汽車燃油系統密封測試不合格因素分析

保千林

關鍵詞：汽車燃油系統；密封測試；泄漏

0 前言

汽車燃料儲存在油箱中，并通過燃油泵、燃油管道和其他部件輸送到發動機中進行燃燒。發動機燃油系統除了能給汽車提供所需的燃料之外，還能對其他設備進行冷卻，因此一旦燃油系統出現了泄漏，不僅會造成汽車受損，嚴重時還會導致失火、爆炸等事故，其后果是災難性的。為了確保汽車在行駛過程中的安全，減少燃油蒸汽對環境的污染，本文重點討論燃油系統的密封性和流動性，并分析了故障因素。

1 燃油系統的組成及工作原理

1. 1 燃油系統的組成

燃油系統有2 個主要系統：燃油輸送系統和蒸發排放控制系統。燃油系統的主要功能是根據需要向發動機提供燃油，而不受汽車狀況的影響。燃油系統的主要結構包括油箱、燃油泵、燃油過濾器和燃油導軌。

1. 2 燃油系統的工作原理

1. 2. 1 燃油輸送系統

隨著發動機的轉速，燃油泵從油箱中吸取燃油并增加壓力。燃料通過燃料過濾器過濾，以保持其在被送到燃料分配器之前的清潔。在燃油分配器中，通過燃油壓力調節器平衡壓力，多余的油通過回油管返回油箱，如圖1 所示。

1. 2. 2 燃油蒸發排放控制系統

在汽車運行過程中，隨著溫度的升高，油箱中的燃油形成蒸汽，通過管道被帶到活性炭罐中，被活性炭顆粒吸附。在發射器的正常運行過程中，必須利用進氣管的真空功能打開活性炭罐中的電磁閥；新鮮空氣被吸入活性炭罐，洗去附著在活性炭顆粒上的蒸汽，隨后燃油和氣體被吸入氣缸進行燃燒。

2 燃油系統密封測試原理

2. 1 密封測試區域

由于燃油泵開啟壓力過高，因此燃油系統密封測試試驗車處于貧油狀態；測試中無法打開燃油泵，導致從燃油泵到發動機的高壓油管回路無法測試。而燃油系統密封測試的重點是管道密封，主要測試區域有燃油加注實線及加注軟管、活性炭罐及通風管、油箱和汽化控制閥。

2. 2 燃油密封測試原理

2. 2. 1 密封測試標準

在密封油箱開口和燃油系統的炭罐后，施加3.63 kPa 的壓縮空氣；當整個系統的壓降不超過490 Pa 時，保持壓力5 min。

2. 2. 2 流量測試標準

在關閉油箱通風口和炭罐至3.63 kPa 并釋放木炭罐通風口后，在0.5～2.0 min 內系統中的殘余壓力不得超過0.98 kPa。燃油系統密封測試設備必須將燃油密封參數轉換為等效參數，以確保生產線的正常運行。密封測試要求填充壓力為（6.0±0.3） kPa，3 s 內壓力下降小于30 Pa，而平穩性測試要求6 s 內壓力下降大于1 000 Pa。

2. 2. 3 密封測試

用木炭棒密封木炭罐的通風管，用壓縮空氣填充油管的裝置，要求經過3 s 的壓降試驗，系統壓力達到（6.0±0.3） kPa 的穩定壓力，3 s 內系統的壓降不得超過30 Pa。

2. 2. 4 平穩性測試

通過密封測試后，將木炭棒從炭缸的通風管中取出，進行6 s 的壓降試驗，6 s 內系統的壓降必須小于1 000 Pa。

2. 3 密封不合格原因

通過對燃油系統各部分的零件性能進行分析，可以得出對燃油系統進行測試的路線為加油口—油箱—蒸汽單向閥—燃油回油管—炭罐—炭罐通氣管。同時，可以發現共有3 處故障導致測試不通過：燃油密封測試轉換接頭未擰緊造成泄漏；加油硬管、通氣管卡箍未打緊，裝配不符合工藝要求造成泄漏；炭罐通氣管堵頭未堵緊造成泄漏。

3 燃油系統密封測試不合格案例

3. 1 燃油密封圈的密封性失效

某次燃油系統密封測試期間，有8 輛汽車連續沒有通過燃油密封性測試，必須壓縮幾次才能進行測試。燃油系統密封測試在反復壓縮后通過，說明整個汽車的管道沒有問題。分析測試數據可知，測試壓力無法穩定在（6.0±0.3） kPa，密封測試的壓降也無法保證在3 s 內小于30 Pa。因此懷疑燃料系統管道連接處空氣密度低，要么管道損壞，要么炭棒密封不嚴。

由于長期磨損后的常見故障是設備管線連接處的密封圈故障，所以先將燃油系統密封測試設備適配器更換為內部密封圈。更換密封圈后，故障頻率下降，但在跟蹤的8 輛汽車中仍有2 輛故障車。對炭棒的檢查發現炭棒表面有許多凹坑，凹坑和通風口的密封性能受到炭棒與通風管連接的影響，更換炭棒后，對8 輛汽車進行了測試，問題得到了糾正。

3. 2 燃油系統泄漏和炭罐問題

某次燃油系統密封炭罐測試期間，4 輛汽車相繼沒有通過燃油系統密封測試。測試結果顯示密封失效及泄漏，當天共有6 輛汽車的燃油系統密封測試不合格。分析測試數據可知，測試壓力沒有達到（6.0±0.3） kPa，僅為5.6 kPa，而其他汽車測試正常，說明測試設備和附件沒有問題，包括適配器、炭棒、墊片等。燃油系統密封測試失敗，表明燃油系統有泄漏。對管道進行了檢查，沒有發現管道有扭結現象，連接也很可靠。

