汽車通氣裝置設(shè)計

李紅超

摘 要：在汽車上擁有密閉箱體的總成漏油、進(jìn)水是常見的質(zhì)量問題之一，它不僅污染了車輛和環(huán)境，造成油料的損失、變質(zhì)，嚴(yán)重時還會影響內(nèi)部零件的正常工作。本文針對國內(nèi)某款SUV車型開發(fā)過程中遇到的分動器總成漏油、進(jìn)水等問題，詳細(xì)的闡述了汽車通氣裝置設(shè)計的重要性，并對常閉式通氣塞、通氣管及某新型通氣塞設(shè)計時遇到的問題進(jìn)行整改，最終成功解決分動器總成漏油進(jìn)水問題。

關(guān)鍵詞：漏油;常閉式通氣塞;通氣管;擋油隔板

隨著車輛正常行駛，驅(qū)動橋、變速器、分動器等密閉箱體內(nèi)機(jī)械零件運轉(zhuǎn)，不斷有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去，使?jié)櫥蜏囟壬撸瑫r也使?jié)櫥妥兿?，降低潤滑性能，封閉箱體內(nèi)的氣壓也隨之升高，若不能及時消除壓力，將造成潤滑油從殼體結(jié)合面或密封件的縫隙處滲漏出去[1]，通氣裝置的作用就是保證箱體內(nèi)氣壓在設(shè)計范圍內(nèi)，與外界進(jìn)行氣體交互以降低箱體溫度，同時隔絕外界環(huán)境造成的有害影響（比如水、灰塵、污物等侵入箱體），避免部件出現(xiàn)過早失效的情況，從而延長產(chǎn)品使用壽命[2]。

1 問題描述及故障件分析

某款SUV車型為規(guī)避設(shè)計風(fēng)險采用國外成熟分動器產(chǎn)品，但在整車耐久試驗時，分動器輸出軸油封處仍出現(xiàn)漏油問題。

經(jīng)對故障件拆解發(fā)現(xiàn)其通氣裝置出現(xiàn)堵塞。此款分動器采用的通氣結(jié)構(gòu)為常閉式鋼球通氣塞。常閉型鋼球通氣塞開啟工作壓力為0.5×104Pa～1.0×104Pa[3]，當(dāng)內(nèi)腔氣壓高于開啟壓力時，則頂開鋼球，氣體從內(nèi)腔流出到大氣中，當(dāng)內(nèi)腔壓力小于開啟壓力時，鋼球受彈簧的彈力壓住塞體端面，阻止外界空氣、灰塵和水進(jìn)入總成內(nèi)腔。經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)在鋼球與塞體接觸區(qū)域出現(xiàn)大量油泥，灰塵與油氣在接觸區(qū)域交匯形成油泥嚴(yán)重阻塞通氣塞，在車輛運行過程中，由于機(jī)械件運轉(zhuǎn)摩擦產(chǎn)生熱量，使箱體內(nèi)氣壓升高，當(dāng)壓力超過油封所能承受的壓力時則出現(xiàn)漏油。

針對此問題制定解決方案，將鋼球與彈簧除去，使通氣塞變成常開式，保證總成內(nèi)、外的氣壓一致，并始終處于常壓狀態(tài)，避免油壓升高造成漏油。與常閉式通氣閥相比，常開式通氣閥通氣量大，可將油氣順利排出，避免形成油泥，堵塞通氣塞。

將裝配有改良后通氣裝置的分動器搭載于車輛上進(jìn)行驗證，但在試驗進(jìn)行中車輛出現(xiàn)全油門坡道行駛分動器異響同時車輛有明顯闖動現(xiàn)象，經(jīng)對故障件拆解發(fā)現(xiàn)分動器出現(xiàn)嚴(yán)重進(jìn)水，致使?jié)櫥统霈F(xiàn)變質(zhì)。

當(dāng)車輛涉水時，油溫較高的箱體遇水冷卻，使箱體內(nèi)形成負(fù)壓，此時當(dāng)通氣裝置完全進(jìn)入水面以下，形成水倒吸到箱體內(nèi)，潤滑油出現(xiàn)變質(zhì)，潤滑油變質(zhì)后當(dāng)車輛運行在全油門爬坡的高負(fù)荷的工況下，分動器內(nèi)零件運行環(huán)境急劇惡化，從而引起異響和動力傳輸不平穩(wěn)的現(xiàn)象[4]。

