機動車發(fā)動機主要零件的清潔度測定及提高措施

王 攀

（上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555）

發(fā)動機的清潔工作能有效提升發(fā)動機的性能及使用壽命，為使清潔工作受到更多人的關(guān)注，本文將會通過機動車制造廠中的實際情況，對清潔度評定標(biāo)準(zhǔn)、測試技術(shù)以及操作流程做出分析，進而達(dá)到提高發(fā)動機清潔度的檢測水平。

1 清潔度對發(fā)動機的影響

對發(fā)動機零件進行有效的清潔能夠提升產(chǎn)品的使用性能和使用壽命，目前各大廠商都已重視起發(fā)動機的清潔工作。一般于勞動量中，發(fā)動機零件清潔勞動量達(dá)到10%～20%，由此可見發(fā)動機清潔度的重要性。通常情況下，發(fā)動機表面會殘留機械雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對發(fā)動機的水道孔、氣道孔、油道口以及發(fā)動機表面造成影響，如果這些機械雜質(zhì)存留在發(fā)動機內(nèi)部，還會對發(fā)動機的性能造成嚴(yán)重的影響。機械雜質(zhì)對于發(fā)動機的影響主要有以下幾點：

1.導(dǎo)致發(fā)動機軸瓦損壞。

2.影響發(fā)動機冷卻水的流動。

3.導(dǎo)致發(fā)動機出現(xiàn)拉缸情況，影響發(fā)動機工作。

4.打活塞環(huán)。

5.影響發(fā)動機的性能和使用壽命。

2 清潔度測試及其目標(biāo)、要求的提高

從質(zhì)量方面來說，清潔度測試是一種對發(fā)動機規(guī)定部位所展開的污染物檢測技術(shù)，其中規(guī)定部位代表可以影響發(fā)動機性能的部位，而污染物的質(zhì)量則由數(shù)量、尺寸、種類、形狀等參數(shù)作為污染程度的評價依據(jù)。通常情況下，一次完整的清潔度測試應(yīng)包含以及幾個步驟：

1.前期工作，準(zhǔn)備濾紙等工具。

2.獲取發(fā)動機表面的雜質(zhì)。

3.對雜質(zhì)進行檢測，并出具檢測報告。

在以上步驟當(dāng)中，前期工作和獲取工作是十分重要的。雖然發(fā)動機清潔檢測已經(jīng)在我國發(fā)展了多年，但就目前而言對其的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，其中主要體現(xiàn)在試驗設(shè)備、試驗技術(shù)的落后，指標(biāo)要求低，測試目標(biāo)單一等方面。例如上海大眾、一汽大眾等主流企業(yè)在發(fā)動機清潔度檢測上所用的技術(shù)和設(shè)備與20 年前無任何差別，依舊將殘留物質(zhì)量作為受控的指標(biāo)之一，因此可以看出，清潔度檢測水平的發(fā)展需要不斷努力。對發(fā)動機進行剖析后，可以看出發(fā)動機這幾十年間的發(fā)展。其中主要體現(xiàn)在：

1.使用更高水平的清潔度檢測技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。

2.配備功能更優(yōu)的檢測儀器，以此來提升清潔度檢測水平。

3.樣品采集、樣品存放、樣品輸送等環(huán)節(jié)的規(guī)章制度更加完善。

清潔度試驗標(biāo)準(zhǔn)是對發(fā)動機清潔狀態(tài)的重要評定標(biāo)準(zhǔn)，因此也可以作為內(nèi)部生產(chǎn)以及產(chǎn)品驗收的標(biāo)準(zhǔn)。

例如，德國大眾汽車在發(fā)動機清潔度試驗上就一直保持高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格，并推出了發(fā)動機結(jié)構(gòu)件清潔度雜質(zhì)顆粒重量檢測的標(biāo)準(zhǔn)，在該標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中對檢測設(shè)備、關(guān)鍵器件、檢測步驟等作出了具體的說明，并對相關(guān)零件的清洗方法作出詳細(xì)說明。相比之下，我國在發(fā)動機雜質(zhì)重量檢測上還存在著諸多的不足，大部分企業(yè)還只能使用普通的光學(xué)顯微鏡對雜質(zhì)顆粒進行檢測，且測試結(jié)果只能用作參考[1]。

