關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油冷器水路不通問題的分析及處理

于萍 侯麗 夏朝輝

摘要：本文闡述了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油冷器的功能，分析油冷器在降低機(jī)油溫度方面的重要性。當(dāng)油冷器內(nèi)部水路不通時(shí)，會(huì)失去對(duì)整機(jī)機(jī)油的冷卻作用，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)溫度迅速的上升，降低潤(rùn)滑油的粘度特性，使?jié)櫥到y(tǒng)的摩擦副相關(guān)的零部件出現(xiàn)異常磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞發(fā)動(dòng)機(jī)。本文通過對(duì)某款發(fā)動(dòng)機(jī)油冷器水路不通問題的分析，提供了規(guī)避失效的一種解決辦法。

Abstract： This paper expounds the function of engine oil cooler and analyzes the importance of oil cooler in reducing oil temperature.When the water inside the oil cooler is blocked， it will lose the cooling effect on the whole engine oil， leading to the rapid rise of the whole temperature of the engine， reducing the viscosity of the lubricating oil， making the friction related parts of the lubrication system appear abnormal wear， and even damage the engine in serious cases.Based on the analysis of the waterway obstruction problem of one engine oil cooler， this paper provides a solution to avoid failure.

關(guān)鍵詞：油冷器;水路不通;油溫

Key words： oil cooler;water passage blocked;oil temperature

中圖分類號(hào)：S219.031? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0028-02

0? 引言

油冷器是增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)重要的零部件，其主要作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油溫度。因發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加，機(jī)油溫度會(huì)迅速的升高，當(dāng)油溫達(dá)到某一限值時(shí)，機(jī)油的粘度會(huì)大大降低，增大摩擦副相關(guān)的潤(rùn)滑零件之間的磨損。對(duì)于一些塑料件或橡膠件，因發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)溫度過高，也會(huì)導(dǎo)致這些零件因超出許可溫度使用范圍，出現(xiàn)老化、裂紋等，使密封元件之間出現(xiàn)泄露，最終造成發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)的損壞。

1? 油冷器水路不通的問題背景

公司某一款發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行NVH測(cè)試時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)磨合工況發(fā)現(xiàn)，油底殼機(jī)油溫度持續(xù)上升，最高至130℃（常規(guī)試驗(yàn)時(shí)，油底殼溫度一般在110℃左右）。將發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)油冷器水路不通，更換機(jī)油冷卻器后，故障排除。油冷器故障件拆下后，向接管內(nèi)灌水，進(jìn)一步確認(rèn)水路被堵塞。進(jìn)行多維度排查，鎖定根本原因?yàn)椋汗?yīng)商在進(jìn)行油冷器頂板與頂芯片的焊接時(shí)，頂芯片位置裝反，導(dǎo)致水管接口與油冷器內(nèi)部水道不通，引起水路堵塞失效。

油冷器正確裝配與錯(cuò)誤裝配對(duì)比示意圖，見圖1。

2? 處理過程及解決措施

針對(duì)油冷器水路堵塞問題，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了排查分析：

2.1 對(duì)供應(yīng)商疊片工藝進(jìn)行調(diào)查

①供應(yīng)商疊片過程采用雙工位手工疊片，無(wú)有效防裝錯(cuò)措施，工人手工疊片時(shí)容易將頂芯片放反，使最后一層進(jìn)、出水管被堵死。見圖2所示。

該環(huán)節(jié)存在隱患操作：在周轉(zhuǎn)過程中，因人員誤操作，疊后零部件可能發(fā)生散開問題，再次進(jìn)行人工重新疊片作業(yè)時(shí)，很容易將疊片進(jìn)行錯(cuò)誤操作。

②產(chǎn)品100%試漏時(shí)只關(guān)注水側(cè)漏、油側(cè)漏、水油互通等情況，不能識(shí)別水路不通的故障模式。

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)：頂芯片和頂板組件之間無(wú)防錯(cuò)設(shè)計(jì)，頂芯片容易裝反，導(dǎo)致水路被堵。裝配結(jié)果見圖3、圖4。圖3為正常裝配過程;圖4為錯(cuò)誤裝配過程。

2.3 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工廠試漏和熱試環(huán)節(jié)進(jìn)行排查

①發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線檢測(cè)水道、油道時(shí)以泄漏值判定，不能識(shí)別水道不通的故障模式;

