某发动机气缸垫渗油问题分析及解决

1 引言

汽油发动机气缸垫位于缸体和缸盖之间，靠多个高强度的缸盖螺栓提供夹紧力，密封发动机各个燃烧室、高压油道、低压油道、冷却液通道和链轮箱等

。

传统发动机开发中，气缸垫的密封性能一般通过试验来考核，存在两种不同的认证试验：第一种是发动机在全速全负荷下稳定运行；第二种是发动机冷启动、极速升温和冷却循环，考验气缸垫在整车急加急减速工况，考虑高低温交变情况下的密封性能

。台架验证的结果往往是第二种冷热冲击工况试验条件下气缸垫密封存在失效问题，其他台架试验如第一种全速全负荷试验很少出现气缸垫密封失效案例。基于该台架验证情况，可以确认台架冷热冲击试验对气缸垫的验证具更充分，也更有难度。

本文以台架冷热冲击的标准为出发点，研究该工况对气缸垫密封性能的影响。以某机型气缸垫渗油失效为案例，通过对相关零部件的排查及试验台架边界参数的确认，确认失效原因为冷热冲击工况中升温、降温工况水温度变化过快，缸体、缸盖受热胀冷缩影响变形较大，最终导致气缸垫密封失效。针对该问题，基于冷热冲击试验标准要求，提出优化试验边界，控制冷却水温度变化速率的方案，经过台架验证，顺利解决了气缸垫渗油问题，同时为后续冷热冲击试验过程中气缸垫的密封失效问题提供参考，具有一定的指导意义。

2 冷热冲击工况及失效分析

发动机冷热冲击试验需要满足国家标准GB/T 19055—2003，如图1及表1所示。在冷热冲击试验标准中，温度是影响气缸垫密封性能的重要因素。气缸垫的密封是基于密封筋的压缩回弹变形受力补偿缸体、缸盖剧烈的、不断变化的的变形量，而缸体、缸盖的变形量，除了在发动机在运行过程中受气缸爆压作用及缸盖螺栓的夹紧力作用外，温度的变化也导致缸体、缸盖发生热胀冷缩变形，该变形会加剧缸体缸盖在冷热冲击试验过程中的变形量，所以气缸垫在冷热冲击试验过程中更易发生密封失效。而在整个冷热冲击试验～循环过程中，温度变化最为剧烈的部分为升温和降温两个工况阶段(表1中工况序号为1和4)。冷却水温度变化范围为34～110℃，升温、降温工况过程控制的时间长短影响温度的变化速率，也同时影响缸体、缸盖热胀冷缩变形的程度，最终影响发动机气缸垫密封的考核难度，水温变化越快，缸体缸盖变形越大，气缸垫密封失效风险越高，反之亦然。

3 气缸垫渗油失效案例研究

3.1 案例背景

某机型发动机在进行冷热冲击试验(试验工况时间300h)过程中，在试验进行至295h时，发动机进气侧缸体缸盖结合面出现渗油痕迹。为确认问题，清理渗油痕迹，机油中添加显影剂，继续运行发动机2小时，渗油痕迹复现，用荧光灯观察，存在明显荧光反应，确认该位置渗油失效，如图2所示。

3.2 渗油问题排查

3.2.1 气缸垫排查

对故障机气缸体顶面漏点位置的平面度、粗糙度、波纹度进行检测，收集试验前后的数据并进行分析，数据结果见表2所示。

对故障机气缸盖螺栓的装机力矩、拆机力矩进行统计分析，结果如表6所示。对与故障机同批次气缸盖螺栓的机械性能进行检测分析，结果如表7所示。

2)气缸垫残余筋高检测，密封筋残余筋高均匀无异常，点状局部支撑高度试验前后无变化，状态良好；

3)气缸垫试验后面压试验，采用中压面压纸，密封筋密封压力值经过读数，压力范围在31.3～47.3MPa，密封筋受力无异常。

3.2.5 试验边界排查

3.2.2 气缸体排查

病理学检查 (右额部)灰白灰红色组织一块，大小3.5 cm×3 cm×2 cm，可见少许脑膜，略光滑，切面灰黄灰红色，质中，内见丰富血窦及多发囊状扩张血管影，形态符合血管母细胞瘤。

对故障发动机气缸垫进行返厂分析，结果如下：

4)利用有限站点的地基GPS了解成都地区的水汽分布,这为在不同地区进一步建设地基GPS站提供了参考依据。

3.2.3 气缸盖排查

对故障机气缸盖底面漏点位置平面度、粗糙度、波纹度进行检测，收集试验前后的数据并进行分析，检测结果见表4所示。

对故障机气缸盖机械性能进行检测分析，结果见表5所示。

3.2.4 气缸盖螺栓排查

前文已述及，数字城市基础地理信息系统数据库是海量数据的集成体。因此，在建设数据库过程中需要一套行之有效的管理系统以便于提高用户查询数据信息的速率和提高数据库平台的数据信息共享度。此外，数据的分幅分层管理是实现数据标准化和规范化的前提。使用者在查询过程中借助地名、道路名称等基础性的信息进行相关数据的提取，以最短的时间获得相关的矢量数据；使用者也可以根据元数据获取相关的影像与矢量数据。总的来说，数据的管理是该数据库建设的关键环节所在，面对海量数据，若没有便捷的、有效的管理系统，则会导致用户查询数据时出现查询结果遗漏、错误等问题。

