某款增壓器中間體法蘭處漏油問題解析

陳麗霞，于建民，梁麗，胡廣，湯守哲

（寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336）

0 引言

汽油機增壓器（如圖1）有利于發動機的小型化，采用小排量的發動機即可提供大排量自然吸氣發動機的動力性能，在高海拔地區，由于大氣壓力降低，空氣中的氧含量下降，渦輪增壓可以根據實際需求提供一定的動力補償，增壓器的作用是作為一臺壓氣機，一般高速動平衡的最高轉速為16～20 萬r/min，其中密封設計尤為重要，本文對增壓器密封失效進行詳細解析。

圖1 增壓器原理圖

1 問題描述

某機型在臺架耐久試驗時連續發生兩次增壓器中間體連接渦殼法蘭處漏油問題（如圖2），對增壓器拆卸發現中間體和渦殼結合面存在油跡，如圖3所示[1]。

圖2 失效圖片

圖3 失效結合面

2 原因分析

1）故障分析。

a.泄漏量檢測。故障件處于標準要求范圍內（如表1），滿足要求。

表1 核心件氣密檢測L/min

b.V型卡箍拆解。V型卡箍殘余力矩為3.47 N·m（如圖4），滿足要求；V型卡箍靠回油面側內部有積碳/結焦（如圖5），尺寸檢測均合格，如表2所示；中間殼與渦殼結合處有油跡（如圖3）。

表2 卡箍尺寸

圖4 螺栓力矩

圖5 卡箍內側

c.渦殼拆解。渦殼安裝面無異常劃傷，磕傷等影響密封的缺陷，法蘭面粗糙度要求Rz16 μm，實測為Rz2.48 μm（如圖6），滿足要求。渦殼尺寸均合格，如表3所示[2]。

圖6 渦殼法蘭面

表3 渦殼尺寸

d.中間體。對中間體影響泄漏尺寸進行檢測（如表4），尺寸均合格；核心動平衡檢測合格（如表5）滿足要求；對法蘭面粗糙度進行檢測，粗糙度要求Rz16 μm，實測Rz6.453 μm（如圖7），檢測合格。

表4 中間殼體尺寸數據

表5 核心動平衡檢測

圖7 中間體法蘭面粗糙度測量

e.渦輪軸尺寸。渦輪軸直徑為φ9.6631 mm，圓度為0.0038 mm，槽寬靠壓端為1.1523 mm，靠渦端為1.1543 mm（如圖8），均符合圖樣要求。

圖8 渦輪軸配合示意

f.密封環尺寸。靠壓端活塞環寬度為1.0793 mm、厚度為0.67 mm、開口尺寸為0.1219 mm，靠渦端活塞環寬度為1.0845 mm、厚度為0.66 mm，開口尺寸為0.1016 mm，所有尺寸均滿足圖樣要求。

g.油密封試驗。對油封內外側進行壓力差評價，無明顯壓降（如圖9），符合要求。

圖9 油封密封測試

h. 增壓器油壓密封試驗測試。對增壓器各工況下油壓密封進行臺架測試（如圖10），耐久試驗過程中怠速工況下存在壓差超限值的情況（如圖11），怠速時催前負壓過大（渦輪背后壓力P3-中間體渦端壓力P4≥0.5 kPa，否則會有漏油風險）。

圖10 油壓密封試驗測試點

圖11 各工況壓力圖

2）故障分析結論。

結合增壓器相關零件的尺寸檢測及密封測試并結合臺架測試結果，怠速時催前負壓過大，造成渦端活塞環兩側壓差小于限值，是增壓器中間體與渦殼法蘭連接處漏油的主要原因[3]。

3 整改對策

根據試驗室現場布置情況，通過調整試驗室抽風系統的抽風閥開度與發動機排氣管位置來調節停機時催前壓力，從而達到調節怠速工況下催前壓力的目的。

通過對停機時催前壓力（kPa）進行調整并結合活塞環兩側壓差實測數據，臺架調整停機時催前壓力至-0.1 kPa時，活塞環兩側壓差滿足標準要求（如圖12）。

圖12 更改后活塞環兩側壓差圖

4 效果驗證

對臺架調整停機時催前壓力后進行臺架試驗，增壓器中間體無泄漏問題，增壓器拆解后法蘭面無漏油跡象（如圖13），整改有效[4]。

圖13 增壓器拆卸圖

5 結語

針對中間體漏油問題，通過對增壓器核心零部件的相關尺寸及氣密性進行檢測，并對動平衡等性能參數進行測量，初步排除零部件質量問題，結合漏油的位置及路徑分析，判斷為內外壓差超出標準要求造成的失效，通過對臺架實際使用情況進行增壓器內部及外部的壓力測試，鎖定故障原因為怠速時催前負壓過大，造成渦端活塞環兩側壓差小于限值，使增壓器中間體與渦殼法蘭連接處漏油。結合增壓器內部壓力實測數據，通過調節停機時催前壓力至-0.1 kPa，來解決由于怠速工況下催前壓力過高導致的漏油問題[5]。