危艳云

(江西五十铃发动机有限公司，江西南昌 330200)

0 引言

涡轮增压器的主要作用就是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩[1]。一台发动机装上涡轮增压器后，其最大功率与未装增压器时相比可以增加40%甚至更高。如果增压器漏油失效，导致外漏油滴，而发动机工作温度高，一旦大于油的闪点，很容易引发汽车自燃。故研究增压器的漏油失效模式至关重要。

增压器的失效模式主要为转子动平衡的破坏，从而导致擦壳、主轴卡死或主轴断裂、漏油等一系列故障，而某柴油机增压器开始小批量装车时发生漏油失效。另外在进行两台整车AUDIT试验，均发现增压器底部有油滴，反查前期两台开发试验车，也有漏油。由此可以判断漏油故障率为100%，这属于A类故障。为此本文作者针对此故障进行了原因分析，从而解决漏油失效问题。

1 油源确认

1.1 油源分析

油源有4个可能来源：(1)增压器漏气，呼吸器出来的油气从泄漏处窜出，如图1所示的1处;(2)增压器中间体漏油如图1所示的2处；(3)回油法兰漏油至油迹位置如图2所示的3处;(4)压壳出口卡箍没拧紧，导致漏气，油流至漏油位置，如图3所示的4处。

图1 油源来源1和2

图2 油源来源3

图3 油源来源4

1.2 油源确认

对图1—图3中的4个可能油源进行逐一分析确认。首先对现场进行故障确认与调查，确认增压器渗油现象属实，然后对渗油情况进行深入分析，并对其进行了检测和测试，油源排查结果见表1。

表1 油源排查结果

通过以上检测和测试，排除了压壳出口胶管漏气及回油法兰漏油的可能。接下来将对两台故障再现整车进行测试试验。

测试方法为: 空踩高速，判断增压器压壳与中间体连接面漏气情况，由于肥皂水有良好的即视效果，采用肥皂水涂抹在可能漏气连接处进行测试，该方法称之为肥皂水测试，测试结果见表2。

表2 肥皂水测试结果

通过肥皂水测试确认结果为:在正常装配条件下，增压器压壳与中间体接合处100%渗油，增压器本体不漏油，油源为增压器漏气带出呼吸器出来的油气。

1.3 故障件气密性测试

为了验证以上推断的正确性，需要再做一次故障件的气密性测试。按图纸要求设计的气密性条件：150 kPa气压下无泄漏，进行故障再现，结果见表3。

表3 气密性测试结果

从以上测试表3可得出最终结果：零件在150 kPa气压下有泄漏，不满足设计要求。这是增压器漏油的根本原因所在。接下来，从漏气可能原因来确认油源是具体经过哪个渠道失效，造成漏油的。

1.4 增压器漏气可能原因

增压器漏气可能原因有4个：(1)M6螺栓扭矩不达标;(2)O型圈尺寸[2]不合格;(3)与O型圈配合沟槽尺寸[3]不合格;(4)O型圈设计[4]问题。再来逐一排除与确认最终失效原因,如图4和图5所示。

图4 密封失效因子

图5 密封结构

对以上4个可能原因进行排查，以确定失效原因。

2 失效原因分析

2.1 失效原因排查

先对以上3个可能原因进行数值测量,结果见表4。由表4可知均符合设计目标，可排除这3个原因导致的漏油可能。

表4 失效原因排查

通过以上排除法，4个可能原因中，排除了3个，还余1个。最后进行密封设计合理性分析，如图6所示。分析结果见表5。

图6 密封圈装配示意

由图6可知，设计图纸中O型密封圈参数[4]为：

内径：φ(72±0.5)mm

截面直径：φ(1.8±0.08)mm

材料：硅橡胶，具有良好的耐油性，耐温需达到-70～200 ℃。

表5 密封圈行业参数对标

由表5可知，O型密封圈的设计参数，实际值都低于设计要求。由此可以得出结论，压气机壳密封圈设计不合理造成的[4]。

2.2 改进措施

为了达到不漏油目的，那设计目标一定不能低于现状的气密性测试标准。原为150 kPa以下不允许漏气,改进措施更替为在200 kPa以下不允许漏气。为达到在200 kPa以下不允许漏气的设计目标，需将O型圈的参数进行重新设计。改进前后的O型密封图的参数如图7所示，其参数对比见表6。

图7 改进前后的O型密封圈示意

表6 改进前后参数对比

由表6可知，改进后的设计参数都满足行业推荐值。

3 验证

3.1 气密性验证

对改进后的O型圈进行气密性验证试验，试验结果见表7。气密性测试结果对比如图8所示。

表7 不同工况下气密性验证结果

图8 气密性测试结果对比(200 kPa)

由表7和图8可看出，完全满足200 kPa气压下不泄漏要求的，该验证有效。继续在整车客户上进行路试验证。如在整车路试验证无漏油发生，证明改进方向是对的。

3.2 整车路试验证

整车道路试验3 900 km时，增压器上有很轻微油迹，擦干后继续路试530 km后增压器上仍有很轻微油迹，如图9和图10所示。

图9 油迹擦拭检查

图10 擦拭位置

从图9和图10所示验证结果再次来看，整机客户一致认为有很大改进，客户要求继续改进，做到完全没有油迹。

3.3 原因再排查

针对以上可能原因进行再一步的翻查，翻查结果见表8。

表8 微漏油二次排查

由表8可知，再次排除压壳出口胶管漏气及回油法兰漏油这两个可能因素，结果符合图纸技术要求。

接下来对压板未压紧导致进行确认[5]，结果见表9。

表9 压板优化选型对比

由表9可知，原垫片厚度2 mm，检查实物已有轻微变形;原垫片为圆形，压在中间体上接触面积小。由此可知垫片设计不合理导致压板压不紧轻微渗油。

下面再来确认压壳螺栓处漏气(可能逃逸点)。如图11所示的1处，因该处螺栓为通孔，如螺栓处漏气，油从漏气处流至油迹位置；另外，此处螺纹密封胶要求使用的是乐泰242胶，现场确认也是乐泰242胶，对比耐高温密封胶使用情况，使用乐泰272胶[6]效果更好。

图11 轻微油迹溢出点螺纹胶优化

虽然供应商现场确认是无异常的，但此密封胶的选型[5]提升等级可作为一个优化项，对比耐高温密封胶使用情况，使用乐泰272胶密封效果更好。

3.4 改进措施及验证

针对进一步的优化项和垫片的改进项进行再次装机验证，并把改进后的机子发往整机客户做路试验证结果见表10。

表10 优化改进项

经过对质量精益求精的原则，落实3个改进项：(1)根本原因O型圈选择;(2)垫片选型[6];(3)优化项由乐泰242更换升级为乐泰272的整改件发出给整机客户验证，反馈经过4 000 km路试无漏油现象。

4 结论

增压器漏油失效，会引起增压器缺油导致干烧，严重时，还会引起滴油，引发车的燃烧。此次漏油失效，文中通过油源分析、肥皂水测试、气密性测试、逐一排查失效原因等方法对增压器漏油原因进行分析。结果表明，增压器漏油属于压气机壳密封圈设计不合理与垫片选择不匹配导致，供应商在选择密封圈材料和垫片时，一般会借用现用的O型圈规格型号和垫片型号，且未曾计算过、校核过是否匹配增压器压壳内径或垫片面积是否覆盖螺栓压紧面积。作为技术人员，理所当然要规避各种产品失效的发生。从设计的源头上扼制，要比在售后找客户去挽救，质量成本要省更多。