發電機總成不發電、異響故障問題分析解決

陳干勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

發電機總成不發電、異響故障問題分析解決

陳干勇

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

汽車正常啟動及整車電氣系統正常工作需要依賴蓄電池源源不斷提供電能，發電機總成則負責對蓄電池充電以避免發生虧電現象，因此發電機總成必須在整車啟動后處于持續、有效工作的狀態。充電異常會影響整車正常工作，異響直接影響舒適性，這兩種故障都是顧客不能接受的。本文主要對某車型發電機總成不充電、異響問題進行分析，并提出改進對策。

發電機；卡滯；異響；碳刷組件；集電環；后防護罩

公司質量部反饋某車型發電機總成售后故障率相對較高，已進入售后問題故障率前二十位。售后服務初步判定問題主要故障模式為發電機總成不發電、異響，顧客抱怨較強烈，需要盡快查明和解決。

1 問題定義

1.1 確定問題定義樹

從售后退賠件中采集故障件樣本50臺，先進行臺架測試確認故障情況，然后實施故障件拆解分析，初步確定問題定義樹如圖1所示。

圖1 問題初步定義樹

1.2 確認主要問題原因

根據上述問題定義樹統計各類故障模式比例，結果如表1所示。

表1 故障原因分析

故障確認存在的退賠件比例：

碳刷卡滯、異常磨損的退賠件比例：

碳刷卡滯、異常磨損占故障已確認的退賠件數量比例：88.57%。

結論：確定該車型發電機總成不發電、異響故障問題的主要原因為碳刷卡滯、異常磨損。

2 問題原因分析

2.1 碳刷卡滯問題原因分析

發電機總成裝配完成后，在碳刷架中內置彈簧的作用力下碳刷貼合在集電環表面上，實現在發電機工作過程中發揮傳導電流的作用。碳刷須能夠在碳刷架中靈活伸縮，只要出現任意一個碳刷或兩個不能與集電環良好接觸，發電機總成即無法正常工作。

合格碳刷組件、碳刷卡滯的故障件樣本拆解后分別如圖2～圖4所示。

圖2 合格碳刷組件

圖3 一個碳刷卡滯

圖4 一個碳刷卡滯

在拆解分析過程中發現多數碳刷組件外表面被凝結的泥沙覆蓋，泥沙等異物嵌入碳刷架與碳刷之間導致碳刷無法在碳刷架內正常伸縮。把碳刷架內的泥沙等異物清理干凈后，碳刷能夠恢復正常工作狀態。重新裝配發電機總成，進行臺架測試，測試結果顯示合格。

由此可見，導致碳刷卡滯的主要原因為泥沙等異物侵入碳刷架內。

2.2 異常磨損問題原因分析

對故障件樣本拆解分析，發現分別存在碳刷工作面異常磨損、兩個碳刷磨損長度不均勻、集電環工作面異常磨損等問題，如圖5～圖7所示。

圖5 碳刷工作面異常磨損

圖6 碳刷磨損不均勻

圖7 集電環工作面異常磨損

導致上述異常磨損問題的可能存在原因分別有零件材質不合格、堅硬異物進入碳刷與集電環之間的工作面、零件使用前存在缺陷等原因。考慮到問題原因無法直接確認，宜采用排除法逐個排除確認。

材質確認：對樣本故障件碳刷材料、集電環材料硬度、成分進行分析。結果確認碳刷硬度、集電環材料成分、硬度滿足圖紙要求，排除零件材質不合格造成異常磨損。

過程審核、產品審核：在供應商過程審核中，確認供應商對造成碳刷、集電環表面損壞及不合格品溢出的風險已采取相應的預防措施，風險較低。產品審核結果表明零件尺寸、材質、性能滿足圖紙要求。排除零件使用前存在缺陷的原因。

由此推測，異物侵入碳刷與集電環之間的摩擦面，在發電機高速運轉的情況下導致碳刷、集電環工作面異常磨損。

結論：綜上所述，碳刷卡滯、異常磨損故障的主要原因是發電機總成對異物的防護能力不足，通過改善異物防護能力可以降低故障率。

3 措施制定與實施

當前激烈的市場競爭中成本增加比較敏感，因此改進措施優先從經濟、有效的角度出發。經對發電機總成的防護結構進行分析，發現原防護結構存在集電環護套與碳刷架間隙過大的缺陷。此外，后防護罩前期設計僅考慮了發電機散熱問題，未考慮到發電機總成工作環境惡劣，異物侵入導致零件失效的風險。

