發動機裝配過程中回轉力矩測試缺陷分析研究

戎炯鐳

摘 要：發動機回轉力矩測試通過監控曲軸旋轉過程中的力矩變化，判斷旋轉機構摩擦副是否存在異常情況。通過回轉力矩測試的大數據統計分析，設置合理的檢測窗口，可以有效提前檢測出粘附在軸瓦上的各類異物顆粒，將缺陷發動機控制在生產線內，降低發動機在汽車運行中的咬死的風險。同時試驗數據表明回轉力矩測試缺陷主要顆粒成分來源與缸體和連桿，Var4和Var2可以有效檢測95%以上的力矩異常情況。

關鍵詞：發動機;回轉力矩;異物顆粒;軸瓦

中圖分類號：U466 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2019）23-173-03

The Research for the Detection Analysis of Rotational Torque Test in Engine Assembly

Rong Jionglei

（ SAIC Volkswagen Automotive CO.， LTD.， Shanghai 201805 ）

Abstract： The engine rotational torque test judges whether there is abnormal condition of friction pair of rotating mechanism by monitoring the change of torque in the process of crankshaft rotation. By statistical analysis of large data of rotational torque test and setting reasonable detection window， all kinds of foreign particles adhering to bearing bush can be detected effectively in advance， defective engine can be controlled in production line， and the risk of engine biting in automobile operation can be reduced. At the same time， the test data show that the main particle components of rotational torque test defects are from cylinder block and connecting rod. Var4 and Var2 can effectively detect more than 95% of the abnormal moment.

Keywords： Engine; Rotational torque; Foreign matter; Bearing

CLC NO.： U466 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）23-173-03

1 引言

隨著發動機制造和裝配技術不斷進步，各發動機生產廠家積極采用先進的檢測設備，對生產質量加以檢測和控制，及早的發現產品制造和裝配中的缺陷[1-3]。發動機裝配過程中可以利用回轉力矩測試設備檢測曲軸與軸瓦之間是否有異常情況，如夾雜異物、零件尺寸配合異常等。

2 回轉力矩測試概述

發動機回轉力矩測試是評價發動機裝配質量和裝配過程的一個關鍵工序。回轉力矩測試設備一般會在連桿活塞機構裝配完成后的工序，可以提前發現曲軸旋轉機構異常情況，完成返修，降低返修成本。

發動機回轉力矩測試包括3個檢測階段和4個檢測力矩窗口。

回轉力矩測試階段：

階段1：力矩啟動階段，曲軸旋轉角度從0°到180°;

階段2：力矩檢測階段，曲軸旋轉角度從180°到900°;

階段3：力矩回位階段，曲軸旋轉角度從900°到1080°。

回轉力矩測試檢測窗口：

Var1：回轉力矩平均值，評價曲軸旋轉在230°到900°之間的力矩平均值;

Var2：回轉力矩最小值，評價曲軸旋轉700°到740°之間的力矩最小值，此時1/4缸處于上止點，2/3缸處于下止點;

Var3：啟動階段力矩，評價曲軸旋轉0°到18°之間的啟動力矩值;

Var4：回轉力矩最小值，評價曲軸旋轉525°到565°之間的力矩最小值，此時2/3缸處于上止點，1/4缸處于下止點。

3 測試方案

本試驗基于發動機裝配線A250工位力矩測試設備，對某發動機裝配線上生產的EA888發動機進行回轉力矩值測試，通過大數據分析（40余萬臺發動機），選取測試力矩值異常的發動機進行拆解分析，確認曲軸與軸瓦之間是否有異常情況。針對異常的情況，由EDX清潔度實驗室對其進行能譜鑒定，確認異常原因。

