發動機缸蓋罩內異響問題研究

馮新宇　馬遠

摘 要：發動機頂部異響，其中最主要問題之一就是缸蓋罩內異響。本文通過異響機NVH檢測、 異響位置確認、置換驗證、故障凸輪軸檢測、缸蓋檢測五個方法進行現狀分析，并針對此問題從齒形超差導致異響機理、凸輪軸孔圓柱度超差分析、齒輪精度超差分析、壓裝參數對于齒輪的影響、凸輪軸孔圓柱度超差分析五個方面進行原因研究，提出缸蓋罩內異響問題的解決方法，并為發動機頂部異響問題解決提供借鑒方法及思路。

關鍵詞：發動機缸蓋罩；罩內異響；解決方法

中圖分類號： V231 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）26-195-2

1 現狀分析

1.1 異響機NVH檢測

過程：異響狀態無明顯階次問題，發動機1500-2000轉時發動機缸蓋部位能量較大。

結論：發動機頂端噪音大。

1.2 異響位置確認

方法：用聽診器對缸蓋前端、后端、左側、右側、頂面5個位置進行主觀評價。

結論：確認后端異響嚴重（凸輪軸齒輪嚙合位于后端）分析為凸輪軸齒輪嚙合異響。

1.3 置換驗證

方法：對7臺發動機進行零部件互換試驗，首先對凸輪軸進行檢測，若檢測凸輪軸存在異常，更換凸輪軸重新復試，若檢測凸輪軸無異常，重新裝配進行復試，結果如表1。

結論：確認異響與凸輪軸齒輪一致性及裝配一致性強相關。

1.4 故障凸輪軸檢測

方法：通過對正常發動機凸輪軸齒形與異常發動機凸輪軸齒形進行對比驗證。

結論：凸輪軸齒輪精度要求為7級，故障凸輪軸齒輪精度為9級，且鼓形量位于齒頂。

1.5 缸蓋檢測

方法：檢測二次拆裝后凸輪軸孔圓柱度。

結論：圓柱度超差，要求為0.01mm，實際檢測0.023mm，超差0.013mm，凸輪軸孔呈橢圓形。

2 原因分析

2.1 齒形超差導致異響機理

綜合考核鼓形量Ca的指標有兩種：

①齒向鼓形即齒向的最高點在齒寬中部，兩端有偏向齒體內的負偏差；

②齒形鼓形即為齒形的最高點在分度圓附近，齒頂和齒根有偏向齒體內的負偏差。（如圖1）

結論：鼓形量保證兩個嚙合齒輪副的凸點接觸嚙合，減小接觸面積，降低嚙合磨損及嚙合噪音。若鼓形量位于齒頂，在初始嚙合過程中，齒輪之間會產生沖擊使齒輪產生很大的加速度并引起周圍空氣或油液擾動，產生噪音。

2.2 凸輪軸孔圓柱度超差導致異響機理

結論：凸輪軸孔變形呈橢圓形，凸輪軸在高速運轉下由于震動，向F1及F2兩端產生移動，進而導致齒輪嚙合中心距發生變化，齒輪嚙合產生敲擊異響。（如圖2）

2.3 齒輪精度超差分析

研究方向：從齒輪加工過程及齒輪壓裝過程對齒輪精度超差原因進行分析。

結論：經對齒輪精度超差統計，在每天的下午14：00-18：00點存在超差問題。齒輪每天的生產量為240件，磨齒砂輪更換頻次為240件修磨一次，經驗證齒輪在生產150件時砂輪已發生磨損，導致部分齒輪磨齒后齒形精度超差。

2.4 壓裝參數對于齒輪的影響

研究方向：通過對壓裝溫度及壓裝力的改變進行驗證。

結論：經對凸輪軸齒輪在不同的壓裝力、壓裝溫度下驗證，壓裝力越大齒輪壓裝變形越大，齒輪嚙合過程中產生沖擊噪音 。

2.5 凸輪軸孔圓柱度超差分析

結論：缸蓋總成生產后凸輪軸圓柱度滿足要求，在裝配凸輪軸時存在二次拆裝，凸輪軸承蓋裝配時，各螺栓位置受力不均，產生裝配變形，導致圓柱度超差。

3 對策及效果

通過上述現狀及原因分析，提出相應的解決對策，并確認改進效果，如表2。

結論：目標達成，消除了工程內缸蓋罩內異響問題。

4 總結

發動機是汽車的心臟，其性能直接決定著整車的性能。而發動機頂部異響嚴重影響產品的質量，導致顧客的抱怨。通過本文的研究消除了工程內缸蓋罩內異響問題、提升柴油機聲品質、消除了顧客抱怨，并且我們可以將本次分析研究的經驗應用于其他問題的解決中，為此類問題的解決提供經驗。