汽車發(fā)動機(jī)敲擊聲問題的解決

□ 胡 廣 □ 陳麗霞 □ 閆大宇 □ 朱運(yùn)杰 □ 黃笑笑

寧波吉利羅佑發(fā)動機(jī)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生異常敲擊聲。隨著汽車行駛時(shí)間的延長,發(fā)動機(jī)異響部位零部件的使用壽命會大大縮短。異響情況嚴(yán)重時(shí),將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)相關(guān)零部件功能失效,發(fā)動機(jī)報(bào)廢,整車行駛會發(fā)生嚴(yán)重安全問題。所以,針對發(fā)動機(jī)敲擊聲問題,需要及時(shí)識別及解決。

2 原因分析

某款三缸汽車發(fā)動機(jī)在進(jìn)行熱磨合時(shí)出現(xiàn)敲擊聲,試驗(yàn)后進(jìn)行拆機(jī)排查。

在原機(jī)狀態(tài)進(jìn)行汽車噪聲、振動、舒適性評價(jià)。對于異響工況,冷機(jī)怠速無異響,熱機(jī)怠速50～90 ℃時(shí)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(jī)一缸上止點(diǎn)對應(yīng)。

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

對發(fā)動機(jī)零部件進(jìn)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。活塞銷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(jī)活塞銷與無異響發(fā)動機(jī)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(rèn)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(shí)測合格。

對連桿小頭的設(shè)計(jì)進(jìn)行校核,運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助工程軟件仿真進(jìn)行分析,考慮往復(fù)慣性力,連桿小頭襯套實(shí)際面壓為144.38 MPa,而襯套材料許用面壓為145 MPa,襯套材料實(shí)際面壓接近許用面壓,安全因數(shù)低,導(dǎo)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(jī)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(jìn)行對標(biāo),相同結(jié)構(gòu)的其它發(fā)動機(jī)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(jī)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(jìn)行耐久試驗(yàn),試驗(yàn)過程中發(fā)動機(jī)無異響。對整改前后的連桿小頭襯套孔徑進(jìn)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(yuǎn)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(jī)敲擊聲問題解決,設(shè)計(jì)部門在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí),產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)在滿足實(shí)際需求的前提下要保留充足的安全裕量,對同業(yè)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要有借鑒思想,以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全可靠。