②熱試不能識(shí)別油冷器水路不通故障。

針對(duì)該失效模式，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化改善：①油冷器芯片裝配過程新增自動(dòng)疊片機(jī)，減少錯(cuò)裝概率;②在氣密性檢測(cè)出水管口增加壓力傳感器，增加對(duì)水路不通的故障模式進(jìn)行檢測(cè);③增加設(shè)計(jì)防錯(cuò)，在頂芯片和頂板之間增加工藝凸凹點(diǎn)的防錯(cuò)定位銷。

油冷器頂板與頂芯片防錯(cuò)設(shè)計(jì)參考示意圖，見圖5。

通過防錯(cuò)設(shè)計(jì)，可有效避免了油冷器裝配過程中頂板與頂芯片之間可能出現(xiàn)的錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)，杜絕出現(xiàn)水路不通的故障模式。

3? 試驗(yàn)結(jié)果及臨時(shí)方案

針對(duì)以上優(yōu)化改進(jìn)措施，對(duì)改進(jìn)后產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的性能測(cè)試，試驗(yàn)通過，方案可行。為快速有效的在已生產(chǎn)產(chǎn)品中識(shí)別油冷器故障件，進(jìn)行了以下臨時(shí)方案：

3.1 現(xiàn)有產(chǎn)品中對(duì)故障油冷器的篩查

在氣源壓力0.3-1MPa下使用帶有塑料保護(hù)的氣槍對(duì)油冷器進(jìn)水管吹氣，通過出水管感受是否有其他氣體流出，合格后在出水管指定位置打點(diǎn)。如圖6所示。

3.2 已裝車故障油冷器的篩查

因油冷器堵塞，對(duì)應(yīng)的油冷器出水管內(nèi)無(wú)冷卻液流通。正常運(yùn)行工況下，整車啟動(dòng)5分鐘左右，經(jīng)過油冷器從油冷器出水管流出的冷卻液即會(huì)出現(xiàn)明顯的溫度上升，觸摸有明顯的燙手感;當(dāng)油冷器被堵塞后，無(wú)冷卻液流通的油冷器出水管無(wú)明顯的溫度上升，整車運(yùn)行較短時(shí)間內(nèi)，該管路應(yīng)與環(huán)境溫度相差無(wú)幾。通過這種差異，即可在整車上識(shí)別所裝配的油冷器是否為被堵塞的故障件。因小循環(huán)軟管內(nèi)冷卻液常通，實(shí)際操作中可通過對(duì)比這兩個(gè)管路的表面溫度進(jìn)行判別所使用的油冷器的狀態(tài)。操作示意圖如圖7所示。

4? 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)油冷器水路不通問題的分析與處理，總結(jié)如下：

①技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。設(shè)計(jì)防錯(cuò)方面：對(duì)標(biāo)分析應(yīng)充分、深入，增強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過程的防錯(cuò)意識(shí);工藝防錯(cuò)方面：增強(qiáng)對(duì)黑匣子件的生產(chǎn)過程防錯(cuò)識(shí)別，不要過于相信供應(yīng)商的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn);檢測(cè)識(shí)別方面：檢測(cè)階段應(yīng)充分識(shí)別失效模式。

②試驗(yàn)驗(yàn)證/檢測(cè)方案推薦。設(shè)計(jì)防錯(cuò)方面：使用工藝凸凹點(diǎn)進(jìn)行定位防錯(cuò);工藝防錯(cuò)方面：自動(dòng)疊片，對(duì)芯體定位和高度自動(dòng)檢測(cè)等;檢測(cè)識(shí)別方面：氣密性檢測(cè)，增加壓力傳感器，對(duì)水道堵塞時(shí)的故障模式進(jìn)行報(bào)警提示。

③流程及管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。設(shè)計(jì)開發(fā)階段應(yīng)充分對(duì)標(biāo)，并增強(qiáng)對(duì)黑匣子件的生產(chǎn)過程防錯(cuò)意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]JB/T 6003.3-2008，內(nèi)燃機(jī)機(jī)油冷卻器[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008，3：74-75.

[2]Webb RL. Eckert? ER.Application of rough surfaces to heat-exchanger performance[J].I nternational Journal of Heat and Mass Transfer，1978，21（5）： 655-658.

[3]蔣德明.內(nèi)燃機(jī)原理[M].北京：農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，1998，1：3-6.

[4]王建昕，帥石金.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011，3：74-75.