沿海鹽霧環(huán)境共軌系統(tǒng)適應(yīng)可靠性試驗方法研究

朱東祥，鞠衛(wèi)華，嚴(yán) 新，華 弢

（中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所，無錫 214063）

引言

沿?；蚪５貐^(qū)的大氣中都充滿著鹽霧，一方面鹽霧會破壞金屬保護(hù)層，造成共軌系統(tǒng)零部件表面腐蝕缺陷，影響外觀及使用性能；同時，鹽霧會溶解在水雜質(zhì)中，遇上惡劣天氣或者過濾器失效，難免會有水雜質(zhì)進(jìn)入燃油，進(jìn)而引起共軌系統(tǒng)零部件腐蝕磨損，會影響共軌系統(tǒng)的可靠性，發(fā)生故障。因此，自主共軌系統(tǒng)有必要進(jìn)行沿海鹽霧環(huán)境可靠性試驗方法研究，建立相應(yīng)的試驗方法，從而來考核和改善共軌系統(tǒng)零部件材料及防護(hù)層抗鹽霧腐蝕能力，提高其環(huán)境適應(yīng)性。

本文主要是對自主共軌系統(tǒng)沿海鹽霧環(huán)境適應(yīng)可靠性試驗方法進(jìn)行研究，確定了相應(yīng)的試驗方法，即采用外部鹽霧試驗和燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗，并進(jìn)行試驗驗證。結(jié)果表明我所自主共軌系統(tǒng)在沿海鹽霧環(huán)境有較好的適應(yīng)可靠性。

1 外部鹽霧試驗

1.1 鹽霧腐蝕原理與試驗方法

金屬腐蝕的絕大部分屬于電化學(xué)腐蝕，鹽霧對金屬的腐蝕是以電化學(xué)方式進(jìn)行的，腐蝕機理基于原電池腐蝕[1]。

目前，國內(nèi)對于共軌系統(tǒng)鹽霧腐蝕研究很少，而同行業(yè)的一些國外企業(yè)又對外密不透風(fēng)，所以必須依靠自身研究，建立自己的鹽霧環(huán)境適應(yīng)可靠性試驗方法。我們調(diào)研了一些國內(nèi)外知名汽車企業(yè)對于一些汽車零部件的鹽霧試驗方法，見表1。

圖1 鹽霧試驗系統(tǒng)示意圖

表1 國內(nèi)外部分知名汽車企業(yè)汽車零部件的鹽霧試驗方法

同時分析了一些鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)中的試驗方法，比較發(fā)現(xiàn)中性鹽霧試驗主要適用于金屬及其合金、金屬覆蓋層等；同時發(fā)現(xiàn)復(fù)合鹽霧試驗可以通過不同的溫度和濕度變化，更好地模擬共軌系統(tǒng)真實的腐蝕環(huán)境，更能檢驗共軌系統(tǒng)的真實腐蝕狀態(tài)；另外，從表1 可以看出，通用、日產(chǎn)、上汽等汽車企業(yè)都是采用復(fù)合鹽霧試驗來考核零部件的耐腐蝕能力，所以我們采用中性復(fù)合鹽霧試驗方法對自主共軌系統(tǒng)進(jìn)行試驗。

圖2 鹽霧試驗箱實物圖

1.2 鹽霧試驗系統(tǒng)

圖1 為鹽霧試驗系統(tǒng)示意圖，圖2 為鹽霧試驗箱實物圖。

1.3 鹽霧試驗方案

參考GB/T 24195—2009《金屬和合金的腐蝕 酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗》標(biāo)準(zhǔn)中的方法B，適當(dāng)?shù)匮娱L中性鹽霧試驗階段時長，中性復(fù)合鹽霧試驗方案循環(huán)過程如圖3 所示。試驗中試樣原則上應(yīng)放平，在鹽霧箱中被試表面與垂直方向成20± 5°，鹽霧收集面積為80 cm2[5]。整個循環(huán)周期分為中性鹽霧腐蝕、干燥保持、潮濕保持3 個階段，總時間為24 h。試驗周期數(shù)根據(jù)零件的腐蝕程度而定，試驗周期數(shù)定為4，即4 個循環(huán)（4 天），96 h。

