發動機密封圈失效分析及解決辦法

摘 要：發動機的密封圈是確保發動機缸體嚴密性的重要元件，對于保障發動機正常工作有著重大意義。對發動機密封圈失效原因進行分析有助于發現問題所在，有助于制定合理的預防方案和措施加以解決。另一方面，失效原因還能夠幫助客戶或者生產商改進生產技術，從而推動汽車行業的整體發展。有鑒于此，本文將立足于分析密封圈的失效原因，并據此探究合理的解決方法。

關鍵詞：汽車發動機;密封圈;橡膠開裂;失效原因;解決措施

實踐中，汽車在運行過程中經常會出現密封圈失效的問題，導致發動機內的潤滑油泄露并產生一系列連鎖反應，引發制動失效、燃油泄露乃至轉向卡住等重大安全隱患。可見，要評價一個發動機的質量好壞和技術水平高低，就必須要關注其中的密封圈的性能。易言之，密封圈性能好，能夠確保發動機密封性滿足使用要求，該發動機的質量就十分可靠。實際上，這也是每一位汽車工程師終身奮斗的目標，是故，研究發動機密封圈的失效原因和解決方法有十分重大的現實價值。

1 密封圈的密封原理

市面上最為常見的汽車發動機密封圈是“O型密封圈”，該種類型密封圈的形狀是圓形，是一種能夠產生自動的雙向作用的密封元件，密封性能優秀[1]。并且，從工作原理上看，此種密封圈是一種擠壓式的密封圈，即借助密封圈的彈性實現缸體蓋罩之間的接合，密封圈接觸面的接觸壓力要大于發動機內被密封介質的壓力，通過這種原理來確保內部介質不發生泄露。在具體安裝該類型的密封圈時，其縱向或者橫向的最初壓縮量對其促使的密封能力有著十分關鍵的決定作用，要高度重視和關注這一點。系統壓力在密封圈上作用而產生的力實際就是密封圈全部的密封力。這一密封力會伴隨著系統壓力的增加而持續加大。通過壓力的作用，密封圈的形狀相似于表面張力非常高的液體，即壓力能夠朝著其他各個方向等值傳輸。

2 密封圈的失效原因

通常而言，導致密封圈失效的原因無非有以下五種，一為密封圈老化;二為密封圈過度磨損;三為密封圈存在劃傷問題;四為密封圈部分或整體變形;五為密封圈區域開裂。

2.1密封圈老化、開裂

毋庸置疑，不論何種類型，何種質量的密封圈經過長期使用都會出現一定的老化問題。但整體來看，材料的選擇尤為重要。較好的原材料所制作的密封圈的使用壽命更長，老化速度也就相對較慢，有著更好的耐老化性和耐高溫性，其擴張強度、抗撕裂強度以及伸長率都比質量較低的原材料制作的密封圈好。然而，在現實中，許多密封圈生產商為降低生產成本，追求最大化的利潤，經常使用各種成本較低、質量較次的橡膠來生產密封圈，這在一定程度上加速了密封圈的老化問題。而且由于市場上各種類型的密封圈種類繁多，質量參差不齊，市場競爭壓力巨大，許多企業為占據市場份額而不得不使用質量較差的材料以獲取成本優勢，這也在某種程度上促就了汽車密封圈開裂的問題，而密封圈老化或者開裂必然會導致其逐步失效。

2.2密封圈過度磨損、劃傷或變形

過度的磨損也是密封圈經常失效的一個原因。過度磨損一般不是密封圈的原材料所導致的，而是汽車過度使用、發動機超常工作所產生。實踐中，許多客戶都不注重保養自己的汽車，經常要開到幾萬公里或者等到汽車徹底無法啟動時才會去保養汽車，這顯然會導致汽車發動機密封圈過度磨損的問題。并且，由于發動機制造技術的不同，部分發動機的制造水平并不高，可能存在一定的精度誤差，密封圈承受著缸體的壓力，汽車發動機的長期、高強度工作還會劃傷密封圈或者導致密封圈變形，影響密封圈的密封效能，進而使得發動機內部介質泄露出來，影響發動機的正常工作乃至汽車的行車安全。

3 解決密封圈失效的對策

3.1選擇質量較好的材料

如上所述，原材料的選擇與密封圈的性能、使用壽命有著非常密切的關系。在實際生產過程中，生產商應選擇質量較好的橡膠材料來制作密封圈。具體而言，一方面，密封圈不僅要能夠充分地抵御發動機內部介質如機油、燃油的腐蝕和溶脹，而且還應當具備良好的耐磨性能、彈性、硬度以及壓縮變形能力。例如，某種型號的發動機的正時鏈條蓋覆蓋了發動機的機油泵、水泵渦室，此時密封圈不僅要密封機油，而且還必須要密封冷卻質[2]，要想確保密封圈完成這一目標，理應選擇氫化丁腈橡膠作為密封圈的原材料，如果生產商選擇使用丁腈橡膠，則由該種材料制成的密封圈會在接觸機油后發生體積膨脹問題，就難以再正常地裝配到密封圈的圈槽中[3]，質言之，此種類型的密封圈無法使用。

3.2準確計算密封參數

首先，要設定合理的壓縮率，范圍應控制在8%到30%的范圍之內[4];其次，要設定科學的充填率，確保密封圈充填完整。例如，某種型號的增壓式發動機在經歷637小時的臺架耐久實驗之后，在拆解機油的冷卻轉接頭時，可以清楚地觀察到該發動機的密封圈已經出現磨損和膠體融化的問題。經過仔細分析和計算，發現是因為該密封圈的填充率和壓縮率偏大導致的問題，從而使得發動機缸體裝配后產生了較大的接觸應力，從而出現了溶膠問題。對此，必須重新更正壓縮率和填充率，根據發動機結構設計密封圈的結構和尺寸，驗證尺寸設計的合理性[5]。另外，還必須正確使用和安裝密封圈，滿足密封圈的工作環境和工作要求，保證其性能的正常發揮。

4 結語

總之，導致密封圈失效的原因是多方面的，既有密封圈材質的問題，也有發動機結構和設計的問題，在具體的生產過程中，要高度注意選擇更為合適、質量更好的材料，并依據發動機的結構和設計特點設定合理的壓縮率和填充率，為密封圈性能的發揮提供一個可靠的環境，切實地保障發動機內部的嚴密性，從整體上促進發動機制造水平的穩步提升。

參考文獻：

[1]吳勇斌.某發動機端蓋密封圈復合沖模的改進[J].內燃機與配件，2018（05）：103-105.

[2]黃顯淞，雷莉，韋玉昆.發動機密封圈失效分析及解決[J].裝備制造技術，2017（11）：202-204.

[3]謝孟愷，張建波，樸學奎，顏顏.民用飛機液壓發動機驅動泵密封圈與發動機短艙熱兼容性分析[J].科技信息，2012（32）：653-654.

[4]張紅瑞，郭振東，戴洪江.奧迪發動機噴油器密封圈損壞引發的冷起動困難[J].汽車技術，2005（01）：46.

[5]余英.O形橡膠密封圈在發動機缸體堵漏修復中的應用[J].工程機械，1993（03）：38-40.

作者簡介：

陳思東（1991-），男，漢，廣東揭陽人，本科，助理工程師，研究方向：高分子材料，橡膠、彈性體材料配方設計開發及材料性能檢測分析。

（廣東天誠密封件股份有限公司，廣東 揭陽522000）