某柴油發動機缸蓋護罩漏油原因分析及驗證方法

梁敏臣,李 雷

（安徽江淮汽車集團股份有限公司,合肥 230601）

0 前言

缸蓋護罩作為汽車發動機的一個基本零部件，其基本作用是遮蓋并密封氣缸蓋，將機油保持在缸蓋內部，同時將污垢、濕氣等污染物隔離在外部。但當缸蓋護罩與缸蓋之間出現滲漏機油時：輕則污染發動機表面及外圍附件；重則會導致機油消耗增加，縮短換油里程或導致機油不足影響發動機性能甚至滲漏出的油污污染發動機相關傳感器導致傳感器失靈造成發動機工作異常。

本文通過對可能導致發動機缸蓋護罩漏油的幾大方面原因入手，逐步深入分析導致故障產生的根本原因，并制定相應的措施；最后通過制定專門的考核試驗進行驗證；最終解決了缸蓋護罩漏油的故障。本次整改故障為以后柴油機的設計及試驗驗證積累了一定的經驗。

1 故障描述

某柴油發動機投入市場以來陸續接到缸蓋護罩漏油的反饋，具體漏油部位為缸蓋護罩拐角處與缸蓋之間如圖1所示。

圖1

2 原因分析

根據FTA故障樹從結構，材料，裝配工藝及配合設計等方面進行排查，發現材料壓縮率不合格，配合零部件公差設計不合理以及缸蓋護罩固定螺栓間距過大等因素導致缸蓋護罩密封圈壓緊力不足從而影響到缸蓋護罩的密封效果。

2.1 零部件尺寸問題

與缸蓋護罩密封圈相關聯的零部件有三個，分別是缸蓋護罩、缸蓋和凸輪軸蓋。其中凸輪軸蓋密封區域尺寸未標注公差及粗糙度，廠家目前實際控制公差按GB/T6414-CT7，即公差為±0.5（圖2），且實物測量的尺寸普遍偏下差極限，導致實際密封圈壓縮率偏低。

圖2

2.2 缸蓋護罩固定螺栓設計不合理

缸蓋護罩打緊螺栓為M8，螺栓之間間距理論為80mm～120mm。目前發動機前后端由于空間及結構限制，安裝距離為175mm，存在密封圈壓緊力不足的風險。

圖3

圖4

2.3 總結

通過上述分析可以得出導致缸蓋護罩密封不良的主要因素為：（1）密封圈永久變形量大于設計指標；（2）凸輪軸蓋密封區域尺寸偏公差下限；（3）缸蓋護罩固定螺栓距離較長導致密封圈壓緊力不足。

3 整改方案

（1）嚴格要求凸輪軸蓋及密封圈廠家按照圖紙尺寸生產，同時增加凸輪軸蓋尺寸公差要求；（2）優化密封圈結構及材料，增加密封圈帶尺寸，防止安裝時密封帶塌陷及減小密封圈的永久變形量；（3）由于結構局限無法優化螺栓間距，擬增加兩螺栓間密封帶涂膠工藝，在缸蓋護罩密封圈安裝槽內，及密封圈上均進行涂膠，防止油氣滲漏。

4 試驗驗證

為了驗證整改后缸蓋護罩在極端條件下的密封效果，特制訂如下試驗條件：

（1）由于在高油溫條件下橡膠密封圈更易出現老化、失效故障，因此試驗過程中主油道溫度控制在135℃～140℃之間；（2）曲軸箱壓力的增大會加劇缸蓋護罩密封圈滲漏風險，因此將曲軸箱壓力增大到耐久最大限值3kpa兩倍，不小于6kpa。控制方式：先采用將現有工況活塞漏氣量增大到時測值的兩倍，如果達不到≥6kpa要求，采用減小空濾進氣口截面積增大進氣負壓方式，直至曲軸箱壓力≥6kpa；（3）針對振動不同因素，在臺架無法實現整車振動，退而求其次，采用缸蓋護罩與缸體相對振動最大的工況點進行試驗。

缸蓋護罩與缸蓋相對位移測量方法：a、布置兩個位移傳感器，分布測量缸蓋護罩和缸蓋的位移量；b、發動機從怠速緩慢過渡到額定轉速，時間為90S，整個過程油門始終全開；c、通過測得的缸蓋護罩與缸蓋的位移量，找出兩者相對位移最大點（如圖5）；

圖5

結合特定的試驗條件及缸蓋護罩與缸蓋相對位移的測量結果制訂出試驗工況如下表：

表1 缸蓋護罩漏油試驗工況

備注：工況1與工況2之間變換時間為30秒。

試驗過程中缸蓋護罩密封良好，未出現滲漏故障；拆解發動機時缸蓋護罩固定螺栓扭矩均在標準范圍內、未出現異常衰減，密封圈狀態良好、未出現破損滲漏故障，密封膠涂抹均勻、密封效果良好。

5 結論

（1）缸蓋護罩密封失效不僅和密封圈老化破損等有關，而且密封圈的壓縮率及壓緊力對密封效果有著至關重要的影響；而影響密封圈壓緊力及壓縮率又包括相關零部件的配合公差、設計布局及固定扭矩等；（2）通過優化相關零部件公差及密封圈材料，同時調整相關裝配工藝，提高了缸蓋護罩的密封效果及密封可靠性；（3）為了更充分、合理的驗證缸蓋護罩的密封效果，應有一個可靠的試驗測量及試驗工況。

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