□ 胡 廣 □ 陳麗霞 □ 閆大宇 □ 朱運杰 □ 黃笑笑

寧波吉利羅佑發(fā)動機零部件有限公司 浙江寧波 315336

1 問題情況

某款三缸汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生異常敲擊聲。隨著汽車行駛時間的延長,發(fā)動機異響部位零部件的使用壽命會大大縮短。異響情況嚴重時,將導致發(fā)動機相關(guān)零部件功能失效,發(fā)動機報廢,整車行駛會發(fā)生嚴重安全問題。所以,針對發(fā)動機敲擊聲問題,需要及時識別及解決。

2 原因分析

某款三缸汽車發(fā)動機在進行熱磨合時出現(xiàn)敲擊聲,試驗后進行拆機排查。

在原機狀態(tài)進行汽車噪聲、振動、舒適性評價。對于異響工況,冷機怠速無異響,熱機怠速50～90 ℃時異響明顯。異響頻率為1 700～5 500 Hz寬頻,異響頻次為0.5階,與發(fā)動機一缸上止點對應。

通過檢測,根據(jù)發(fā)動機異響頻次和異響位置,確定異響故障為發(fā)動機活塞連桿組件產(chǎn)生,并且為活塞運動到上止點后換向?qū)е隆?/p>

對發(fā)動機零部件進行檢測?；钊共?、環(huán)槽及活塞銷孔等位置無異常磨損,尺寸檢測均合格。主軸頸連桿徑無異常磨損,主軸頸連桿徑尺寸均合格。氣缸缸孔無異常磨損,氣缸孔直徑尺寸及圓柱度滿足要求。連桿瓦和主軸瓦表面合金層未脫離,表面無異常磨損,且連桿瓦和主軸瓦尺寸檢測均合格?；钊N表面與活塞銷孔接觸部位有異常磨損痕跡,如圖1所示。

▲圖1 活塞銷表面與活塞銷孔接觸部位磨損痕跡

活塞銷表面粗糙度合格,無異常?；钊N表面粗糙度對比曲線如圖2所示。

▲圖2 活塞銷表面粗糙度對比曲線

發(fā)生異響發(fā)動機活塞銷與無異響發(fā)動機活塞銷圓度、圓柱度、直線度形狀公差尺寸對比如圖3所示,對比確認無明顯差異。

▲圖3 活塞銷形狀公差尺寸對比

活塞銷材料成分、金相檢測結(jié)果均合格,活塞銷硬度和滲碳層深度合格,無異常。

連桿大頭無異常磨損,尺寸檢測合格。連桿小頭存在異常磨損,如圖4所示。

▲圖4 連桿小頭異常磨損

連桿小頭彎曲度、扭曲度檢測合格。連桿小頭襯套貼合間隙最大為2.57 μm,無異常。連桿襯套有磨損現(xiàn)象,硬度實測合格。

對連桿小頭的設計進行校核,運用計算機輔助工程軟件仿真進行分析,考慮往復慣性力,連桿小頭襯套實際面壓為144.38 MPa,而襯套材料許用面壓為145 MPa,襯套材料實際面壓接近許用面壓,安全因數(shù)低,導致連桿小頭磨損量過大,產(chǎn)生異響。

3 整改對策

對比不同發(fā)動機連桿小頭斜切結(jié)構(gòu),與活塞銷全浮結(jié)構(gòu)的油槽、油孔進行對標,相同結(jié)構(gòu)的其它發(fā)動機連桿襯套均有油孔或油槽來改善潤滑,而存在問題的發(fā)動機連桿小頭襯套無類似潤滑結(jié)構(gòu),不利于潤滑。

整改對策如下:

(1) 連桿小頭襯套材料由B05R更改為CuSn8Ni,合金許用面壓由145 MPa提高為160 MPa,提高安全因數(shù);

(2) 連桿小頭襯套增加油槽,改善潤滑效果,如圖5所示。

▲圖5 連桿小頭襯套增加油槽

對整改后的連桿小頭襯套進行耐久試驗,試驗過程中發(fā)動機無異響。對整改前后的連桿小頭襯套孔徑進行檢測,檢測結(jié)果如圖6所示。整改后的連桿小頭襯套孔徑變形量遠好于整改前,整改有效。

▲圖6 連桿小頭襯套孔徑對比

4 結(jié)束語

總結(jié)此次汽車發(fā)動機敲擊聲問題解決,設計部門在進行產(chǎn)品設計時,產(chǎn)品設計參數(shù)在滿足實際需求的前提下要保留充足的安全裕量,對同業(yè)設計的產(chǎn)品要有借鑒思想,以保證產(chǎn)品設計的安全可靠。