陳麗霞，于建民，梁麗，胡廣，湯守哲

（寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，浙江 寧波 315336）

0 引言

汽油機(jī)增壓器（如圖1）有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化，采用小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)即可提供大排量自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，在高海拔地區(qū)，由于大氣壓力降低，空氣中的氧含量下降，渦輪增壓可以根據(jù)實(shí)際需求提供一定的動(dòng)力補(bǔ)償，增壓器的作用是作為一臺(tái)壓氣機(jī)，一般高速動(dòng)平衡的最高轉(zhuǎn)速為16～20 萬r/min，其中密封設(shè)計(jì)尤為重要，本文對(duì)增壓器密封失效進(jìn)行詳細(xì)解析。

圖1 增壓器原理圖

1 問題描述

某機(jī)型在臺(tái)架耐久試驗(yàn)時(shí)連續(xù)發(fā)生兩次增壓器中間體連接渦殼法蘭處漏油問題（如圖2），對(duì)增壓器拆卸發(fā)現(xiàn)中間體和渦殼結(jié)合面存在油跡，如圖3所示[1]。

圖2 失效圖片

圖3 失效結(jié)合面

2 原因分析

1）故障分析。

a.泄漏量檢測(cè)。故障件處于標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)（如表1），滿足要求。

表1 核心件氣密檢測(cè)L/min

b.V型卡箍拆解。V型卡箍殘余力矩為3.47 N·m（如圖4），滿足要求；V型卡箍靠回油面?zhèn)葍?nèi)部有積碳/結(jié)焦（如圖5），尺寸檢測(cè)均合格，如表2所示；中間殼與渦殼結(jié)合處有油跡（如圖3）。

表2 卡箍尺寸

圖4 螺栓力矩

圖5 卡箍?jī)?nèi)側(cè)

c.渦殼拆解。渦殼安裝面無異常劃傷，磕傷等影響密封的缺陷，法蘭面粗糙度要求Rz16 μm，實(shí)測(cè)為Rz2.48 μm（如圖6），滿足要求。渦殼尺寸均合格，如表3所示[2]。

圖6 渦殼法蘭面

表3 渦殼尺寸

d.中間體。對(duì)中間體影響泄漏尺寸進(jìn)行檢測(cè)（如表4），尺寸均合格；核心動(dòng)平衡檢測(cè)合格（如表5）滿足要求；對(duì)法蘭面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)，粗糙度要求Rz16 μm，實(shí)測(cè)Rz6.453 μm（如圖7），檢測(cè)合格。

表4 中間殼體尺寸數(shù)據(jù)

表5 核心動(dòng)平衡檢測(cè)

圖7 中間體法蘭面粗糙度測(cè)量

e.渦輪軸尺寸。渦輪軸直徑為φ9.6631 mm，圓度為0.0038 mm，槽寬靠壓端為1.1523 mm，靠渦端為1.1543 mm（如圖8），均符合圖樣要求。

圖8 渦輪軸配合示意

f.密封環(huán)尺寸。靠壓端活塞環(huán)寬度為1.0793 mm、厚度為0.67 mm、開口尺寸為0.1219 mm，靠渦端活塞環(huán)寬度為1.0845 mm、厚度為0.66 mm，開口尺寸為0.1016 mm，所有尺寸均滿足圖樣要求。

g.油密封試驗(yàn)。對(duì)油封內(nèi)外側(cè)進(jìn)行壓力差評(píng)價(jià)，無明顯壓降（如圖9），符合要求。

圖9 油封密封測(cè)試

h. 增壓器油壓密封試驗(yàn)測(cè)試。對(duì)增壓器各工況下油壓密封進(jìn)行臺(tái)架測(cè)試（如圖10），耐久試驗(yàn)過程中怠速工況下存在壓差超限值的情況（如圖11），怠速時(shí)催前負(fù)壓過大（渦輪背后壓力P3-中間體渦端壓力P4≥0.5 kPa，否則會(huì)有漏油風(fēng)險(xiǎn)）。

圖10 油壓密封試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)

圖11 各工況壓力圖

2）故障分析結(jié)論。

結(jié)合增壓器相關(guān)零件的尺寸檢測(cè)及密封測(cè)試并結(jié)合臺(tái)架測(cè)試結(jié)果，怠速時(shí)催前負(fù)壓過大，造成渦端活塞環(huán)兩側(cè)壓差小于限值，是增壓器中間體與渦殼法蘭連接處漏油的主要原因[3]。

3 整改對(duì)策

根據(jù)試驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)布置情況，通過調(diào)整試驗(yàn)室抽風(fēng)系統(tǒng)的抽風(fēng)閥開度與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管位置來調(diào)節(jié)停機(jī)時(shí)催前壓力，從而達(dá)到調(diào)節(jié)怠速工況下催前壓力的目的。

通過對(duì)停機(jī)時(shí)催前壓力（kPa）進(jìn)行調(diào)整并結(jié)合活塞環(huán)兩側(cè)壓差實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，臺(tái)架調(diào)整停機(jī)時(shí)催前壓力至-0.1 kPa時(shí)，活塞環(huán)兩側(cè)壓差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求（如圖12）。

圖12 更改后活塞環(huán)兩側(cè)壓差圖

4 效果驗(yàn)證

對(duì)臺(tái)架調(diào)整停機(jī)時(shí)催前壓力后進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，增壓器中間體無泄漏問題，增壓器拆解后法蘭面無漏油跡象（如圖13），整改有效[4]。

圖13 增壓器拆卸圖

5 結(jié)語

針對(duì)中間體漏油問題，通過對(duì)增壓器核心零部件的相關(guān)尺寸及氣密性進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)動(dòng)平衡等性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，初步排除零部件質(zhì)量問題，結(jié)合漏油的位置及路徑分析，判斷為內(nèi)外壓差超出標(biāo)準(zhǔn)要求造成的失效，通過對(duì)臺(tái)架實(shí)際使用情況進(jìn)行增壓器內(nèi)部及外部的壓力測(cè)試，鎖定故障原因?yàn)榈∷贂r(shí)催前負(fù)壓過大，造成渦端活塞環(huán)兩側(cè)壓差小于限值，使增壓器中間體與渦殼法蘭連接處漏油。結(jié)合增壓器內(nèi)部壓力實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過調(diào)節(jié)停機(jī)時(shí)催前壓力至-0.1 kPa，來解決由于怠速工況下催前壓力過高導(dǎo)致的漏油問題[5]。