機(jī)械挺柱結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)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(jī)制造有限公司

機(jī)械挺柱結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)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(jī)制造有限公司

發(fā)動機(jī)異響標(biāo)志發(fā)動機(jī)某一機(jī)構(gòu)的技術(shù)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(dāng)引起的。發(fā)動機(jī)缸蓋內(nèi)異響故障是一種普遍發(fā)生在各個(gè)發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠家的典型故障，由于每款發(fā)動機(jī)缸蓋內(nèi)的結(jié)構(gòu)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(jī)缸蓋異響的關(guān)鍵因素作為主線，以發(fā)動機(jī)缸蓋為機(jī)械挺柱結(jié)構(gòu)及工作原理作為依據(jù)，通過評審現(xiàn)場裝配工藝、過程質(zhì)量管控、外購件質(zhì)量、設(shè)計(jì)尺寸等手段，利用大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為支持，對影響發(fā)動機(jī)缸蓋異響的關(guān)鍵因素一一進(jìn)行闡述。

缸蓋異響；現(xiàn)場裝配工藝；過程質(zhì)量管控；外購件質(zhì)量；設(shè)計(jì)尺寸

前言：

X系列汽車發(fā)動機(jī)是某汽車發(fā)動機(jī)公司的全新研發(fā)產(chǎn)品，投放市場6個(gè)月來已量產(chǎn)4萬臺，預(yù)計(jì)15年產(chǎn)量約15萬臺，主要匹配集團(tuán)公司內(nèi)C平臺車型。在X系列汽車發(fā)動機(jī)的臺架試驗(yàn)中，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到起車1200rpm左右或怠速水溫達(dá)到80℃以上時(shí)，發(fā)動機(jī)排氣側(cè)會明顯聽到清脆的“噠噠”異響聲，經(jīng)確認(rèn)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(jī)持續(xù)再現(xiàn)，故障率為15%左右，通過多次的返修檢查及驗(yàn)證，找出構(gòu)成此類問題的真因。

一．確認(rèn)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(yàn)判定法

試驗(yàn)人員通過改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(shí)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況及故障現(xiàn)象,進(jìn)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(yàn)判定法的準(zhǔn)確率較低,因此常用一些儀器設(shè)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(jìn)一步確認(rèn)缸蓋異響的根本發(fā)聲部位。

對于已經(jīng)確認(rèn)缸蓋內(nèi)異響的故障機(jī)，通過NVH實(shí)驗(yàn)得到測試數(shù)據(jù)：

進(jìn)氣側(cè)4缸、排氣側(cè)振動頻率明顯分散。

結(jié)論：異響在進(jìn)氣側(cè)4缸、排氣側(cè)處，周期性發(fā)生，異常振動發(fā)生在氣門關(guān)閉時(shí)刻附近，判斷為氣門落座聲音大導(dǎo)致。

從結(jié)構(gòu)圖中分析出，導(dǎo)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(jī)械挺柱、凸輪軸、凸輪軸蓋的質(zhì)量，還與氣門間隙、凸輪軸蓋擰緊工藝有關(guān)。

依據(jù)X系列發(fā)動機(jī)缸蓋的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、裝配過程，通過返修及實(shí)驗(yàn)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(jī)械挺柱清潔度、缸蓋機(jī)械挺柱孔清潔度、氣門桿頸與導(dǎo)管間隙相關(guān)。

二、下面就對以上這幾方面進(jìn)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(jī)機(jī)械挺柱采取設(shè)備自動測量計(jì)算得出目標(biāo)間隙的級別挺柱，工藝范圍進(jìn)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(jī)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(jìn)、排氣側(cè)間隙不均勻，導(dǎo)致缸蓋異響。

采取對策：調(diào)整設(shè)備參數(shù)，設(shè)定目標(biāo)值，在間隙復(fù)校工位保證進(jìn)氣側(cè)間隙0.15-0.19mm、排氣側(cè)0.25-0.29mm進(jìn)行裝機(jī)。

2.凸輪軸蓋擰緊工藝

對比該公司R系列發(fā)動機(jī)缸蓋異響故障率，排查裝配過程工藝，發(fā)現(xiàn)擰緊機(jī)擰緊順序發(fā)面存在差異，目前X系列發(fā)動機(jī)采取一次擰緊，系列采取擰緊-松開-最終擰緊，分析差異點(diǎn)R系列擰緊工藝的目的，得到結(jié)論X系列發(fā)動機(jī)一次擰緊后，凸輪軸擰緊過程中壓緊的應(yīng)力釋放不出來，導(dǎo)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(shí)驗(yàn)，故障率下降到6%。

3.機(jī)械挺柱、缸蓋分總成清潔度

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

采取對策：機(jī)械挺柱裝配前清理異物、缸蓋分總成裝配前進(jìn)行毛刺清理。

實(shí)驗(yàn)100臺機(jī)械挺柱裝配前進(jìn)行清理、強(qiáng)化毛刺檢查后氣缸蓋投入生產(chǎn)驗(yàn)證，有3臺缸蓋異響，缸蓋比例下降到3%。

4.氣門桿頸與導(dǎo)管間隙

2014年11月初對于以上幾個(gè)因素已經(jīng)得到有效控制后，缸蓋異響故障機(jī)仍然持續(xù)再現(xiàn)，PPM值在30000以上，缸蓋異響故障機(jī)仍然未從根本上解決，分析11月份裝機(jī)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?yàn)闅忾T杠頸與導(dǎo)管間隙有直接的因素。為此，該公司組織對間隙進(jìn)行調(diào)整，對于氣門桿頸尺寸公差調(diào)整，進(jìn)行NVH測試氣門桿頸尺寸變更后，振動頻率明顯集中分布。

結(jié)論：氣門桿頸與導(dǎo)管間隙過大導(dǎo)致異響。

采取對策：對氣門桿頸設(shè)計(jì)尺寸變更，以減小與導(dǎo)管間隙。

結(jié)論：隨著汽車發(fā)動機(jī)制造行業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，缸蓋結(jié)構(gòu)為機(jī)械挺柱以廣泛應(yīng)用，本文以某公司X系列發(fā)動機(jī)典型故障---缸蓋異響為研究對象，通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，找出一系列導(dǎo)致缸蓋異響的主要因素，并采取有效的措施一一解決?？偨Y(jié)出以下結(jié)論：生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，在整個(gè)流程中對產(chǎn)品質(zhì)量的變異進(jìn)行調(diào)查與分析，應(yīng)用概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法來精確地找出主要因素，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量過程控制、完善工藝規(guī)程，加大質(zhì)量控制的監(jiān)督、檢查力度，同時(shí)采取有效的措施、多種的形式完善質(zhì)量管理制度，提高管理水平，隨著質(zhì)量意識的不斷加強(qiáng)，管理水平的逐步提升，質(zhì)量文化氛圍的不斷深厚，產(chǎn)品質(zhì)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。