某款發(fā)動機油氣分離器與缸蓋結(jié)合面滲油問題改進

陳麗霞，胡廣，喬彥超，尹建東

（寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336）

0 引言

發(fā)動機三漏問題為發(fā)動機高發(fā)問題，其中滲油問題不僅影響環(huán)境問題還存在安全隱患，本文對某款發(fā)動機油氣分離器與缸蓋結(jié)合面滲油的問題進行分析和改進。

1 問題描述

某款發(fā)動機在整車綜合耐久試驗中，發(fā)動機油氣分離器與缸蓋接合面出現(xiàn)滲油問題，共發(fā)生3例（如圖1）。

圖1 失效部位圖片

2 原因分析

1）故障分析。

a.力矩分析：現(xiàn)場對三臺故障車油氣分離器螺栓（如圖2位置）進行力矩確認，發(fā)現(xiàn)油氣分離器緊固螺栓拆解力矩均有明顯衰減問題（如表1）[1]。

表1 螺栓拆卸力矩 N·m

圖2 油氣分離器螺栓分布

小結(jié)：通過對比正常車輛螺栓力矩無明顯衰減，結(jié)合油氣分離器漏油位置，初步分析結(jié)合面滲油與螺栓力矩衰減相關(guān)。

b.缸蓋安裝面排查：表面無劃傷、無接刀痕，螺栓安裝位置無壓潰問題（如圖3）。

圖3 油氣分離器安裝面

缸蓋頂面平面度要求為0.02 mm，實測值為0.007 mm，螺紋孔位置度要求為0.4 mm，實測為0.087 mm（如圖4）。

圖4 檢測報告

小結(jié)：油氣分離器與缸蓋結(jié)合面滲油問題非缸蓋安裝面平面度不合格及其他外觀缺陷引起。

c.螺栓旋合校核：油氣分離器試裝過程中，未反饋螺栓打不緊或螺栓不易裝配、反松等問題[2]。

對油氣分離器安裝尺寸進行校核（如圖5），螺栓旋合長度為25-10.9=14.1 mm ＞12 mm（M6螺栓2倍公稱直徑）；螺栓與油氣分離器螺栓安裝孔間隙為0.64 mm，極限狀態(tài)下無干涉問題；螺栓安裝后到孔底的距離為4.4 mm，無干涉問題；螺栓有效螺紋到孔攻深最小距離T =0.35 mm，無干涉問題。

圖5 螺栓旋合圖示

小結(jié)：油氣分離器與缸蓋結(jié)合面滲油問題非螺栓旋合長度不夠引起[3]。

d.使用環(huán)境：溫度場測試，瞬時最高溫度為101 ℃，持續(xù)工作溫度為89℃（如圖6）。

圖6 機艙溫度實測數(shù)據(jù)

油氣分離器材料為PA66-GF30， 密封條材料為FKM，兩種材料均能耐150 ℃持續(xù)高溫在，可耐180℃的瞬時高溫。

小結(jié)：油氣分離器與缸蓋結(jié)合面滲油問題非環(huán)境溫度高引起[4]。

e.密封膠圈：密封膠圈表面存在油污，但膠圈本體無裂紋、氣孔等注塑缺陷（如圖7）。

圖7 密封圈圖片

f.油氣分離器：油氣分離器密封槽無裂紋等注塑缺陷，密封槽深度及寬度滿足他圖樣要求[5]；對泄漏件與不泄漏件進行對比，發(fā)現(xiàn)泄漏件塑料面有壓痕（如圖8），不泄漏件無壓痕（如圖9）。泄漏件螺栓法蘭面直接作用在塑料面上，塑料面有下沉現(xiàn)象。

圖8 泄漏件螺栓安裝面

圖9 未泄漏件螺栓安裝面

故障復(fù)現(xiàn)：對故障件進行水密檢測，按正常擰緊順序，10 N·m打緊螺栓，內(nèi)部充壓50 kPa，密封圈與工裝結(jié)合面有氣泡產(chǎn)生（如圖10）。

圖10 泄漏件試漏檢測

未泄漏件水密檢測，按正常擰緊順序打緊，內(nèi)部充壓50 kPa，結(jié)合面無氣泡產(chǎn)生（如圖11）[6]。

圖11 未泄漏件試漏檢測

g.面壓檢測：對故障件進行面壓檢測（如圖12），在泄漏位置面壓較低，不利于密封。

圖12 泄漏件面壓測試

小結(jié)：根據(jù)對泄漏件與不泄漏件進行對比，發(fā)現(xiàn)泄漏件塑料面有壓痕，結(jié)合試漏結(jié)果及面壓測試結(jié)果初步確定本次故障與油氣分離器螺栓安裝面結(jié)構(gòu)強相關(guān)。

h.故障鎖定：根據(jù)螺栓力矩衰減及螺栓安裝面存在壓痕問題，對螺栓配合結(jié)構(gòu)進行分析；按圖樣排查（如圖13）襯套高度與塑料面高度（-0.2 ～+0.1 mm），存在襯套面低于塑料法蘭問題。

圖13 螺栓過孔

小結(jié)：當襯套高度低于塑料法蘭面時，螺栓法蘭與油氣分離器本體塑料擰緊配合，螺栓將安裝面擠壓變形，導(dǎo)致螺栓力矩衰減，安裝面面壓較低，密封失效。

3 整改對策

調(diào)整油氣分離器襯套凸出量，凸出尺寸由（-0.2 ～+0.1）mm 調(diào) 整 為（0～+0.2）mm，保證襯套高于塑料法蘭與螺栓進行配合（如圖14）。

圖14 更改后螺栓過孔

4 效果驗證

對整改后產(chǎn)品進行面壓檢測（如圖15），面壓均勻無異常，螺栓安裝面無明顯壓痕（如圖16）[7]。

圖15 整改后產(chǎn)品面壓結(jié)果

圖16 擰緊后螺栓安裝面對比

對更改產(chǎn)品進行耐久驗證，整車VPT耐久試驗8 萬km，油氣分離器無滲油，對力矩進行校核，無力矩衰減等異常（如圖17），試驗證實整改是有效的。

圖17 螺栓力矩檢測

5 結(jié)語

通過對本次故障的分析及改進過程，對故障原因分析明確，通過面壓和對比試驗等方法有效識別差異點，針對差異點進行尺寸校核和失效原理分析，確定故障原因，本文通過改善螺栓擰緊配合結(jié)構(gòu)，改善擠壓變形問題，提高螺栓擰緊可靠性，解決了螺栓力矩衰減問題，最終解決了結(jié)合面滲油問題。