关于双支点柔性截面低摩擦发动机油封性能分析

引言：辉门动力总成一直致力于满足客户的需求，为整车及相关配套企业提供完善的满足用户需求的各种产品，具有创新代表性的MicroTorq双支点柔性截面低摩擦发动机油封便是其产品的杰出代表。 2015年MicroTorq发动机油封在北美荣获了PACE美国汽车供应商杰出贡献奖，以表彰其在创新技术、减排降耗及客户满意方面的突出贡献。

整个汽车行业这几年都在努力降低油耗、降低排放，对于密封件的供应商来讲，新的市场趋势也会对零部件产生相应的要求。辉门动力总成创新的MicroTorq双支点柔性截面低摩擦发动机油封为客户提供了一种降低摩擦的全新方案。通过降低油封本身的拖动扭矩，可以直接降低油封和旋转件之间的接触摩擦力，从而达到减小摩擦，降低油耗，减少排放的目的。同时，相对于传统油封，整个油封结构尺寸设计更小、更具小型化优势，可以帮助客户对发动机进一步优化；另一个领先优势是，该油封可以适应如今新一代发动机对曲轴箱正压和负压的瞬时变化要求，比目前其他低摩擦油封具有更出色的抗正/负压表现。

油封的基本功能

对于油封来讲，最基本的功能是要保证把发动机的润滑油封在发动机里面，不能泄漏出去，其次是要防止外面的异物（粉尘、泥浆等）进入发动机里面，这是油封两个最基本的功能。常规来讲，油封根据1个主唇的结构设计，通常分为弹簧橡胶油封，聚四氟乙烯（ PTFE）油封。但是对于油封来说，由于它与旋转轴相接触，工作条件非常恶劣，最大的挑战是在保证其密封性能的前提下，同时保证其工作的耐久性。

过去对于油封只关注其两大基本功能——保证零泄漏和提升耐久度。但近年来由于排放法规的升级，整车厂都在关注降低摩擦损耗，从而也引发了油封技术的革新，在市场上出现了低摩擦油封产品，以降低油封的摩擦损失。

MicroTorq低摩擦油封

辉门动力总成MicroTorq低摩擦油封正是针对低摩擦损耗的要求所研发的一种创新性的产品。与传统设计相比，该油封降低摩擦损耗可高达80%，每台发动机的CO2减排达到1.5g/km. 该发动机油封的结构主要分为4个方面：首先，油封设计有带加强筋的辅助安装导向特征，可以帮助客户正确地将油封安装到位，以防止在油封安装中常见出现的翻唇失效，这也是一种防错的安装模式；其次，油封具备有静态密封环，在最靠近发动机内侧（油侧）设计有1个连续的同心密封环，能够保证非常好的气密性，可以高质量的通过整机厂严格的在线气密性检测；再次，在油封主唇上设计有连续的螺旋线辅助密封，通过泵油效应，可以将发动机内的机油泵送回去；最后，在主唇的末端集成设计了1个防尘唇，可以有效将外界的灰尘、垃圾甚至污水阻挡在发动机曲轴箱外。

辉门动力总成密封件业务全球工程总监SteveDavis：“MicroTorq油封的1个最重要的创新点是辉门的双支点柔性截面设计”。众所周知，曲轴在实际运转过程中并不是以1个非常稳定的同心圆进行运动，在曲轴的运转过程中会存在频繁的摆跳，为了保证油封的密封性能，必须增加油封与曲轴的接触力，在运转过程中就必然会产生摩擦损失。由于MicroTorq油封采用双支点柔性截面设计，在发动机所有的运转工况内，油封主唇与轴圆周面始终保持均匀的密封接触，因此能够允许油封在原始设计中适当减小接触力，以降低系统的整体摩擦损失。而且，由于整个主唇在运转过程中始终保持接力不变，即使减小原始接触力也可以有效地防止机油泄漏。在实际专用台架的测试中，可以发现发动机在采用MicroTorq油封后实际运转功率损失具有较大的降低。