對塑料件炭罐從不同材質的零件進行分類排查。拆開炭罐，發現炭罐底部有裂紋。更換炭罐后，汽車燃油系統通過了密封測試。對其余5 個炭罐進行拆解，問題一致。追溯原因發現在材料運輸過程中，有一箱材料掉落，未對異常部件進行檢查并送至生產線，導致所生產的炭罐底部有裂紋，引發燃油系統泄漏［3］。

4 燃油系統密封測試不合格的影響因素及改進措施

4. 1 燃油系統密封測試不合格的影響因素

燃油系統密封圈的功能是防止密封面的間隙造成泄漏，密封圈泄漏是由密封面兩端的壓力差造成的。

炭罐是汽車蒸汽控制系統的一部分，可以避免發動機停止運轉后燃油蒸汽逸入大氣。炭罐管路破損，燃油蒸汽就會沿著破損處直接排入大氣中，造成車內油味大，也可能會導致不定時唑車現象。

4. 2 改進措施

（1） 檢查發動機蓋、頂蓋和氣體密封連接表面。

當汽車燃料系統的排氣閥處于工作狀態時，密封環必須靜止在帶有止動邊緣的閥蓋配合面，并且密封環和頂蓋圓柱體內表面之間不能有相對運動。在使用一段時間后，閥蓋和頂蓋各自配合面的變形會直接影響排氣閥的密封性。測量尺寸和形狀公差，發現任何差異應予以糾正或更換為新產品。

（2） 檢查壓縮環、支撐彈簧、彈性墊的剛性及彈性。

必須對壓縮環、支撐彈簧和彈性墊的壓縮和支撐作用進行充分性稱重和分析。在20 多次稱重測試中，壓縮環和彈性墊基本上沒有變形，重新審查發現，測試對密封性能存在一些影響。測試發現，更換支撐彈簧后，未能關閉的排氣閥性能得到改善。因此，在維修過程中應檢查支撐彈簧的情況。如果支撐彈簧變形嚴重，應該用新的產品進行更換，第二次維修可以對照舊的測試進行評估，以確定是否需要更換。

（3） 密封環的改進設計及試驗驗證。

經過反復測試和分析發現主要發揮密封作用的是由聚四氟乙烯制成的密封環。聚四氟乙烯的缺點是力學性能低、剛度低、熱膨脹系數高，該材料在航空航天領域被用作耐高溫和耐腐蝕的襯里和密封件。

影響燃油系統密封性能的主要因素是頂蓋內腔和密封環配合面之間的接觸環帶寬度。如果密封環的外徑保持不變，當線膨脹系數的角度減小時，頂蓋內腔和密封環配合面之間的接觸帶寬度增加。經過幾次設計改進，將線膨脹系數的角度從10°調整到6°，頂蓋內腔和密封環配合面之間的接觸帶寬度從約3.8 mm 增加到約4.8 mm；同時減小面膨脹系數的角度，并相應調整密封環外徑，則密封環的厚度保持不變，靈活性和強度可以得到保證。改進后密封環的密封效果較為理想。

經過以上分析，根據氣體釋放閥的密封測試要求，有針對性地研究和改進了附在氣體釋放閥上的先進密封環。密封測試時，氣缸壓力從94 kPa 到45 kPa 應不少于150 s，以檢查密封環的密封性能。為保證測試的準確性和可靠性，將測試時間延長到200 s，測試合格率達到100%。

（4） 采用目視檢查法和壓力法測試密封性能。

目視檢查法是測試密封性能最常用的方法之一，通常加以醒目的顏色，如熒光漆或氣泡，使泄漏表面更明顯，更容易讓診斷者評估，提高診斷的準確性。這種方法需要一定的經驗和仔細徹底的方法。

壓力法則可以準確地指出泄漏的確切位置。該方法是在泄漏的浮油周圍放置一個適當的壓力罩，在容器的適當位置涂抹發泡劑，對空氣施加壓力，觀察里面是否出現氣泡，如果出現氣泡，則對氣泡進行定位?？梢栽谟凸拗屑尤雺嚎s空氣，但這主要適用于新處理或新修復的油罐。

（5） 采用染色法和加壓器增強密封效果。

染色法是將染色劑與油溶液混合，涂抹在油罐的內部，然后將油罐內的空氣吹出。將油溶液涂抹在泄漏區域的外面，即使在黑暗的地方也能看到泄漏區域，進一步提高檢查效率。如果泄漏不嚴重，可以在清潔好的地方涂抹密封膠。如果出現比較嚴重的滲漏問題，應該把已經密封的結構分開，通過重新涂抹密封劑來加固。另外，也可以使用專用的加壓器將密封膠從結構外部注入到泄漏點周圍的縫隙中，這2 種方法都可以用來加強密封效果。

5 結語

綜上所述，檢查燃油系統是否泄漏是一項極其重要的工作。如果發生燃料泄漏，汽車可能會燃燒或爆炸，影響汽車安全并危及人員和財產安全。通過對燃油系統的分析，了解燃油密封系統的組成及密封測試的原理，識別燃油密封測試風險點，對風險點進行控制，提高生產效率及汽車可靠性。對汽車燃油系統密封性問題進行綜合考慮，優化汽車燃油系統泄漏檢測缺陷消除的設計，保證缺陷消除，讓系統順利運行，有效控制各類風險的發生，使得汽車在行駛中更加安全。