3 提高清潔度測試的技術(shù)水平

3.1 清潔度測試技術(shù)的提升

目前，我國各汽車制造企業(yè)都已經(jīng)重視起發(fā)動機清潔技術(shù)的提升，其中用于萃取、制樣的設(shè)備儀器主要分為以下幾類：

1.傳統(tǒng)壓力噴射萃取，盡管該方法擁有著非常高的萃取效率，但在制樣上擁有著一定的局限性，例如上海大眾、一汽大眾等企業(yè)在發(fā)動機清潔標(biāo)準(zhǔn)上一直使用PV3347 標(biāo)準(zhǔn)，盡管標(biāo)準(zhǔn)已提升，但相關(guān)檢測設(shè)備以及檢測方法還較為落后。

2.清潔度試驗精細(xì)化。為使清潔度試驗更加標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，世界各大企業(yè)廠商都已經(jīng)設(shè)定了自己的測試標(biāo)準(zhǔn)，如英國羅孚的MGRES：21.CC.01C(2005)，美國的GME7061(2001)等等，這些標(biāo)準(zhǔn)在清潔度試驗當(dāng)中發(fā)揮出了非常重要的作用。但目前而言在實踐測試過程中，其質(zhì)量還擁有較大的提升空間，例如對清洗過程中所使用的清洗液用量有標(biāo)準(zhǔn)的要求。在PV3347清潔標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，有一條規(guī)則提出，為了保證實驗結(jié)果具備可比性，在每次實驗過程中所使用的清洗液用量應(yīng)大致保證相同。最近幾年，國內(nèi)外汽車廠商都已經(jīng)關(guān)注起清洗液的用量，并將其作為控制產(chǎn)品質(zhì)量的重要依據(jù)。在發(fā)動機清洗過程中，雖然工件相同，但是使用的清洗液用量是各不相同的，以至于所采集到的殘留顆粒物也是各不相同的，這也就表明，盡管操作員不變，實驗方法不變，但是所使用的清洗液用量是無法保證不變的，或多或少會出現(xiàn)偏差。對此，在ISO16232 標(biāo)準(zhǔn)以及VDA19 標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，對于清洗液的用量作出了明確的規(guī)定，將清洗液用量設(shè)定為Q，當(dāng)清洗過程中的清洗液噴射量大于等于Q 時，所提取的雜質(zhì)顆粒量誤差應(yīng)保證在10%之內(nèi)，即：cn ≤10%(Cn+cn-1+…+C1)=10%。在此其中，為確認(rèn)清洗液用量Q，需要進行重復(fù)的實驗，n 為獲取清洗液用量Q 的那一次，在標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，要求n 小于6。

3.配置精細(xì)的清潔度萃取設(shè)備，隨著清潔度要求的不斷提升，傳統(tǒng)的檢測設(shè)備已經(jīng)無法滿足清潔度檢測要求，對此，我國各大發(fā)動機廠商都已經(jīng)對設(shè)備儀器進行了更新，以確保發(fā)動機清洗實驗的質(zhì)量。

目前先進的清潔度萃取設(shè)備添加了以下功能：

1.清洗液的回收、再利用。

2.清洗液的噴洗壓力，在噴洗過程中的噴射壓力可以自主調(diào)節(jié)。

例如說發(fā)動機需要10L 的清洗液，而連桿僅需要3L 的清洗液，至于螺栓等小部件僅需要1L 的清洗液，因此在面對不同部件時，操作人員應(yīng)當(dāng)對設(shè)備進行調(diào)整，以便于在規(guī)定壓力下進行定量清洗。此外，由于在試驗過程中，清洗液會出現(xiàn)飛濺的情況，因此在對新部件進行清洗前必須進行洗槽工作，進而保證清潔度檢測的準(zhǔn)確性。為了消除人為因素所造成的影響，可以選擇自動洗槽的方式，在保證工作效率的同時，還能降低操作人員的勞動強度。