1.4 試驗結(jié)果分析

由圖4 中可以看出，共軌泵表面腐蝕較為嚴(yán)重的部位集中在輸油泵、柱塞體以及用于連接固定的螺栓螺帽，泵體的腐蝕程度很小，這是因為泵體的材料是鑄鋁，但是表面經(jīng)過噴丸處理，鹽霧很難對其進(jìn)行腐蝕破壞；輸油泵材料是鑄鋁，表面是鍍鋅鈍化，而表面鍍鋅層易于鹽霧腐蝕；柱塞體材料是20CrMo，表面經(jīng)過氧化發(fā)黑處理，而表面氧化層是比較容易被鹽霧腐蝕破壞的；螺栓螺帽一般就是鐵的，表面鍍鋅處理，鹽霧容易腐蝕表面，從而腐蝕內(nèi)部。另外，共軌管跟柱塞體相似，材料是20CrMo，表面經(jīng)過氧化發(fā)黑處理，表面氧化層容易被鹽霧腐蝕破壞的，從而造成腐蝕加劇。而對于噴油器，表面腐蝕情況也不容樂觀，但是由于噴油器一般都是裝配在缸蓋里面，不會暴露在腐蝕環(huán)境中，所以，對于噴油器表面耐鹽霧腐蝕能力要求也不會太高。

共軌泵96 h 中性復(fù)合鹽霧試驗前后油量對比發(fā)現(xiàn)，共軌泵性能幾乎沒有受到鹽霧腐蝕的影響，由于腐蝕時間不長，鹽霧并沒有腐蝕到內(nèi)部部件。

2 燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗

2.1 試驗方法

1）模擬沿海海水成分，配比一定量的水溶液（含鹽），主要成分有：NaCl、MgCl2、CaCl2、MgSO4.7H2O、NaHCO3。在校泵油中添加1 %（體積比）配比好的水溶液；

2）主要試驗對象：EI3A 噴油器；

3）試驗工況：轉(zhuǎn)速—1 000 r/min，軌壓—1 600 bar，噴油脈寬—1 500 μs；

圖3 中性復(fù)合鹽霧試驗循環(huán)過程

圖4 試驗前后的共軌泵、共軌管以及噴油器

4）在可靠性試驗臺上每天運行6 h，靜置,考慮到長時間運行會導(dǎo)致校泵油中加入的水溶液水分蒸發(fā)，隔兩天更換試驗油?？偣策\行5 天，即運行30 h，停止試驗，然后再靜置兩天，之后再進(jìn)行檢測。

圖5 噴油器試驗前后開啟壓力對比

圖6 噴油器試驗前后動態(tài)回油量對比

圖7 噴油器試驗前后主要工況噴油量對比

圖8 噴油器試驗前后主要工況噴油量均方差對比

表2 噴油器試驗后拆檢記錄

2.2 試驗結(jié)果分析

從圖5～圖8 可以看出，噴 油器燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗前后的開啟壓力、動態(tài)回油量變化不大，試驗后主要工況噴油量較試驗前略微有點變大，噴油器性能沒有出現(xiàn)太大變化。

燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗后，孔板密封性良好，試驗后噴油器主要拆檢項目，如控制閥座間隙、孔板進(jìn)回油流量、頸部密封性等，與試驗前都保持較好的一致性，試驗前后最大偏差不超過5 %，噴油器拆檢結(jié)果良好，沒有明顯磨損。

3 結(jié)束語

1）確定了自主共軌系統(tǒng)鹽霧環(huán)境適應(yīng)可靠性試驗方法，采用外部鹽霧試驗和燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗方法，并進(jìn)行試驗驗證。

2）自主共軌系統(tǒng)完成了96 h 的中性復(fù)合鹽霧試驗，性能影響不大，但是共軌泵、共軌管以及噴油器的表面由于鹽霧產(chǎn)生了腐蝕破壞現(xiàn)象。

3）自主噴油器完成了燃油摻水雜質(zhì)（含鹽）試驗，試驗前后主要拆檢項目，如控制閥座間隙、孔板進(jìn)回油流量、頸部密封等，都保持較好的一致性，噴油器拆檢結(jié)果良好，沒有明顯磨損。

4）自主共軌系統(tǒng)對沿海鹽霧環(huán)境具有較好的適應(yīng)性。

[1]田永,韋俊.汽車金屬零件循環(huán)鹽霧試驗標(biāo)準(zhǔn)概述[J].電鍍與涂飾,2012,8:43-47.

[2]龔劍.幾種腐蝕性試驗方法的對比研究[J].汽車工藝與材料, 2006,12:30-33.

[3]楊純兒.鹽霧試驗技術(shù)現(xiàn)狀[J].合成材料老化與應(yīng)用, 2010, 39(1):43-47.

[4]GB/T 10125—1997：人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗[S].

[5]GB/T 24195—2009：金屬和合金的腐蝕酸性鹽霧、“干燥”和“濕潤”條件下的循環(huán)加速腐蝕試驗[S].