針對已確認的缺陷確定改進措施：

（1）碳刷架與集電環防護套間隙設計改進；

（2）后防護罩防護結構改進。

3.1 碳刷架與集電環防護套間隙設計改進

圖8為發電機總成后防護罩模型。模型中心突起的圓柱模型為集電環防護套。發電機總成裝配后，集電環防護套缺口三面與碳刷架配合。圖9裝配圖為發電機總成裝配完工后碳刷架與后防護罩的相對位置。

圖8 發電機總成后防護罩模型

圖9 裝配圖

更改前集電環防護套三面與碳刷架間隙均大于3mm。更改后集電環防護套底側與碳刷架間隙為0mm，兩側間隙為0.5～1mm。在保證碳粉可以排出的情況下，降低異物侵入的風險。

3.2 后防護罩防護能力改進

因前期設計僅考慮發電機總成的散熱問題，沒有充分考慮到發電機總成在整車上的布置位置。發電機總成距離地面高度較小，且沒有額外防護罩。

當整車行駛在有泥水的路面上，泥水會夾雜異物飛濺，通過后防護罩侵入碳刷組件與集電環防護套內。因此在保證散熱良好的情況下，應盡量考慮后防護罩的防護能力。圖10、圖11分別為后防護罩更改前、后的狀態。

圖10 后防護罩改進前

圖11 后防護罩改進后

4 措施驗證

措施驗證主要通過跟蹤售后數據和售后退賠件實物拆解分析兩種方式進行。為了避免季節變化等各種不確定的因素可能對售后數據產生影響，成效跟蹤時間要求為一年。

4.1 售后數據跟蹤

改進后的物料斷點時間為2012年6月，根據庫存水平評估，改進后的產品預計在2012年8月后開始投入使用。圖12所示的公司售后故障率顯示，產品投入使用后故障率開始呈現下降趨勢，且在經歷六個月后故障率穩定在低于1.5%的狀態。

圖12 發電機總成售后故障率

4.2 售后退賠件實物拆解分析

定期對售后退賠件進行拆解分析，確認碳刷組件的功能、碳刷及集電環工作面磨損狀態。

售后退賠件采集優先挑選零件外觀有較多泥沙等異物的故障件，以確認零件在工作狀態相對惡劣的情況下，改善后的防護結構能否滿足使用要求。統計改善后的售后退賠件拆解分析結果，未發現因泥沙等異物侵入導致碳刷組件卡滯、集電環與碳刷工作面異常磨損的問題。

結論：通過售后數據跟蹤、售后退賠件拆解分析，確認前期故障沒有再重復發生，改進措施有效。

5 結束語

當今市場競爭非常激烈，在產品上市后的持續改進工作中，任何有關成本增加的行動都比較敏感。本文旨在通過闡述某車型發電機總成不發電、異響故障問題的分析解決過程，啟發從細節上分析和解決問題的工作思路，以經濟、有效的改進措施解決故障問題，堅持為顧客提供低成本、高附加值的產品，從而減少顧客抱怨，提升顧客滿意度。

Analysis and Solving of Non-charging and AbnormalSound ofGenerators

CHENGan-yong
(SAICGMWULING Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China)

The battery generated by generators is the power provider for the normal launch of vehicles and electrical system of finished cars,thus the generator assemblymustbe in a persistentand effectiveworking state in case ofbattery power shortage.The abnormity of battery charging affects the performance of finished cars and the abnormal sound interfereswith the comfortability directly,therefore,the charging faultand abnormal sound etc are notallowed.The text aimsat the analysisand solutions ofbattery charging and abnormal sound.

generator；stagnation；abnormalsound；carbon brush assembly；collector；back cover

U464

B

1672-545X（2014）04-0216-03

2014-01-07

陳干勇（1981—），男，廣西武宣人，學士，主要研究方向為動力總成供應商質量開發管理。