4 試驗結果及分析

4.1 回轉力矩測試異物顆粒分析

經試驗驗證及數據分析，導致發動機裝配過程中回轉力矩測試檢測異常主要有以下幾種缺陷模式。

缸體成分：軸瓦上缸體成分主要來源于缸體本身，主要是由于缸體加工過程中產生的顆粒粘附在主軸承蓋上下表面。

連桿成分：軸瓦上連桿成分來源于連桿本身，主要是由于連桿本身和連桿蓋漲斷時產生的顆粒。

曲軸成分：軸瓦上曲軸成分來源于曲軸本身，主要是由于曲軸加工表面有毛刺，特別是油孔邊緣和加工過渡面。

TQS料箱漆皮：軸瓦上的漆皮來源于曲軸料箱和連桿料箱漆皮，是由于料箱循環使用中與零件接觸點磨損導致漆皮脫落粘附在零件上。

軸瓦鋼被：軸瓦上的鋼被成分來源于軸瓦安裝時切削出來的顆粒，主要原因是由零件尺寸配合導致安裝困難，易切削。

軸瓦劃痕：主要是由于個別軸瓦與曲軸之間配合過緊，回轉力矩測試時導致軸瓦有劃傷。

通過EDX能譜鑒定，可以判定回轉力矩測試中異物顆粒來源，表1為回轉力矩測試中常見顆粒成分表。

表1 ?回轉力矩測試常見顆粒成分表

4.2 試驗監控窗口

通過大數據分析，確定各機型發動機的回轉力矩檢測窗口，如表2所示。當其中任何一個階段的數據超出了設定的范圍，設備就默認當前發動機狀態為不合格并下線拆解分析。

表2 ?回轉力矩測試檢測窗口

4.3 試驗結果及分析

通過對報錯數據統計分析發現，可發現異物在Var4窗口占比最高，其次是Var2窗口，如表3所示。說明發動機2/3缸處于上止點，1/4缸處于下止點時更易通過回轉力矩測試檢測出曲軸和軸瓦之間的異常情況。

表3 ?回轉力矩測試檢測窗口報錯情況

拆解回轉力矩值異常的發動機1799臺，對主軸瓦和連桿軸瓦逐一進行檢查分析，統計分析軸瓦表面異物情況并由EDX清潔度實驗室對異物顆粒進行能譜鑒定，發現有異物或軸瓦劃傷的發動機598臺。

主要異物顆粒分布在主軸瓦和連桿軸瓦上，異物成分有缸體鐵屑、曲軸鐵屑、主軸瓦鋼被、TQS料箱漆皮、連桿鐵屑等，異物成分及顆粒大小詳細分析如表4所示。

表4 ?回轉力矩測試異物成分分析表

從試驗數據可以看出來：回轉力矩測試異物顆粒主要缸體成分和連桿成分，占比約為59.7%，是導致回轉力矩測試的主要缺陷模式。

5 結論

通過發動機裝配過程中的回轉力矩測試，可以提前發現裝配過程中發動機曲軸和軸瓦之間的異常情況，降低發動機在汽車運行中的咬死現象。

采用發動機回轉力矩測試方法，對裝配過程中曲軸和軸瓦異常分析研究，可以得出以下結論：

（1）回轉力矩測試檢測針對軸瓦和曲軸表面的異物顆粒以及零件尺寸配合的異常情況;

（2）回轉力矩測試在Var4和Var2窗口可以檢測出發動機旋轉異常占比高于95%;

（3）缸體顆粒和連桿顆粒是回轉力矩測試異常的主要缺陷模式，占比約為59.7%;

（4）異物顆粒大小與回轉力矩測試力矩值沒有明顯正相關關系。

參考文獻

[1] 計維斌，王鈺.發動機在線檢測技術的新發[J].汽車制造業，2005， （05）.

[2] 謝相勇，王小娟.淺談發動機生產測試方式及其應用[J].裝備制造技術，2015，（07）.

[3] 任永強，蘇鵬，發動機裝配缺陷在線診斷[J]，組合機床與自動化加工技術，2010，（10）.