3.風(fēng)幕系統(tǒng)，為保證試驗區(qū)域內(nèi)不會進入塵?；蚱渌w粒，風(fēng)幕系統(tǒng)起到重要的作用，其利用立方槽下部的排風(fēng)管來進行抽風(fēng)工作，以此來保證試驗區(qū)域內(nèi)殘留顆粒的準(zhǔn)確性[2]。

3.2 高性能顆粒度分析儀器的普及化

為了保證清潔度標(biāo)準(zhǔn)的實施，我國發(fā)動機企業(yè)都已經(jīng)拋棄了光學(xué)顯微鏡等儀器，從而選擇高效的顆粒度分析儀，這種顆粒度分析儀配備自動載物臺，擁有觀測光學(xué)系統(tǒng)、PC 機等相關(guān)軟件，因此可以滿足企業(yè)的各種需求。隨著我國自動化水平的不斷提高，汽車工業(yè)已經(jīng)進入了一個新的發(fā)展領(lǐng)域，國內(nèi)外的競爭十分激烈。由于汽車是一種節(jié)能產(chǎn)品，容易產(chǎn)生環(huán)境污染，為了有效地緩解資源短缺的緊張氣氛，減少對自然環(huán)境的污染程度，主要的汽車企業(yè)正在加強汽車發(fā)動機的研發(fā)，加強質(zhì)量控制和優(yōu)化的過程。本文簡要介紹了發(fā)動機質(zhì)量與備件的關(guān)系，并提出了相應(yīng)的改進汽車發(fā)動機部件質(zhì)量控制和優(yōu)化的措施，以提高汽車發(fā)動機質(zhì)量。

4 改進清潔度試驗的操作流程

為了不斷提升清潔度檢測技術(shù)的水平，各企業(yè)應(yīng)當(dāng)對試驗技術(shù)和操作流程進行不斷的優(yōu)化調(diào)節(jié)，因此可以從以下幾點細(xì)節(jié)著手。

4.1 自制件試驗前的采集方式

目前企業(yè)對于自制件的取樣形式主要分為兩種，第一種為直接從金屬加工線當(dāng)中提取工件，而第二種為從裝配線上提取已安裝的部件。盡管兩種取樣形式不同，但目的都是相同的，第一種取樣方式能確認(rèn)金屬加工線所進行的清洗工序是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，一旦發(fā)現(xiàn)存有不符合標(biāo)準(zhǔn)的零件出現(xiàn)，則應(yīng)在工藝上做出優(yōu)化調(diào)整。而第二種也是出于該方面的考慮，并且第二種取樣方式還能更為直觀地觀察零件質(zhì)量狀態(tài)。目前第一種取樣方式是我國各大汽車制造商使用最為廣泛的方式。

4.2 送檢工件的傳輸和存放

由于相關(guān)部件需要運送到實驗場地進行實驗，因此在運輸過程中會受到運輸環(huán)境的影響，對此運輸車輛必須采用全密封的車輛，該類型車輛能夠?qū)⒉考c外界充分的隔離，大大提高了部件的安全性。在全密封車輛運輸過程中應(yīng)注意以下幾個方面：

1.運輸車輛的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)與部件的形狀相符合，最大程度承載更多的部件，通常情況下，運輸車輛可以被劃分為兩類，即箱體類零件以及軸類零件，在運輸一些質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)小的部件時，可將車輛內(nèi)部劃分為兩層，上層放置小部件，而下層則放置較重的部件。

2.確保部件在運輸過程中不會出現(xiàn)剮蹭、碰撞等情況。由于運輸過程中存有大量的不確定性因素，以至于零件會出現(xiàn)一定的磨損，如箱體類零件的平面磨損、軸類零件軸徑的磨損等等，對此必須做出相應(yīng)的保護措施，提升零件在運輸過程中的穩(wěn)定性。

