汽车通气装置设计

李红超

摘 要：在汽车上拥有密闭箱体的总成漏油、进水是常见的质量问题之一，它不仅污染了车辆和环境，造成油料的损失、变质，严重时还会影响内部零件的正常工作。本文针对国内某款SUV车型开发过程中遇到的分动器总成漏油、进水等问题，详细的阐述了汽车通气装置设计的重要性，并对常闭式通气塞、通气管及某新型通气塞设计时遇到的问题进行整改，最终成功解决分动器总成漏油进水问题。

关键词：漏油;常闭式通气塞;通气管;挡油隔板

随着车辆正常行驶，驱动桥、变速器、分动器等密闭箱体内机械零件运转，不断有机械能转化为热能散发出去，使潤滑油温度升高，同时也使润滑油变稀，降低润滑性能，封闭箱体内的气压也随之升高，若不能及时消除压力，将造成润滑油从壳体结合面或密封件的缝隙处渗漏出去[1]，通气装置的作用就是保证箱体内气压在设计范围内，与外界进行气体交互以降低箱体温度，同时隔绝外界环境造成的有害影响（比如水、灰尘、污物等侵入箱体），避免部件出现过早失效的情况，从而延长产品使用寿命[2]。

1 问题描述及故障件分析

某款SUV车型为规避设计风险采用国外成熟分动器产品，但在整车耐久试验时，分动器输出轴油封处仍出现漏油问题。

经对故障件拆解发现其通气装置出现堵塞。此款分动器采用的通气结构为常闭式钢球通气塞。常闭型钢球通气塞开启工作压力为0.5×104Pa～1.0×104Pa[3]，当内腔气压高于开启压力时，则顶开钢球，气体从内腔流出到大气中，当内腔压力小于开启压力时，钢球受弹簧的弹力压住塞体端面，阻止外界空气、灰尘和水进入总成内腔。经拆解发现在钢球与塞体接触区域出现大量油泥，灰尘与油气在接触区域交汇形成油泥严重阻塞通气塞，在车辆运行过程中，由于机械件运转摩擦产生热量，使箱体内气压升高，当压力超过油封所能承受的压力时则出现漏油。

针对此问题制定解决方案，将钢球与弹簧除去，使通气塞变成常开式，保证总成内、外的气压一致，并始终处于常压状态，避免油压升高造成漏油。与常闭式通气阀相比，常开式通气阀通气量大，可将油气顺利排出，避免形成油泥，堵塞通气塞。

将装配有改良后通气装置的分动器搭载于车辆上进行验证，但在试验进行中车辆出现全油门坡道行驶分动器异响同时车辆有明显闯动现象，经对故障件拆解发现分动器出现严重进水，致使润滑油出现变质。

当车辆涉水时，油温较高的箱体遇水冷却，使箱体内形成负压，此时当通气装置完全进入水面以下，形成水倒吸到箱体内，润滑油出现变质，润滑油变质后当车辆运行在全油门爬坡的高负荷的工况下，分动器内零件运行环境急剧恶化，从而引起异响和动力传输不平稳的现象[4]。

在SUV车型中，涉水能力作为一项重要的性能指标被予以重视，此款SUV车型涉水要求更高达700mm，在如此高的要求下，分动器的通气装置完全浸没于水中。

2 方案制定及问题整改

针对此问题我们制定两种解决方案介绍如下：

方案一：延长通气管将其开口位置布置在高出涉水要求30mm处并设置180°折弯，以避免出现水自然流入。

通气管作为提升车辆涉水能力最简单的方案被大量SUV车型采用，通气管内端与减速器或驱动桥的腔体相连，外端与大气相同，腔体内外通过管路相联通，腔体内外气体通过管路进行交会，时刻保持腔体内压力与大气压力相同，为避免尘土进入，其开口位置常设置在机舱内或车辆轮眉上缘。

进过对管路走向的布置及分析，发现此款SUV分动器周边无合适区域供通气管布置及固定，周边零件已为工装样件更改成本较高，故此方案只可作为后续改款车型开发的技术储备，不能作为解决当前问题的途径。

方案二：对原开放式通气塞进行优化，采用某新型动力系统防水透气产品。

某新型通气塞为具备压力平衡及防污染能力的防水透气产品，采用聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜技术和集成式初滤技术结合而成，封装在黑色的模制外壳中。

聚四氟乙烯薄膜具有选择透过性，可以允许分子颗粒较小的气体顺利通过以保证内外气压恒定，而分子颗粒较大的水、油液、尘土等物质的颗粒则被阻挡，从而防止箱体内油液泄漏和环境中水、灰尘等污物浸入。

虽然新型通气塞具有很多优良的特性但其产品的聚四氟乙烯薄膜材料耐油性较差，受到大量油液侵袭时，性能受到影响，为验证是否会有油液侵入的风险需制作样件验证。

验证方案介绍如下：将橡胶管更换为透明塑料管，并加入一段白棉，通过白棉颜色的变化以便直观快速的察觉是否有油液侵入。通过车辆的搭载以验证，通过试验表明车辆在运行过程中，新型通气塞有油液侵入的情况。

参考标杆车型设计方案对问题分动器进行优化，增加挡油隔板以避免油液直接飞溅到通气装置入口处，在挡油板上设计合适的开口方向以避开飞溅的油液，并在挡油板下端同时设置开口，以便偶尔进入的油液顺利排出，避免油液在隔离的空间内累积。

将方案二制作样件，并装配于车辆上进行验证，在整个试验过程中定期查看，未发生漏油问题，试验完成后对试验样件进行拆解，润滑油未发生变质，分动器状态良好。

3 结论

通气装置如果设计的不合理，会造成自身的漏油，所以通气装置的设计也是传动部件设计中一个不可忽视的问题。在整车开发过程中，应综合考虑各总成零部件运行环境及整车涉水要求，并以此为依据设计通气装置。

参考文献：

[1]沈昌娟.驱动桥通气装置的设计[J].汽车与配件，上海，1996（05）：13.

[2]周钦松.一种新型通气塞的研制[J].科技创新与应用，2014（23）：47.

[3]中国国家标准化管理委员会.QC/T412-1999.钢球式通气塞[S].北京：中国标准出版社，1999：589.

[4]饶辉章，倪计民.车用发动机在涉水条件下的性能研究[J].车用发动机，2009（02）：63.