淺談發(fā)動機(jī)氣缸蓋氣門環(huán)帶對拍打試漏的影響及對策

唐麗巧

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西 柳州545005）

0 引言

近年來，隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，汽車行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。各汽車在不斷提高品質(zhì)、性能的同時，對發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件的加工工藝也在不斷的探索，以保證發(fā)動機(jī)的高性能。五菱柳機(jī)目前的主導(dǎo)產(chǎn)品有LJ479Q系列汽油發(fā)動機(jī)，LJ4A15系列汽油發(fā)動機(jī)，LJ469Q系列汽油發(fā)動機(jī)等。總裝工廠在裝配LJ479系列發(fā)動機(jī)時，發(fā)現(xiàn)柳機(jī)自制缸蓋總成在氣門拍打試漏工序一次性通過率僅為35%左右，而某供應(yīng)商缸蓋總成氣門試漏一次性通過率為92%。對柳機(jī)自制缸蓋總成氣門拍打試漏合格率低原因做了一系列研究及對比分析，提出相應(yīng)對策及改進(jìn)建議。

1 氣門拍打試漏工作過程及原理

總裝工廠氣門拍打試漏工序工作步驟為：

第一步，將進(jìn)氣門和排氣門安裝在氣門導(dǎo)管中，使進(jìn)、排氣門與氣門環(huán)帶錐面配合；

第二步，將氣門油封安裝在氣門導(dǎo)管頭部；

第三步，安裝氣門彈簧、鎖夾壓裝至氣門桿；

第四步，按擰緊火花塞力矩要求安裝火花塞，裝配完成燃燒室形成封閉的氣道空間。

將裝配好的工件推進(jìn)測試工位，設(shè)備自動封堵進(jìn)排氣側(cè)，自動充氣。充氣分為三個階段，即充氣、保壓、測試，設(shè)備通過對測試壓力及泄漏量的監(jiān)控，檢測氣門拍打試漏情況。我司生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)為四缸發(fā)動機(jī)，四缸發(fā)動機(jī)均采用16氣門設(shè)計。氣門拍打試漏分別對一、二、三、四缸進(jìn)行測試，四缸中其中一缸有氣門漏氣現(xiàn)象，說明這缸的燃燒室不是一個密閉的空間，最終泄露值會超出原定的泄漏量標(biāo)準(zhǔn)。

2 問題現(xiàn)狀及對比驗證分析

2.1 問題現(xiàn)狀

2018-12-14，總裝工廠反饋柳機(jī)機(jī)加工廠479缸蓋進(jìn)氣側(cè)氣門拍打試漏不過，一次通過率20%左右，現(xiàn)場研磨后全部通過；2018-12-15，同批次零件經(jīng)過機(jī)加工廠重新氣門燃燒室試漏合格確認(rèn)后，重新投總裝二廠工廠驗證，一次通過率35%左右，現(xiàn)場研磨后全部通過；2018-12-19，60件LJ479缸蓋氣門環(huán)帶研磨返工后重新投總裝工廠，一次通過57件，剩余3件研磨后通過。

對氣門拍打試漏不合格的零件做統(tǒng)計分析，泄露部位均為進(jìn)氣側(cè)，但進(jìn)氣側(cè)從1到8氣門均有泄露，分布位置無規(guī)律，泄露量為小漏，泄露值分布在25～40 ml/min。測量故障件的環(huán)帶粗糙度、寬度均合格，通過顯微鏡查看故障部位氣門無毛刺、鑄造等缺陷。

總裝工廠氣門拍打試漏參數(shù)進(jìn)氣側(cè)泄露值-5～20 ml/min，排氣側(cè)泄露值-5～90 ml/min，具體參數(shù)如下表1所列。

表1 總裝工廠氣門拍打試漏參數(shù)要求

2.2 影響氣門拍打試漏泄露的缸蓋氣門環(huán)帶參數(shù)

氣門桿與氣門環(huán)帶是依靠錐面密封，氣門環(huán)帶相關(guān)參數(shù)的誤差，都會直接影響氣門環(huán)帶與氣門桿的密封配合，從而影響氣門拍打試漏時泄露。氣門環(huán)帶主要相關(guān)參數(shù)有環(huán)帶角度、環(huán)帶粗糙度、環(huán)帶寬度、環(huán)帶跳動及環(huán)帶有毛刺、異物等。

氣門環(huán)帶角度要求90°±30′，進(jìn)氣門錐角較小時，氣門通過斷面較大，進(jìn)氣阻力小，可以增加進(jìn)氣量。但角度過小會減少與氣門的接觸面，氣門與氣門座之間的密封會變差，試漏時也會產(chǎn)生影響；氣門環(huán)帶角度較大時，氣門落座時有較好的對中作用，與氣門有較大的接觸壓力等，這些有利于氣門環(huán)帶與氣門之間的密封和傳熱，并有利于減少密封面上的積碳[1]。

