某柴油发动机缸盖护罩漏油原因分析及验证方法

梁敏臣,李 雷

（安徽江淮汽车集团股份有限公司,合肥 230601）

0 前言

缸盖护罩作为汽车发动机的一个基本零部件，其基本作用是遮盖并密封气缸盖，将机油保持在缸盖内部，同时将污垢、湿气等污染物隔离在外部。但当缸盖护罩与缸盖之间出现渗漏机油时：轻则污染发动机表面及外围附件；重则会导致机油消耗增加，缩短换油里程或导致机油不足影响发动机性能甚至渗漏出的油污污染发动机相关传感器导致传感器失灵造成发动机工作异常。

本文通过对可能导致发动机缸盖护罩漏油的几大方面原因入手，逐步深入分析导致故障产生的根本原因，并制定相应的措施；最后通过制定专门的考核试验进行验证；最终解决了缸盖护罩漏油的故障。本次整改故障为以后柴油机的设计及试验验证积累了一定的经验。

1 故障描述

某柴油发动机投入市场以来陆续接到缸盖护罩漏油的反馈，具体漏油部位为缸盖护罩拐角处与缸盖之间如图1所示。

图1

2 原因分析

根据FTA故障树从结构，材料，装配工艺及配合设计等方面进行排查，发现材料压缩率不合格，配合零部件公差设计不合理以及缸盖护罩固定螺栓间距过大等因素导致缸盖护罩密封圈压紧力不足从而影响到缸盖护罩的密封效果。

2.1 零部件尺寸问题

与缸盖护罩密封圈相关联的零部件有三个，分别是缸盖护罩、缸盖和凸轮轴盖。其中凸轮轴盖密封区域尺寸未标注公差及粗糙度，厂家目前实际控制公差按GB/T6414-CT7，即公差为±0.5（图2），且实物测量的尺寸普遍偏下差极限，导致实际密封圈压缩率偏低。

图2

2.2 缸盖护罩固定螺栓设计不合理

缸盖护罩打紧螺栓为M8，螺栓之间间距理论为80mm～120mm。目前发动机前后端由于空间及结构限制，安装距离为175mm，存在密封圈压紧力不足的风险。

图3

图4

2.3 总结

通过上述分析可以得出导致缸盖护罩密封不良的主要因素为：（1）密封圈永久变形量大于设计指标；（2）凸轮轴盖密封区域尺寸偏公差下限；（3）缸盖护罩固定螺栓距离较长导致密封圈压紧力不足。

3 整改方案

（1）严格要求凸轮轴盖及密封圈厂家按照图纸尺寸生产，同时增加凸轮轴盖尺寸公差要求；（2）优化密封圈结构及材料，增加密封圈带尺寸，防止安装时密封带塌陷及减小密封圈的永久变形量；（3）由于结构局限无法优化螺栓间距，拟增加两螺栓间密封带涂胶工艺，在缸盖护罩密封圈安装槽内，及密封圈上均进行涂胶，防止油气渗漏。

4 试验验证

为了验证整改后缸盖护罩在极端条件下的密封效果，特制订如下试验条件：

（1）由于在高油温条件下橡胶密封圈更易出现老化、失效故障，因此试验过程中主油道温度控制在135℃～140℃之间；（2）曲轴箱压力的增大会加剧缸盖护罩密封圈渗漏风险，因此将曲轴箱压力增大到耐久最大限值3kpa两倍，不小于6kpa。控制方式：先采用将现有工况活塞漏气量增大到时测值的两倍，如果达不到≥6kpa要求，采用减小空滤进气口截面积增大进气负压方式，直至曲轴箱压力≥6kpa；（3）针对振动不同因素，在台架无法实现整车振动，退而求其次，采用缸盖护罩与缸体相对振动最大的工况点进行试验。

缸盖护罩与缸盖相对位移测量方法：a、布置两个位移传感器，分布测量缸盖护罩和缸盖的位移量；b、发动机从怠速缓慢过渡到额定转速，时间为90S，整个过程油门始终全开；c、通过测得的缸盖护罩与缸盖的位移量，找出两者相对位移最大点（如图5）；

图5

结合特定的试验条件及缸盖护罩与缸盖相对位移的测量结果制订出试验工况如下表：

表1 缸盖护罩漏油试验工况

备注：工况1与工况2之间变换时间为30秒。

试验过程中缸盖护罩密封良好，未出现渗漏故障；拆解发动机时缸盖护罩固定螺栓扭矩均在标准范围内、未出现异常衰减，密封圈状态良好、未出现破损渗漏故障，密封胶涂抹均匀、密封效果良好。

5 结论

（1）缸盖护罩密封失效不仅和密封圈老化破损等有关，而且密封圈的压缩率及压紧力对密封效果有着至关重要的影响；而影响密封圈压紧力及压缩率又包括相关零部件的配合公差、设计布局及固定扭矩等；（2）通过优化相关零部件公差及密封圈材料，同时调整相关装配工艺，提高了缸盖护罩的密封效果及密封可靠性；（3）为了更充分、合理的验证缸盖护罩的密封效果，应有一个可靠的试验测量及试验工况。

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