高冠中，于海洋

哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司

機械挺柱結構發(fā)動機缸蓋
——異響原因及分析

高冠中，于海洋

哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司

發(fā)動機異響標志發(fā)動機某一機構的技術狀態(tài)已發(fā)生變化，主要原因是有些零件磨損過甚或裝配、調(diào)整不當引起的。發(fā)動機缸蓋內(nèi)異響故障是一種普遍發(fā)生在各個發(fā)動機生產(chǎn)廠家的典型故障，由于每款發(fā)動機缸蓋內(nèi)的結構不同，造成缸蓋異響的發(fā)生部位不同。本文以分析影響某公司X系列發(fā)動機缸蓋異響的關鍵因素作為主線，以發(fā)動機缸蓋為機械挺柱結構及工作原理作為依據(jù)，通過評審現(xiàn)場裝配工藝、過程質量管控、外購件質量、設計尺寸等手段，利用大量的實驗數(shù)據(jù)作為支持，對影響發(fā)動機缸蓋異響的關鍵因素一一進行闡述。

缸蓋異響；現(xiàn)場裝配工藝；過程質量管控；外購件質量；設計尺寸

前言：

X系列汽車發(fā)動機是某汽車發(fā)動機公司的全新研發(fā)產(chǎn)品，投放市場6個月來已量產(chǎn)4萬臺，預計15年產(chǎn)量約15萬臺，主要匹配集團公司內(nèi)C平臺車型。在X系列汽車發(fā)動機的臺架試驗中，當發(fā)動機轉速達到起車1200rpm左右或怠速水溫達到80℃以上時，發(fā)動機排氣側會明顯聽到清脆的“噠噠”異響聲，經(jīng)確認異響來源于缸蓋內(nèi)部，由于無法快速的查找出問題的原因，缸蓋異響故障機持續(xù)再現(xiàn)，故障率為15%左右，通過多次的返修檢查及驗證，找出構成此類問題的真因。

一．確認異響發(fā)聲部位

目前，該公司對于異響的判定主要是依據(jù)以下兩種判定方式：

1.人工經(jīng)驗判定法

試驗人員通過改變發(fā)動機轉速等措施使異響再現(xiàn),找出異響特征和規(guī)律并了解異響出現(xiàn)時發(fā)動機的運行狀況及故障現(xiàn)象,進而判斷出異響部位這是目前使用最普通也是最主要的方法。

2.儀器輔助診斷法

由于人工經(jīng)驗判定法的準確率較低,因此常用一些儀器設備來輔助聽診與分析,常用的儀器主要有聽診器,噪聲器,振動分析儀等，進一步確認缸蓋異響的根本發(fā)聲部位。

對于已經(jīng)確認缸蓋內(nèi)異響的故障機，通過NVH實驗得到測試數(shù)據(jù)：

進氣側4缸、排氣側振動頻率明顯分散。

結論：異響在進氣側4缸、排氣側處，周期性發(fā)生，異常振動發(fā)生在氣門關閉時刻附近，判斷為氣門落座聲音大導致。

從結構圖中分析出，導致氣門落座聲音大的主要影響因素有氣門、缸蓋、氣門彈簧、機械挺柱、凸輪軸、凸輪軸蓋的質量，還與氣門間隙、凸輪軸蓋擰緊工藝有關。

依據(jù)X系列發(fā)動機缸蓋的結構組成、工作原理、裝配過程，通過返修及實驗發(fā)現(xiàn)：與氣門間隙不均勻、凸輪軸蓋螺栓擰緊工藝不一致、機械挺柱清潔度、缸蓋機械挺柱孔清潔度、氣門桿頸與導管間隙相關。

二、下面就對以上這幾方面進行論證：

1.氣門間隙

理論氣門間隙過大是造成缸蓋異響的主要因素，X系列發(fā)動機機械挺柱采取設備自動測量計算得出目標間隙的級別挺柱，工藝范圍進氣氣門間隙0.19±0.03mm、排氣氣門間隙0.29±0.03mm，初期80%返修的故障機都為更換不同級別挺柱，調(diào)整氣門間隙，推斷裝配過程中間隙范圍過大，進、排氣側間隙不均勻，導致缸蓋異響。

采取對策：調(diào)整設備參數(shù)，設定目標值，在間隙復校工位保證進氣側間隙0.15-0.19mm、排氣側0.25-0.29mm進行裝機。

2.凸輪軸蓋擰緊工藝

對比該公司R系列發(fā)動機缸蓋異響故障率，排查裝配過程工藝，發(fā)現(xiàn)擰緊機擰緊順序發(fā)面存在差異，目前X系列發(fā)動機采取一次擰緊，系列采取擰緊-松開-最終擰緊，分析差異點R系列擰緊工藝的目的，得到結論X系列發(fā)動機一次擰緊后，凸輪軸擰緊過程中壓緊的應力釋放不出來，導致缸蓋異響，采取對策：X系列擰緊順序更改為擰緊-松開-最終擰緊的方式，經(jīng)過100臺實驗，故障率下降到6%。

3.機械挺柱、缸蓋分總成清潔度

在返修過程中，機械挺柱軸向外端面有異常劃傷現(xiàn)象，在機械挺柱、缸蓋裝配前進行檢查發(fā)現(xiàn)，機械挺柱多處粘有異物、缸蓋機械挺柱孔內(nèi)壁留有毛刺。

采取對策：機械挺柱裝配前清理異物、缸蓋分總成裝配前進行毛刺清理。

實驗100臺機械挺柱裝配前進行清理、強化毛刺檢查后氣缸蓋投入生產(chǎn)驗證，有3臺缸蓋異響，缸蓋比例下降到3%。

4.氣門桿頸與導管間隙

2014年11月初對于以上幾個因素已經(jīng)得到有效控制后，缸蓋異響故障機仍然持續(xù)再現(xiàn)，PPM值在30000以上，缸蓋異響故障機仍然未從根本上解決，分析11月份裝機零件、氣門間隙、凸輪軸蓋擰緊順序沒有任何變更，推測異響原因為氣門杠頸與導管間隙有直接的因素。為此，該公司組織對間隙進行調(diào)整，對于氣門桿頸尺寸公差調(diào)整，進行NVH測試氣門桿頸尺寸變更后，振動頻率明顯集中分布。

結論：氣門桿頸與導管間隙過大導致異響。

采取對策：對氣門桿頸設計尺寸變更，以減小與導管間隙。

結論：隨著汽車發(fā)動機制造行業(yè)技術的迅猛發(fā)展，缸蓋結構為機械挺柱以廣泛應用，本文以某公司X系列發(fā)動機典型故障---缸蓋異響為研究對象，通過大量的實驗驗證，找出一系列導致缸蓋異響的主要因素，并采取有效的措施一一解決?？偨Y出以下結論：生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質量問題，在整個流程中對產(chǎn)品質量的變異進行調(diào)查與分析，應用概率論及數(shù)理統(tǒng)計方法來精確地找出主要因素，加強產(chǎn)品質量過程控制、完善工藝規(guī)程，加大質量控制的監(jiān)督、檢查力度，同時采取有效的措施、多種的形式完善質量管理制度，提高管理水平，隨著質量意識的不斷加強，管理水平的逐步提升，質量文化氛圍的不斷深厚，產(chǎn)品質量問題發(fā)生幾率會越來越低，企業(yè)的發(fā)展也一定會得到有力的保證。