热冲击工况中冷却模块密封方式优化设计

成敬敏,李建文,王洪忠,王磊,王慧辉,李寒寒

1.内燃机可靠性国家重点实验室,山东 潍坊 261061;2.潍柴动力股份有限公司，山东 潍坊 261061

0 引言

发动机三漏是密封系统可靠性评估的重要考查问题，也是消费者关注的焦点之一，在高端汽车产品中三漏问题已成为A类故障或A类缺陷，严重影响用户满意度。冷却模块密封系统主要用于密封发动机机体内的冷却液，工作环境恶劣，尤其在热冲击工况下，冷却模块法兰面要承受交变的水温、油温及不同材料因热膨胀系数不同导致的不等量变形等不利影响，极易发生三漏故障。本文中采用仿真分析和试验验证方法，对热冲击工况中冷却模块密封用金属涂覆板垫片进行优化设计，确保冷却模块密封可靠，避免发动机三漏问题的发生。

1 问题描述

某发动机冷却模块密封采用金属涂覆板垫片，垫片本体材料为低碳钢，冷却模块法兰采用压铝材料，壁厚小于4 mm，以满足发动机轻量化的需求[1]。冷却模块法兰的平面较大，法兰的配合面为机体，机体材料为灰铁。受整机空间限制，法兰上2个连接螺栓间距较大，如图1所示，2个螺栓之间存在渗漏风险。

图1 冷却模块法兰密封面布局

图2 压波特性曲线

金属涂覆板垫片是发动机密封系统常用的结合面密封方式，主要依靠起波实现密封功能。将金属涂覆板垫片安装在需要密封的结合面上，通过连接螺栓紧固，使垫片起波受到一定的挤压力，在2个结合面间形成一定的密封压力，起到密封冷却液的作用[2]。……