沿海鹽霧環境共軌系統適應可靠性試驗方法研究

朱東祥，鞠衛華，嚴 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

沿海或近海地區的大氣中都充滿著鹽霧，一方面鹽霧會破壞金屬保護層，造成共軌系統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中，遇上惡劣天氣或者過濾器失效，難免會有水雜質進入燃油，進而引起共軌系統零部件腐蝕磨損，會影響共軌系統的可靠性，發生故障。因此，自主共軌系統有必要進行沿海鹽霧環境可靠性試驗方法研究，建立相應的試驗方法，從而來考核和改善共軌系統零部件材料及防護層抗鹽霧腐蝕能力，提高其環境適應性。

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

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腐蝕，鹽霧對金屬的腐蝕是以電化學方式進行的，腐蝕機理基于原電池腐蝕[1]。

目前，國內對于共軌系統鹽霧腐蝕研究很少，而同行業的一些國外企業又對外密不透風，所以必須依靠自身研究，建立自己的鹽霧環境適應可靠性試驗方法。我們調研了一些國內外知名汽車企業對于一些汽車零部件的鹽霧試驗方法，見表1。

圖1 鹽霧試驗系統示意圖

表1 國內外部分知名汽車企業汽車零部件的鹽霧試驗方法

同時分析了一些鹽霧試驗標準中的試驗方法，比較發現中性鹽霧試驗主要適用于金屬及其合金、金屬覆蓋層等；同時發現復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真實的腐蝕環境，更能檢驗共軌系統的真實腐蝕狀態；另外，從表1 可以看出，通用、日產、上汽等汽車企業都是采用復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合鹽霧試驗方法對自主共軌系統進行試驗。

圖2 鹽霧試驗箱實物圖

1.2 鹽霧試驗系統

圖1 為鹽霧試驗系統示意圖，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”條件下的循環加速腐蝕試驗》標準中的方法B，適當地延長中性鹽霧試驗階段時長，中性復合鹽霧試驗方案循環過程如圖3 所示。試驗中試樣原則上應放平，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。試驗周期數根據零件的腐蝕程度而定，試驗周期數定為4，即4 個循環（4 天），96 h。

1.4 試驗結果分析

由圖4 中可以看出，共軌泵表面腐蝕較為嚴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，但是表面經過噴丸處理，鹽霧很難對其進行腐蝕破壞；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，表面經過氧化發黑處理，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，從而腐蝕內部。另外，共軌管跟柱塞體相似，材料是20CrMo，表面經過氧化發黑處理，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 中性復合鹽霧試驗前后油量對比發現，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部部件。

2 燃油摻水雜質（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：轉速—1 000 r/min，軌壓—1 600 bar，噴油脈寬—1 500 μs；

圖3 中性復合鹽霧試驗循環過程

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致校泵油中加入的水溶液水分蒸發，隔兩天更換試驗油。總共運行5 天，即運行30 h，停止試驗，然后再靜置兩天，之后再進行檢測。

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 試驗結果分析

從圖5～圖8 可以看出，噴 油器燃油摻水雜質（含鹽）試驗前后的開啟壓力、動態回油量變化不大，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太大變化。

燃油摻水雜質（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 %，噴油器拆檢結果良好，沒有明顯磨損。

3 結束語

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

2）自主共軌系統完成了96 h 的中性復合鹽霧試驗，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生了腐蝕破壞現象。

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

4）自主共軌系統對沿海鹽霧環境具有較好的適應性。

[1]田永,韋俊.汽車金屬零件循環鹽霧試驗標準概述[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.鹽霧試驗技術現狀[J].合成材料老化與應用, 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”條件下的循環加速腐蝕試驗[S].