发动机油底壳漏油问题分析与改进措施

孙 备 王翠芳

（焦作大学机电工程学院，河南 焦作454003）

油底壳是发动机润滑系统的重要组成部分，除了要满足润滑系统工作时最大循环油量，保证机油正常散热的要求，还要满足油底壳法兰面与缸体曲轴箱之间的密封要求，不允许漏油。油底壳的主要密封方式是橡胶垫片和硅平面密封胶密封。目前应用最为广泛的是硅平面密封胶密封，它具有耐油性好、涂装方便、能够填充较大不平度、能够承受胶接点之间的变形等优势，而且单台成本较低。

某小型发动机油底壳与缸体曲轴箱之间采用某品牌的硅密封胶，小批量(10台)试验过程中发现有6台发动机在排气侧，油底壳法兰与缸体接触处有渗油现象，由于发动机通过可靠性试验，排除设计问题，从发动机生产过程逐一排查，以寻找问题及解决措施。

1.故障分析

经过静态分析，此漏油发动机为卧式发动机，当发动机以倾斜60度安装于整车或发动机试验台架上时，润滑油会浸泡在油底壳和缸体曲轴箱结合面，增加漏油的风险，因此，发动机零部件和装配过程中的任何问题都可能导致漏油问题的出现，要对全过程进行综合的分析。

1.1 故障再现

随机取出此小批量发动机中的一台，在发动机润滑油中加入荧光剂，通过灯光照射，在发动机出现漏油迹象时能够及时发现，精确定位漏油处。将发动机安装于试验台架上，按照低速和高速的试验工况交替进行。当发动机运行2小时后，用灯光照射，发现油底壳与缸体结合面（排气侧）出现一条很细的亮线，说明此处出现漏油现象。

1.2 拧紧力矩检测

抽取本批次装配的发动机6台，用拧紧法测量油底壳螺栓拧紧力矩，规定拧紧力矩为10±1 Nm。表1为测量数据（单位Nm）。

表1 螺栓拧紧力矩统计表

经分析，所有螺栓拧紧力矩均符合要求,未见螺栓力矩衰减[1]。

1.3 零部件尺寸检测

随机抽取本批次未装配的缸体和油底壳6件，影响漏油的主要因素是平面度和表面粗糙度。经过检测，缸体结合面的表面粗糙度和平面度均符合要求；油底壳是铁板冲压而成，表面为喷漆处理，经过检测，粗糙度均符合要求，油底壳法兰平面度有轻微超差的情况。

1.4 硅密封胶的涂胶过程分析

此款发动机油底壳和缸体密封采用的是硅密封胶密封，硅密封胶是起密封作用的主要载体，它的正确使用对密封性起着关键作用，结合生产过程，我们研究了密封胶的物理特性和使用方法，找出问题所在[2]。

1.4.1 涂胶轨迹

此油底壳采用自动涂胶机涂胶，装配工艺对胶线的规定是胶线直径必须符合要求、胶线连续不允许中断、胶线必须位于密封带的中心位置。经过现场涂胶核查，涂胶机工作正常，所涂胶线各处均符合工艺要求。

1.4.2 表干时间

硅密封胶储存在密封的桶内，状态稳定呈膏状，一旦接触空气中的水分就会固化成一种坚韧的橡胶类固体材料[3]。因此，当胶挤出后，胶线从表皮开始慢慢向里固化，最终形成具有弹性的固体。该硅胶在23℃、50%相对湿度的大气中放置15分钟，便达到表面触摸干燥的程度。经过试验验证，在正常室温下，涂胶10分钟后用手轻轻触摸胶线，表面并未固化。工艺规定，硅胶涂到油底壳法兰面上10分钟内必须将油底壳安装到缸体下结合面，并按照规定拧紧螺栓力矩，避免表面固化，影响密封性能。

1.4.3 结合面清洁度要求

在漏油发动机拆机过程中，发现油底壳较容易地从缸体下结合面分离开，根据硅胶的物理性能，判定油底壳和缸体结合面清洁度较差，装配时未将缸体结合面防锈油清理干净。据调查，试验机装机时由于缸体较少，从缸体线经过清洗机清洗后直接转运到装配线进行整机装配，缸体下结合面没有涂防锈油。小批量生产的发动机由于缸体较多，下线后需要转运至仓库，为了防止生锈需在缸体表面喷防锈油。在生产时虽然用清洁布将防锈油清擦干净，但还是会有少量的防锈油残留，导致硅胶的粘接强度下降，削弱抵抗油底壳和缸体之间变形的能力。虽然没有专业仪器测量相关数据，但是通过试验进行验证，对加工3组在粗糙度和平面度与发动机要求一致的试验条件下进行分离拉力试验（如图1），详细试验条件如表 2。

表2 零件分离拉力检测情况表

图1 分离拉力试验示意图

经过试验验证分析，漏油与结合面清洁度有主要关系，整机装配前一定要保证结合面的清洁度要求[4]。改进措施：在涂胶工位增加一道工序，涂胶前用专业清洗剂对缸体和油底壳结合面进行清擦，然后用清洁布将结合面擦干，再进行涂胶工序。

1.5 其他问题

在检查发动机油底壳外观时，发现有些油底壳翻边有掉漆现象。经过排查，发现发动机在台架上完成出厂试验后需要吊装到发动机转运架上，然后通过螺栓进行固定，由于油底壳有2mm的翻边突出缸体凸台结合面，吊装过程和固定过程油底壳翻边会与转运架有轻微干涉，导致油底壳翻边有轻微变形，可能会导致油底壳漏油。通过改进固定方式，解决干涉问题。

2.结论

通过系统的对漏油问题进行排查和改进措施的实施，漏油问题得到了很好的解决，找到了漏油问题的根本原因：由于密封接触面的清洁度较差，导致密封胶的连接强度下降，在油底壳与转运架的轻微干涉下导致漏油，之所以试验的时候没有发现，是因为试验时接触面清洁度好，密封胶的粘接能力足以抵抗外界的干涉，才没有发现漏油问题。密封是一个系统性问题，单一问题出现可能不会破坏密封，但在外界因素的影响和干涉下可能会加快和触发渗漏的发生。硅胶作为密封的主要介质，正确合理使用是良好密封的关键所在；零部件的质量问题，如平面度和粗糙度也对密封有重要的影响。因此，不仅要注意密封件本体，对包括发动机装配和转运的各个环节都应该充分考虑，这样才能够保证发动机在各个工作环境下均能够保证良好的密封。