1)气缸垫外观检查，未发现异常点，洗去橡胶涂敷，用显微镜观察各密封筋，未发现金属功能层存在开裂等外观问题；

对故障机气缸体的机械性能进行检测分析，结果见表3所示。

数据挖掘是指从海量数据中提取前所未知、可能有用但隐藏的信息的过程。数据挖掘是基于统计学、机器学习、深度学习、数据库等的交叉学科，涉及很多算法，有着广泛的应用。根据数据挖掘方法来分，可分为机器学习方法、深度学习方法、统计方法和数据库方法等。

第一，旅游管理专业实践教学的学时与学分分配的欠缺合理性，没有有效的论证过程，有些学校虽课程里面设置有实验学时，但没有相应的实验教学大纲与考核大纲，全凭任课教师的主观决断，实践效果大打折扣。第二，实践教学各个学期的安排不尽合理，有些学期实践内容过多，有些学期则基本没有，实践内容主要集中在5-7学期，难以全面培养学生的实践能力。第三，实习内容不全面，主要集中在旅行社、景区和酒店，且主要以服务实习为主，几乎难以参与企业管理活动。第四，课程之间以及实习之间的关联性不大，全面性有待加强。很多学校还没有理顺旅游管理实践教学的基本内容，尚未形成独立的实践教学体系。

通过对故障机台架及试验边界参数的排查，发现该冷热冲击台架升温、降温工况均采用外接热水及冷水进行水温控制，且进出水量较大，升温、降温速率很快，最高可达6.4℃/s，工况条件过于苛刻，发动机水温参数如图3所示。

3.3 排查结果总结

通过对故障机相关零部件的排查分析，气缸垫、缸体、缸盖、气缸盖螺栓均无异常。

班主任的管理措施不仅影响大学生参与班级自主管理的态度和方式，也影响班干部管理职责的落实。有些班主任过多干涉班级管理事务，甚至有较为明显的“独裁”倾向，往往将班级的大小事情一手包办，这等于剥夺了大学生特别是班干部的班级管理权；有些班主任赋予班干部太多的自由和权限，班级事务一切由班干部当家作主，缺乏对他们工作的指导和监督，反而导致班级陷入一种无序的状态。上述举措伤害了大学生对班集体的情感，削弱了他们的集体意识和责任心，其后果是人心涣散，使大学生失去了对班主任、班干部和班级的积极期待，影响了班集体建设。

小练笔，顾名思义就是围绕某一个重点或中心进行小篇幅的写作练习，它具有短小、灵活的特点，然而学生却谈“练”色变，无从下手。为解决以上问题，笔者在小练笔设计上进行了创新，期待让每一位学生都能爱上小练笔，并养成良好的写作习惯。

故障机冷热冲击试验台架的升温、降温工况通过外接冷热水实现，外接的冷热水流量较大，升温、降温速率较快，最高可达6.4℃/s，如此快的升温、降温速率加大了缸体、缸盖因热胀冷缩产生的变形量，导致气缸垫密封失效，是引起气缸垫渗油的原因。

4 优化及验证

4.1 优化方案

针对冷热冲击升温、降温工况温度变化速率过快的问题，对冷热冲击试验工况下的升温、降温工况做适当调整。热工况分两个阶段进行，第一个阶段仍采用外接的热水进行升温，在设备方面进行调整，在满足冷热冲击工况标准的前提下通过调整水管接口的开度适当降低设备热水供水量，对外接的热水接口开度做减小调整，适当降低水流量，待加热至一定温度，采用发动机自身运行产生的热量加热，这样就可以保证在满足冷热冲击工况标准的前提下，降低热工况水温变化速率。冷工况因为要保证水温下降的速率满足冷热冲击工况的要求，在发动机怠速工况下，适当减小冷水水管接口的开度，以减小降温速率，满足冷热冲击工况的标准要求。

在满足冷热冲击工况标准的前提下，通过上述措施调整冷热冲击工况中升温、降温的速率，以上的措施调整优化后，保证最高水温变化速率在5℃/s以下，有效减少发动机缸体、缸盖在冷热冲击工况下的变形量，使得气缸垫能正常实现密封，满足冷热冲击的考核要求。新老工况水温变化速率示意图见图4所示。

4.2 验证结果

冷热冲击试验升温、降温工况优化后，搭载冷热冲击试验验证，发动机在运行过程中未出现渗油问题，顺利通过试验，优化措施有效。

5 结论

本文通过对前期发动机气缸垫密封失效问题的研究分析，可以发现冷热冲击试验对气缸垫的验证具有重要的意义，考核难度也相对较高。通过对该渗油故障发动机失效案例的排查发现，冷热冲击试验过程中升温、降温工况水温变化速率为关键影响参数，对缸体、缸盖的变形，气缸垫的密封都有重大的影响，本文对冷热冲击台架中升温、降温工况如何更好的控制在合理的范围内也给出了实践方法。在保证满足冷热冲击试验标准的情况下，如何更合理有效的设计台架及工况就显得尤为重要。

[1]高越,胡斌.汽油发动机气缸垫失效原因分析及设计预防研究[J].柴油机设计与制造，2021，1(27)：32-37.

[2]潘琼瑶,冉帆.瞬态温度循环下的气缸垫密封分析与设计[J].车用发动机，2016，6(3)：25-29.

[3]全国汽车标准化技术委员会.汽车发动机可靠性试验方：GB/T 19055—2003 [S].北京：中国标准出版社，2003.