3.保持小車內(nèi)部清潔，在車輛每次完成運輸任務(wù)之后，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對車輛內(nèi)部展開清洗，并且為了保證實驗零件的清潔度，無論實驗零件的材質(zhì)還是形狀都應(yīng)做出單獨的包裝[3]。

4.3 產(chǎn)品設(shè)計

為了保證產(chǎn)品清潔度的提升，在產(chǎn)品設(shè)計時應(yīng)做出更多的考慮，如便于熱加工清理的內(nèi)腔等，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生改變之后，清潔度數(shù)值將會得到有效地提升。

4.4 加工工藝

1.利用熱加工技術(shù)對發(fā)動機的內(nèi)腔、氣道、油道等部位以及氧化皮、毛刺、飛邊等現(xiàn)象進行徹底的清除，在清理零件死角部位時，必須采用人工清潔的方式，而清理所用的噴丸可以使用小粒噴丸。

2.機械加工中，為了保證達(dá)到清潔標(biāo)準(zhǔn)，必須在零部件、工裝設(shè)計時作出充分的考慮，利用機械設(shè)備對適合面、孔、槽等部位進行清理，同時在全密閉的管道之內(nèi)加入潤滑油，并對重要的管道口進行封堵。

4.5 工廠設(shè)計

汽車制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)保證廠房附近的環(huán)境，在加工區(qū)域內(nèi)安裝除塵設(shè)備，以防止加工區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)額外的粉塵顆粒。為防止零件出現(xiàn)磕碰、剮蹭等情況，裝配過程中應(yīng)盡可能選擇滾道的方式，并且僅在車間內(nèi)部使用鏟車運送。在發(fā)動機零部件的設(shè)計過程中，應(yīng)加強新的設(shè)計手段來優(yōu)化現(xiàn)有的整個設(shè)計過程，結(jié)合發(fā)動機的運行狀態(tài)，從而優(yōu)化和改進設(shè)計模式。因此，該新技術(shù)對設(shè)計零件和制造零件的整個過程產(chǎn)生了很大的影響。對于不同類型的零件，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)牟町愒O(shè)計模式和制造技術(shù)。為了避免消耗更多的成本，技術(shù)人員應(yīng)高度重視部件制造，不斷優(yōu)化部件設(shè)計的相關(guān)過程，將成本保持在一個合理的范圍內(nèi)，確保發(fā)動機運行效率的穩(wěn)定提高。

4.6 清洗液溫度、換水周期的控制

在對汽缸體進行清理的時候，對于清洗液的溫度要求并不是很高，因此選擇加熱或是常溫都是可以的，但對于最終清洗機來說，則應(yīng)對清洗液的溫度進行有效地控制。通常情況下，清洗液的溫度應(yīng)保持在50℃到60℃之間，若清洗液的溫度較低則會影響到清洗效果，而如果溫度過高，清洗液會出現(xiàn)揮發(fā)的情況，以至于清洗液會殘留在零件表面。除此之外，為了保證清洗效果達(dá)到最佳化，在換水周期上也應(yīng)加以重視，對于中間清洗機來說，換水周期可以設(shè)定為每3000 件進行一次換水，而對于最終清洗機來說，換水周期則需要設(shè)定1500 件換水一次[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，最近幾年我國已經(jīng)在汽車制造業(yè)的機動車安全性、節(jié)能性等方面有明確的相關(guān)法律要求，因此發(fā)動機清潔度質(zhì)量成為企業(yè)重點關(guān)注的環(huán)節(jié)。在對發(fā)動機進行優(yōu)化和推廣的過程中，我們必須要注意其部件的質(zhì)量控制，全面、充分地考慮部件質(zhì)量、材料、結(jié)構(gòu)及其燃燒過程的相關(guān)影響因素，選擇最佳質(zhì)量優(yōu)化方案和措施，從而提高發(fā)動機的質(zhì)量。不僅如此，還需要加強各種計算平臺和開發(fā)平臺的有效應(yīng)用，使其質(zhì)量可控性最大化，使整個設(shè)計過程更加開放，在未來的開發(fā)中創(chuàng)造更好的引擎應(yīng)用前景。