应对曲轴箱正/负压环境

在曲轴箱的密封环境里，内部运动件的影响会产生一定的压力，出于现代发动机排放的要求，甚至有时候会有负压的产生。在最近的几年中，无论是正压值还是负压值，整车厂的要求都在增大。尤其在负压情况下，由于油封唇片很薄，负压会影响到主唇接触力，直接影响到油封的密封性能。普通油封压力作用在主唇片上，在正压的情况下确实能够保证密封力，比如14 kPa的正压压力可以保证其密封要求，但是在负压情况下，由于负压会直接将唇片抬起，导致唇片在部分情况下和曲轴处于非接触状态，因而产生曲轴箱机油外泄。辉门动力总成密封系统中国区高级工程经理Alian Xie介绍说：在安装有MicroTorq油封的情况下，主要的负压集中作用在双支点截面上，而主唇区域的密封力并没有受到直接影响，因此也确保MicroTorq油封在发动机全运行工况内能够与主轴圆周面保持一致的接触力。

满足苛刻的耐久试验要求

不同的整车厂都有自己特定的验证规范，因此也会油封产品提出的一些特殊要求，比如不同的运行速度要求，不同的偏心量试验要求，不同的试验温度、介质要求，甚至需要在完全无润滑的干摩擦条件或长时间的低温状态下运行，各整机厂对于测试时间的长短要求也不一样。但是在MicroTorq油封的整个开发过程中，都按照各整机厂的要求通过了全部耐久性测试，有些方面甚至超出了整车厂的期望值。无论是低温性能还是安装性能，以及抗曲轴箱压力性能，MicroTorq油封都表现优异，并且，MicroTorq油封在保证发动机耐久可靠性的情况下，在其他性能方面没有任何损失。

致力于更多应用领域

MicroTorq油封最早开始应用于乘用车领域，在该产品成功批产后，辉门动力总成正致力于将其应用于更多的发动机领域。目前，辉门公司正在进行重型发动机MicroTorq油封的应用开发，对该油封在设计上进行了一些相应的调整，以适应重型发动机的使用要求，并期待MicroTorq油封在不久的将来取代现有油封的应用。

对于工程机械、船用及其他领域发动机的使用环境来说，油封的工作环境更为恶劣，并且对于油封的防尘具有更高的要求，辉门动力总成为此专门设计了1种适用于MicroTorq油封的辅助防尘唇，同时增加了护套，护套与油封本体之间形成了很复杂的迷宫式结构，可以有效防止外界的灰尘进入到密封主唇内，以保证油封的工作可靠性。

不仅限于北美的汽车公司，辉门公司同时也在和中国一些主流汽车企业合作开展MicroTorq油封的适应性开发和内部测试。据密封系统中国区业务总监Christina Tsai介绍，从2013年年底MicroTorq油封正式量产至今，MicroTorq在全球的业务发展增长非常迅速。近年来，该油封在中国市场的应用也开始快速增长，预计到2021年，该创新型油封在全球的产量规模将达到1000万只以上，其中有接近1/3的产品会在中国南昌工厂进行生产，以供应中国国内市场。2016年12月，辉门公司MicroTorq油封在中国的第一条生产线将会在南昌工厂安装到位并陆续交付产品给不同客户。

结语

对发动机油封来讲，MicroTorq油封确实是1个很独特的、先进的技术和设计，结构上有着突破性的创新。该产品在降低摩擦方面有很大的提升，能够直接帮助发动机降低燃油耗，减少CO2排放。而双支点柔性截面的结构设计，也会让该油封在抗曲轴箱正负压的能力方面得到显著提升，与传统油封相比，整个油封总成的安装尺寸更有优势。在极限情况下，MicroTorq油封的尺寸可以做得比现有的弹簧油封和PTFE油封更小。据统计，发动机油封的失效有超过一半的原因是因为安装不当导致油封早期失效造成的，而MicroTorq油封独特的辅助安装特征，可以确保油封被正确的安装。这也是辉门公司在开发过程中为什么会特别考虑增加这一特征的原因。

关于辉门动力总成上海亚太技术中心

辉门从2006 年开始在本地招聘技术人员，2010年6月份在上海金桥正式成立亚太的技术中心。到目前为止，整个技术中心有超过100名研发人员。其中，90%以上是本地员工，也有从国外引进的技术专家，比如从德国技术中心引入活塞和活塞环的高级工程专家。所以，这是1 个本地和国际结合的团队，辉门的的目标是由中国的工程团队来快速响应客户的各种需求。

在上海的亚太技术中心，除了八大产品线的工程技术团队之外，还拥有1 个强大的试验环境。比方说，有精密的测量室，可以做试验前、试验后的精密测量，有各个专项的部件试验室，比如活塞、密封系统、轴瓦、座圈导管和气门试验室等。此外，研发中心还有3台发动机试验台架，这对我们的发动机验证、技术验证也是十分关键的。研发中心的发动机试验台架在专项的实验领域处于国际领先的地位。