氣門環(huán)帶毛刺或鑄造缺陷：如有異物附著在環(huán)帶上或環(huán)帶有鑄造缺陷時，在拍打試漏過程會導(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成泄露。

2.3 柳機(jī)自制產(chǎn)品本身及與某供應(yīng)商氣門環(huán)帶參數(shù)對比分析

2.3.1 紅丹涂裝效果對比驗證

將紅丹均勻的涂在兩根氣門桿錐面上，再將氣門桿分別裝在柳機(jī)及某供應(yīng)商缸蓋總成氣門導(dǎo)管中，將氣門桿取出，檢查缸蓋總成與氣門桿配合的氣門環(huán)帶配合面接觸情況，即紅丹涂裝效果。

從錐面上留存的紅丹效果對比，發(fā)現(xiàn)柳機(jī)自制缸蓋的氣門環(huán)帶接觸面紅丹較小，分布不均勻，配合寬度較小，某供應(yīng)商的相對來說環(huán)帶接觸面配合較寬，紅丹分布均勻（如圖1）。缸蓋氣門環(huán)帶與氣門配合面寬度寬的密封效果更好，反之，密封效果較差，會影響試漏合格率。

（續(xù)下圖）

（接上圖）

圖1 紅丹涂裝效果對比圖

2.3.2 氣門環(huán)帶參數(shù)對比測量

隨機(jī)選取總裝工廠氣門拍打試漏不過、試漏合格的柳機(jī)零件及試漏合格的某供應(yīng)商零件各4件，分別測量進(jìn)氣環(huán)帶跳動和環(huán)帶角度等參數(shù)。

環(huán)帶跳動（柳機(jī)故障件本身對比）：從故障件環(huán)帶跳動數(shù)據(jù)分析（如表2），故障件1#故障部位為進(jìn)5/進(jìn)6，對應(yīng)的環(huán)帶跳動數(shù)值超差；故障件4#故障部位為進(jìn)1/進(jìn)2，對應(yīng)的環(huán)帶跳動數(shù)值合格；通過數(shù)據(jù)分析對比，總裝氣門拍打試漏不過和環(huán)帶跳動超差沒有明顯對應(yīng)關(guān)系。

表2 柳機(jī)4件故障件環(huán)帶跳動測量數(shù)據(jù)

表3 柳機(jī)自制與某供應(yīng)商進(jìn)氣環(huán)帶角度對比

通過對比測量柳機(jī)故障件、合格件及某供應(yīng)商合格件的進(jìn)氣環(huán)帶角度數(shù)據(jù)，柳機(jī)故障件環(huán)帶角度基本走中值，柳機(jī)合格件及某供應(yīng)商合格件環(huán)帶角度靠上限值波動，從而得出當(dāng)環(huán)帶角度往上限波動時，氣門拍打試漏合格率更高。

3 工藝驗證及效果

從上面的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，當(dāng)氣門環(huán)帶角度靠上限值時，氣門拍打試漏合格率更高。為了驗證進(jìn)氣門環(huán)帶角度（90°±30′）在上中下公差范圍內(nèi)時，對總裝工廠氣門拍打試漏工序試漏值的影響，要求機(jī)加工廠分別按環(huán)帶角度下差、中值、上差三種狀態(tài)各加工50件，下發(fā)質(zhì)量跟蹤卡到總裝工廠驗證氣門拍打試漏一次性通過率，結(jié)果如表4。

表4 按三種狀態(tài)驗證結(jié)果

通過三種狀態(tài)驗證結(jié)果，環(huán)帶角度走上差時，氣門拍打試漏一次性合格率最高。后續(xù)機(jī)加工廠按環(huán)帶角度上差狀態(tài)加工1000件做大批量驗證，一次性通過966件，氣門拍打試漏合格率從平均35%提升至96%左右，試漏一次性合格率大幅度上升，并提高客戶滿意度。

4 結(jié)束語

發(fā)動機(jī)氣缸蓋泄露，直接影響發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)啟動困難，功率下降，燃燒不完全，積碳嚴(yán)重，甚至引起個別缸不工作。氣缸蓋的氣門環(huán)帶角度的誤差會直接影響與氣門桿錐面的配合，直接影響密封性能[2]。氣門環(huán)帶角度走上差時，氣門落座有較好的對中作用，與氣門有較大的接觸壓力，有利于氣門環(huán)帶與氣門之間的密封和傳熱，并有利于減少密封面上的積碳[3]。只有確保缸蓋總成的密封性，才能保證氣門拍打試漏的通過率，提升發(fā)動機(jī)性能。