發動機缸體和缸蓋結合面滲油實例分析

常雪嵩，趙達，周瑤，李連豹，韋虹，李軍，王瑞平,2

(1.寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江寧波 315336；2.浙江吉利羅佑發動機有限公司，浙江寧波 315800)

0 引言

發動機漏機油問題危害很大，既影響發動機清潔度，增加機油消耗，又污染環境，必須予以重視和解決[1]。滲油與漏油不同，具有現象不明顯、顯現周期長和難排查等特點，其中缸體-缸蓋結合面處滲油問題較常見。作為發動機制造的一項關鍵技術，在缸體、缸蓋生產線及裝配線上都設置了試漏崗位，可以及時分析和避免發動機總成出現滲油現象[2]，但滲油問題至今沒有有效的解決措施，尤其是兩結合面處滲油。作者以某款發動機缸體、缸蓋結合面處滲油為例，闡述解決兩結合面滲油問題的思路和方法。

1 問題闡述

圖1 缸蓋-缸體結合面結構示意圖

某發動機在進行400 h耐久試驗，運行至301 h時，發現缸蓋與缸體結合面回油孔位置出現滲油。圖1為缸蓋-缸體結合面結構示意圖，圖2為具體的滲油位置。

2 問題分析

針對出現的問題，對影響缸蓋、缸體滲油因素進行分析。影響缸蓋-缸體滲油的因素主要有缸體缸蓋密封面變形、缸蓋螺栓失效、氣缸蓋墊片變形。針對上述因素逐一進行分析。

2.1 缸體缸蓋密封面變形

對于缸體缸蓋密封面變形因素，通過對比該發動機試驗前后缸體缸蓋密封面的變形情況(數據見表1)，發現該款發動機在試驗后各密封面的平面度在合理波動范圍內，故排除缸體缸蓋密封面變形導致滲油因素。

表1缸體、缸蓋試驗前后密封面平面度mm

2.2 缸蓋螺栓失效

螺栓變形率也是影響缸蓋-缸體結合面滲油的因素。故作者對已進行400 h耐久該款發動機的缸蓋螺栓變形率進行了檢查，數據如表2所示。檢測數據顯示螺栓變形率離散性偏大，螺栓合格變形率范圍為(0.2～0.5)%，而實際測量變形率范圍為(0.137～0.729)%，有造成滲油的風險。故通過對螺栓變形率與裝配位置進行匹配，發現低變形率位置與滲油位置不重合，如圖3所示。所以缸蓋螺栓變形不是滲油的主要原因。

表2 400 h耐久缸蓋螺栓檢測表

圖3 漏油位置

螺栓變形率雖然不是導致滲油的主要原因，但可以進一步縮小螺栓變形率，使密封效果更佳。

2.3 氣缸蓋墊片變形

氣缸蓋墊片變形也會導致缸蓋缸體結合面滲油。

2.3.1 氣缸蓋墊片質量

從質量方面對氣缸墊墊片進行檢測。通過檢測發現缸墊尺寸檢測合格；材料和性能檢測合格；缸墊面壓測試壓力分布無異常。

2.3.2 氣缸蓋墊片設計

要減小兩結合面間的泄漏，就必須使接觸面最大限度地嵌合，提高密封面的接觸程度，增大接觸面積[3]。故將該發動機的氣缸墊與豐田的某款發動機進行對標。從圖4可以看出：該缸墊屈服強度低于對標缸墊的屈服強度，豐田使用缸墊材料力學性能要大大好于該缸墊使用材料。在相同設計參數下，豐田材料密封效果好于國產材料。同時，對缸墊結構尺寸、面壓測試壓力分布進行了檢測，均在正常范圍內。

圖4 材料對比報告

根據對比兩款發動機的回油道凸筋結構，從圖5和表3可以看出：回油道滲油位置，豐田缸墊凸筋結構與現使用缸墊凸筋結構有較大差異，當前樣件筋高大于豐田樣件，筋寬小于豐田樣件 。當前樣件筋結構分布與豐田樣件有差異，更合理的分布將利于工作中的缸墊密封。

圖5 缸墊突筋結構

表3回油道突筋結構對比mm

2.4 缸體缸蓋回油道位置積油

根據計算排查，目前設計中缸體缸蓋結合面回油道內存在可能積油凸臺位置。積油位置有產生滲油風險。圖6顯示了缸蓋回油道和凸臺積油位置。

圖6 缸蓋回油道、凸臺積油位置

經分析計算，缸蓋回油道孔由φ15 mm調整為φ12.2 mm，滿足回油要求。

3 解決措施

根據以上分析，對以下方面進行改進：

(1)缸蓋螺栓光桿直徑由φ11 mm調整為φ10 mm，螺栓擰緊方式由30 N·m+170°調整為30 N·m+90°+70°。

(2)缸墊選用自帶涂層進口板材。

(3)缸墊凸筋結構優化。

(4)缸蓋回油道孔由φ15 mm調整為φ12.2 mm。

4 結論

在任何結合面處，保證密封的4個要素[4]是：(1)直線性、不平度、光滑度、清潔度及密封面形狀設計等在內的結合表面的狀況；(2)密封介質的狀況，包括密封墊的結構設計和材料的質量、密封膠的選配及質量；(3)緊固力的大小和分布；(4)裝配質量。除以上4個要素外，兩結合面滲油時，還應考慮存油結構及外力影響等。

檢測兩結合面滲油時，可以通過各種方法來觀察，比如：面壓試驗；在機油中加入熒光劑，觀察滲油狀況；螺栓擰緊后做標記，觀察滲油處的螺栓松動情況等。同時，對標分析也是解決滲油難題的有效途徑。

參考文獻:

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