在SUV車型中，涉水能力作為一項重要的性能指標(biāo)被予以重視，此款SUV車型涉水要求更高達(dá)700mm，在如此高的要求下，分動器的通氣裝置完全浸沒于水中。

2 方案制定及問題整改

針對此問題我們制定兩種解決方案介紹如下：

方案一：延長通氣管將其開口位置布置在高出涉水要求30mm處并設(shè)置180°折彎，以避免出現(xiàn)水自然流入。

通氣管作為提升車輛涉水能力最簡單的方案被大量SUV車型采用，通氣管內(nèi)端與減速器或驅(qū)動橋的腔體相連，外端與大氣相同，腔體內(nèi)外通過管路相聯(lián)通，腔體內(nèi)外氣體通過管路進(jìn)行交會，時刻保持腔體內(nèi)壓力與大氣壓力相同，為避免塵土進(jìn)入，其開口位置常設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)或車輛輪眉上緣。

進(jìn)過對管路走向的布置及分析，發(fā)現(xiàn)此款SUV分動器周邊無合適區(qū)域供通氣管布置及固定，周邊零件已為工裝樣件更改成本較高，故此方案只可作為后續(xù)改款車型開發(fā)的技術(shù)儲備，不能作為解決當(dāng)前問題的途徑。

方案二：對原開放式通氣塞進(jìn)行優(yōu)化，采用某新型動力系統(tǒng)防水透氣產(chǎn)品。

某新型通氣塞為具備壓力平衡及防污染能力的防水透氣產(chǎn)品，采用聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜技術(shù)和集成式初濾技術(shù)結(jié)合而成，封裝在黑色的模制外殼中。

聚四氟乙烯薄膜具有選擇透過性，可以允許分子顆粒較小的氣體順利通過以保證內(nèi)外氣壓恒定，而分子顆粒較大的水、油液、塵土等物質(zhì)的顆粒則被阻擋，從而防止箱體內(nèi)油液泄漏和環(huán)境中水、灰塵等污物浸入。

雖然新型通氣塞具有很多優(yōu)良的特性但其產(chǎn)品的聚四氟乙烯薄膜材料耐油性較差，受到大量油液侵襲時，性能受到影響，為驗證是否會有油液侵入的風(fēng)險需制作樣件驗證。

驗證方案介紹如下：將橡膠管更換為透明塑料管，并加入一段白棉，通過白棉顏色的變化以便直觀快速的察覺是否有油液侵入。通過車輛的搭載以驗證，通過試驗表明車輛在運行過程中，新型通氣塞有油液侵入的情況。

參考標(biāo)桿車型設(shè)計方案對問題分動器進(jìn)行優(yōu)化，增加擋油隔板以避免油液直接飛濺到通氣裝置入口處，在擋油板上設(shè)計合適的開口方向以避開飛濺的油液，并在擋油板下端同時設(shè)置開口，以便偶爾進(jìn)入的油液順利排出，避免油液在隔離的空間內(nèi)累積。

將方案二制作樣件，并裝配于車輛上進(jìn)行驗證，在整個試驗過程中定期查看，未發(fā)生漏油問題，試驗完成后對試驗樣件進(jìn)行拆解，潤滑油未發(fā)生變質(zhì)，分動器狀態(tài)良好。

3 結(jié)論

通氣裝置如果設(shè)計的不合理，會造成自身的漏油，所以通氣裝置的設(shè)計也是傳動部件設(shè)計中一個不可忽視的問題。在整車開發(fā)過程中，應(yīng)綜合考慮各總成零部件運行環(huán)境及整車涉水要求，并以此為依據(jù)設(shè)計通氣裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈昌娟.驅(qū)動橋通氣裝置的設(shè)計[J].汽車與配件，上海，1996（05）：13.

[2]周欽松.一種新型通氣塞的研制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（23）：47.

[3]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.QC/T412-1999.鋼球式通氣塞[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999：589.

[4]饒輝章，倪計民.車用發(fā)動機(jī)在涉水條件下的性能研究[J].車用發(fā)動機(jī)，2009（02）：63.