機械挺柱結構發動機缸蓋
——異響原因及分析

高冠中，于海洋

哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司

機械挺柱結構發動機缸蓋
——異響原因及分析

高冠中，于海洋

哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司

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

缸蓋異響；現場裝配工藝；過程質量管控；外購件質量；設計尺寸

前言：

X系列汽車發動機是某汽車發動機公司的全新研發產品，投放市場6個月來已量產4萬臺，預計15年產量約15萬臺，主要匹配集團公司內C平臺車型。在X系列汽車發動機的臺架試驗中，當發動機轉速達到起車1200rpm左右或怠速水溫達到80℃以上時，發動機排氣側會明顯聽到清脆的“噠噠”異響聲，經確認異響來源于缸蓋內部，由于無法快速的查找出問題的原因，缸蓋異響故障機持續再現，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．確認異響發聲部位

目前，該公司對于異響的判定主要是依據以下兩種判定方式：

1.人工經驗判定法

試驗人員通過改變發動機轉速等措施使異響再現,找出異響特征和規律并了解異響出現時發動機的運行狀況及故障現象,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聲部位。

對于已經確認缸蓋內異響的故障機，通過NVH實驗得到測試數據：

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，周期性發生，異常振動發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X系列發動機缸蓋的結構組成、工作原理、裝配過程，通過返修及實驗發現：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：調整設備參數，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系列發動機缸蓋異響故障率，排查裝配過程工藝，發現擰緊機擰緊順序發面存在差異，目前X系列發動機采取一次擰緊，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象，在機械挺柱、缸蓋裝配前進行檢查發現，機械挺柱多處粘有異物、缸蓋機械挺柱孔內壁留有毛刺。

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得到有效控制后，缸蓋異響故障機仍然持續再現，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整，對于氣門桿頸尺寸公差調整，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：隨著汽車發動機制造行業技術的迅猛發展，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。總結出以下結論：生產過程中出現質量問題，在整個流程中對產品質量的變異進行調查與分析，應用概率論及數理統計方法來精確地找出主要因素，加強產品質量過程控制、完善工藝規程，加大質量控制的監督、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，產品質量問題發生幾率會越來越低，企業的發展也一定會得到有力的保證。