某款發動機油氣分離器與缸蓋結合面滲油問題改進

陳麗霞，胡廣，喬彥超，尹建東

（寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336）

0 引言

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

1 問題描述

某款發動機在整車綜合耐久試驗中，發動機油氣分離器與缸蓋接合面出現滲油問題，共發生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，發現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：通過對比正常車輛螺栓力矩無明顯衰減，結合油氣分離器漏油位置，初步分析結合面滲油與螺栓力矩衰減相關。

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

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

圖6 機艙溫度實測數據

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 ℃持續高溫在，可耐180℃的瞬時高溫。

小結：油氣分離器與缸蓋結合面滲油問題非環境溫度高引起[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，發現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

故障復現：對故障件進行水密檢測，按正常擰緊順序，10 N·m打緊螺栓，內部充壓50 kPa，密封圈與工裝結合面有氣泡產生（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，內部充壓50 kPa，結合面無氣泡產生（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：根據對泄漏件與不泄漏件進行對比，發現泄漏件塑料面有壓痕，結合試漏結果及面壓測試結果初步確定本次故障與油氣分離器螺栓安裝面結構強相關。

h.故障鎖定：根據螺栓力矩衰減及螺栓安裝面存在壓痕問題，對螺栓配合結構進行分析；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：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，導致螺栓力矩衰減，安裝面面壓較低，密封失效。

3 整改對策

調整油氣分離器襯套凸出量，凸出尺寸由（-0.2 ～+0.1）mm 調 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 整改后產品面壓結果

圖16 擰緊后螺栓安裝面對比

對更改產品進行耐久驗證，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構，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，最終解決了結合面滲油問題。