封，其中間體軸系的機(jī)油密封需通過(guò)密封環(huán)兩側(cè)的壓力差來(lái)密封，必須滿足密封環(huán)兩側(cè)壓力差>0.5 kPa(本文增壓器供應(yīng)商為博格華納，其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)為>0.5 kPa)的使用要求，否則密封失效。如圖3所示。

為此，我們針對(duì)增壓器渦端漏油從工廠熱試設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

3 熱磨合臺(tái)架排氣系統(tǒng)布局

熱磨合臺(tái)架布局較為復(fù)雜[2]，通常包括：試驗(yàn)臺(tái)、供油系統(tǒng)、冷卻水供給系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、操作臺(tái)及儀表、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)有兩種方案[3]，一種是利用煙囪自然抽風(fēng)，這種方案會(huì)有安全隱患，理想的方案是采用風(fēng)機(jī)抽風(fēng)的方式。通常的排氣系統(tǒng)布局如圖4所示。

4 熱磨合臺(tái)架驗(yàn)證

4.1 測(cè)試方法

在現(xiàn)有熱磨合工藝上進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量壓力采用在增壓器打孔的方法進(jìn)行增壓器內(nèi)部和外部壓力差測(cè)試并對(duì)比。打孔如圖5所示。

由于進(jìn)氣端壓力較大，這里不做研究，只對(duì)漏油的排氣端即渦端進(jìn)行驗(yàn)證。我們?cè)跍u端密封環(huán)內(nèi)外側(cè)取兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行壓力測(cè)量：

211為渦端密封環(huán)內(nèi)側(cè)壓力，210為渦端密封環(huán)外側(cè)壓力。

通過(guò)條件210-211>0.5 kPa的壓力差來(lái)判斷是否滿足使用要求。

4.2 熱磨合臺(tái)架驗(yàn)證

4.2.1 現(xiàn)有熱磨合(即漏油狀態(tài))臺(tái)架測(cè)試

熱磨合工藝如圖6所示。

4.2.2 測(cè)試結(jié)果

如圖7所示，熄火后除倒拖3秒滿足要求外，其他均不滿足要求。這也證明增壓器在測(cè)試完成后渦端會(huì)有漏油的隱患。

從上述密封原理可知，壓差不滿足要求，要么是內(nèi)側(cè)壓力211異常變大，或者是外側(cè)壓力210異常變小。內(nèi)側(cè)壓力211幾乎等同于曲軸箱壓力，經(jīng)排查發(fā)動(dòng)機(jī)曲壓正常，故排除，從而鎖定是外側(cè)210壓力異常減小。進(jìn)一步分析，懷疑是熱試臺(tái)架排氣系統(tǒng)布置的抽風(fēng)(吸風(fēng))裝置導(dǎo)致外側(cè)壓力低，因此開(kāi)展下一步工作進(jìn)行驗(yàn)證。

5 熱磨合臺(tái)架改進(jìn)驗(yàn)證

5.1 熱磨合臺(tái)架排氣系統(tǒng)改進(jìn)

在現(xiàn)有熱磨合工藝上增加排氣管道閥門(mén)以保證測(cè)試停機(jī)后抽風(fēng)(吸風(fēng))裝置不對(duì)增壓器密封環(huán)外側(cè)壓力210產(chǎn)生影響，即測(cè)試驗(yàn)證追加的閥門(mén)關(guān)閉后增壓器密封環(huán)內(nèi)、外側(cè)壓力是否能滿足要求。改進(jìn)后的排氣系統(tǒng)布局如圖8所示、閥門(mén)如圖9所示。

5.2 熱磨合臺(tái)架改進(jìn)驗(yàn)證

5.2.1 改進(jìn)后熱磨合臺(tái)架測(cè)試

改進(jìn)熱磨合工藝如圖10所示(增加熄火后關(guān)閉閥門(mén)動(dòng)作)。

5.2.2 測(cè)試結(jié)果

如圖11所示，熄火關(guān)閉閥門(mén)，倒拖210增大，對(duì)密封有好處，同時(shí)后續(xù)壓力210-211≈0.5 kPa，較之前改善非常明顯，滿足要求。

拆機(jī)檢查：增壓器渦端無(wú)漏油。

從上述測(cè)試可知(圖12)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱磨合熄火后立即關(guān)閉閥門(mén)可以滿足壓差要求。也由此可知工廠現(xiàn)有熱試設(shè)備排氣管道的抽風(fēng)裝置不能滿足增壓器測(cè)試使用要求，需在排氣管增加排氣閥門(mén)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后關(guān)閉閥門(mén)以保證渦端活塞環(huán)外側(cè)壓力-渦端活塞環(huán)內(nèi)側(cè)壓力大于0.5 kPa的使用要求。

6 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)增壓器密封機(jī)理分析得出需通過(guò)活塞環(huán)兩側(cè)的壓力差來(lái)密封，防止渦端漏油。測(cè)試必須滿足活塞環(huán)兩側(cè)壓力差>0.5 kPa的使用要求，否則密封失效。

2)通過(guò)熱試實(shí)驗(yàn)證明，測(cè)試邊界需滿足活塞環(huán)兩側(cè)壓力差>0.5 kPa的使用要求，否則會(huì)造成增壓器渦端漏油風(fēng)險(xiǎn)。

3)熱試設(shè)備排氣系統(tǒng)測(cè)試帶增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)需增加閥門(mén)，建議采用排氣自動(dòng)控制閥門(mén)。

4)對(duì)于帶增壓器發(fā)動(dòng)機(jī)熱試測(cè)試設(shè)備可參考此改善建議進(jìn)行完善，可在控制計(jì)劃及測(cè)試作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行固化和實(shí)施，防止增壓器工廠端出現(xiàn)漏油。