陈丽霞，于建民，梁丽，胡广，汤守哲

（宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江 宁波 315336）

0 引言

汽油机增压器（如图1）有利于发动机的小型化，采用小排量的发动机即可提供大排量自然吸气发动机的动力性能，在高海拔地区，由于大气压力降低，空气中的氧含量下降，涡轮增压可以根据实际需求提供一定的动力补偿，增压器的作用是作为一台压气机，一般高速动平衡的最高转速为16～20 万r/min，其中密封设计尤为重要，本文对增压器密封失效进行详细解析。

图1 增压器原理图

1 问题描述

某机型在台架耐久试验时连续发生两次增压器中间体连接涡壳法兰处漏油问题（如图2），对增压器拆卸发现中间体和涡壳结合面存在油迹，如图3所示[1]。

图2 失效图片

图3 失效结合面

2 原因分析

1）故障分析。

a.泄漏量检测。故障件处于标准要求范围内（如表1），满足要求。

表1 核心件气密检测L/min

b.V型卡箍拆解。V型卡箍残余力矩为3.47 N·m（如图4），满足要求；V型卡箍靠回油面侧内部有积碳/结焦（如图5），尺寸检测均合格，如表2所示；中间壳与涡壳结合处有油迹（如图3）。

表2 卡箍尺寸

图4 螺栓力矩

图5 卡箍内侧

c.涡壳拆解。涡壳安装面无异常划伤，磕伤等影响密封的缺陷，法兰面粗糙度要求Rz16 μm，实测为Rz2.48 μm（如图6），满足要求。涡壳尺寸均合格，如表3所示[2]。

图6 涡壳法兰面

表3 涡壳尺寸

d.中间体。对中间体影响泄漏尺寸进行检测（如表4），尺寸均合格；核心动平衡检测合格（如表5）满足要求；对法兰面粗糙度进行检测，粗糙度要求Rz16 μm，实测Rz6.453 μm（如图7），检测合格。

表4 中间壳体尺寸数据

表5 核心动平衡检测

图7 中间体法兰面粗糙度测量

e.涡轮轴尺寸。涡轮轴直径为φ9.6631 mm，圆度为0.0038 mm，槽宽靠压端为1.1523 mm，靠涡端为1.1543 mm（如图8），均符合图样要求。

图8 涡轮轴配合示意

f.密封环尺寸。靠压端活塞环宽度为1.0793 mm、厚度为0.67 mm、开口尺寸为0.1219 mm，靠涡端活塞环宽度为1.0845 mm、厚度为0.66 mm，开口尺寸为0.1016 mm，所有尺寸均满足图样要求。

g.油密封试验。对油封内外侧进行压力差评价，无明显压降（如图9），符合要求。

图9 油封密封测试

h. 增压器油压密封试验测试。对增压器各工况下油压密封进行台架测试（如图10），耐久试验过程中怠速工况下存在压差超限值的情况（如图11），怠速时催前负压过大（涡轮背后压力P3-中间体涡端压力P4≥0.5 kPa，否则会有漏油风险）。

图10 油压密封试验测试点

图11 各工况压力图

2）故障分析结论。

结合增压器相关零件的尺寸检测及密封测试并结合台架测试结果，怠速时催前负压过大，造成涡端活塞环两侧压差小于限值，是增压器中间体与涡壳法兰连接处漏油的主要原因[3]。

3 整改对策

根据试验室现场布置情况，通过调整试验室抽风系统的抽风阀开度与发动机排气管位置来调节停机时催前压力，从而达到调节怠速工况下催前压力的目的。

通过对停机时催前压力（kPa）进行调整并结合活塞环两侧压差实测数据，台架调整停机时催前压力至-0.1 kPa时，活塞环两侧压差满足标准要求（如图12）。

图12 更改后活塞环两侧压差图

4 效果验证

对台架调整停机时催前压力后进行台架试验，增压器中间体无泄漏问题，增压器拆解后法兰面无漏油迹象（如图13），整改有效[4]。

图13 增压器拆卸图

5 结语

针对中间体漏油问题，通过对增压器核心零部件的相关尺寸及气密性进行检测，并对动平衡等性能参数进行测量，初步排除零部件质量问题，结合漏油的位置及路径分析，判断为内外压差超出标准要求造成的失效，通过对台架实际使用情况进行增压器内部及外部的压力测试，锁定故障原因为怠速时催前负压过大，造成涡端活塞环两侧压差小于限值，使增压器中间体与涡壳法兰连接处漏油。结合增压器内部压力实测数据，通过调节停机时催前压力至-0.1 kPa，来解决由于怠速工况下催前压力过高导致的漏油问题[5]。