淺析發動機曲軸回轉力矩檢測

王東鑫　張亮

摘 要：發動機在將活塞連桿裝配結束后，需要進行活塞連桿總成力矩檢測；測試的主要內容包括：啟動扭矩，平均扭矩，最大扭矩；檢測可以有效的反應各個運動件的裝配情況，運動件之間的配合是否在工藝要求范圍內，相互連接的接觸面是否存在卡滯和異響，運動件之間的配合松緊程度是否滿足要求；活塞連桿的裝配對于發動機裝配是非常重要的，通過力矩檢查，可以有效的降低發動機內裝的返修率，提高發動機整體的下線合格率。

關鍵詞：發動機；曲軸回轉力矩檢測

一、曲軸回轉力矩檢測的內容

曲軸回轉力矩檢測的內容包括：曲軸和活塞連桿總成啟動力矩，曲軸活塞連桿最大回轉力矩，曲軸活塞連桿平均回轉力矩。通過伺服電機帶動曲軸活塞連桿轉動，電機拖動總成轉動后，根據與伺服電機綁定的扭矩傳感器的反饋數值，設置適當的采樣頻率，將采集的數據存儲在設備工控機上；

（一）曲軸和活塞連桿啟動力矩

曲軸和活塞連桿啟動力矩是其從靜止到運動的一瞬間的力矩，力矩反應了曲軸和軸瓦之間的壓緊程度以及活塞與缸壁之間的潤滑情況；連續采集136個啟動力矩樣本，規范要求回轉力矩≤20Nm其如圖1折線圖藍色曲線表示從圖中可以看出，最小的啟動力矩8.56Nm，最大啟動力矩12.41Nm。

（二）曲軸和活塞連桿最大扭矩

曲軸和活塞連桿的最大扭矩，就是在回轉力矩檢測過程中檢測到回轉過程中的最大扭矩，如果活塞環裝配沒有到位，活塞環有可能已經將缸壁的內部劃傷，此時采集的數據會突然急劇增大；連續采集136個最大力矩樣本，規范要求回轉力矩≤20Nm其如圖1折線圖橙色曲線表示

（三）曲軸和活塞連桿平均扭矩

曲軸和活塞連桿的平均扭矩，就是在回轉力矩檢測過程中檢測到回轉過程中的在設置的驅動轉速下獲得的扭矩，平均扭矩反映了曲軸和活塞連桿的裝配質量，活塞與活塞銷運動靈活性，連桿與曲軸運動靈活性，曲軸與去軸瓦運動靈活性，活塞與缸壁的摩擦情況的運動情況；連續采集136個最大力矩樣本，規范要求回轉力矩≤20Nm其如圖1折線圖灰色曲線表示：

二、曲軸回轉力矩檢測的分析

（一）從圖1曲軸和活塞連桿啟動扭矩可以看出主軸承蓋的壓緊力不夠均勻，因為在主軸承蓋擰緊時一般采用分主軸承蓋擰緊，擰緊時是先從中間兩檔擰緊，然后在擰緊兩邊的主軸承蓋，擰緊結束后所獲得的扭矩不一致，導致啟動力矩存在較大差值。如圖2所示，1，2一組；3，6一組；4，5一組；8，9一組；7，10一組，如果要獲得相對穩定的啟動力矩，可以采用全軸擰緊即針對主軸承蓋擰緊采用10根軸同時擰緊，獲得的擰緊力矩比較一致，并能消除由于彼此非同步擰緊而獲得的應力，擰緊后所獲得的主軸承蓋與曲軸的壓緊力也比較一致，在進行測試時，獲得的啟動力矩波動會較小。

（二）從圖1中曲軸和活塞連桿最大扭矩和最小啟動力矩之間的扭矩差值為：2.92Nm，如果最大力矩過大，則說明活塞與缸壁之間靜摩擦過大；如果最大力矩超出設計所限定范圍，可能活塞環與缸壁之間摩擦過大，說明活塞環裝配不合格，活塞環發生了變形，出現這種情況，發動機需要返修；最大扭矩與啟動扭矩進行比較，如果啟動扭矩較小（力矩在范圍內），最大扭矩過大（力矩在范圍內），說明擰緊質量合適而潤滑不良；

（三）從圖1中曲軸和活塞連桿平均扭矩可以看出初始裝配一致性不好，此處的一致性差并不會影響發動機的運轉，因為在內裝過程中；軸瓦的尺寸是選配的，活塞是選配的，使軸瓦，曲軸軸頸，缸體軸頸獲得相對合適的配合間隙；如表1顯示活塞與缸徑之間的選擇關系；如表2顯示了曲軸與主軸承蓋之間的選瓦關系；

從圖1中可以得出，說明裝配的內裝發動機在裝配了曲軸活塞連桿總成所獲得的穩定的回轉力矩的一致性存在較大差異，由于平均扭矩是設備伺服電機帶動總成在均勻的轉速下獲得的真實扭矩，所以這樣差異充分反應了選配關系，活塞與缸孔的配合間隙差異，主軸承孔和曲軸主軸徑油膜間隙差異

如圖1所示，啟動扭矩，最大扭矩，平均扭矩的關系圖，從圖中可以看出平均扭矩分布在7.0—8.0之間的較多，最大扭矩分布在10.0—12.0之間的較多，啟動扭矩分布在9.0—11.0之間的較多，根據這些數據的分布情況，可以總結出發動機最佳的回轉力矩分布范圍，從而獲得提高發動機裝配水平的方法。因為在裝配合格的情況下，獲得的啟動扭矩，最大扭矩，平均扭矩越小，越集中，越接近，證明發動機主軸孔，缸孔的加工質量一致性越好，精度控制越好； 所選擇的軸瓦越合適，所獲得的油膜和潤滑越合適；反之，如果不控制機加工質量，那么所獲得的回轉力矩的波動會極大。

三、曲軸回轉力矩質量分析

（一）圖3顯示平均力矩變小，檢查主軸承蓋的擰緊質量，和分析此批零部件的機加工質量都在合格的范圍內，證明此批發動機的裝配質量，加工質量持續上升，應當保持。

（二）圖4顯示平均力矩變大，證明此批發動機的裝配質量，加工質量持續下降，應當改進；檢查主軸承蓋的擰緊質量，和分析此批零部件的機加工質量是否在合格的范圍內，零部件可能出現了批量問題。

（三）圖5顯示平均力矩出現波動，證明此批發動機的裝配質量，加工質量不穩定，應當改進檢查主軸承蓋的擰緊質量，和分析此批零部件的機加工質量都在合格的范圍內，零部件可能出現了批量問題， 問題有可能是機加工零部件問題，有可能是軸瓦尺寸問題等

四、結語

從曲軸和活塞連桿回轉力矩的數據分析可以充分的分析發動機內裝的質量趨勢，并針對這些趨勢去提前實施一些關鍵的提升質量的方法，可以大大提升發動機的裝配質量；折線圖有上升的趨勢，回轉力矩偏大，但仍在合格范圍內，及時實施措施，避免批量質量的發生；回轉力矩變小，及時實施措施，記錄此時的好的加工質量的影響因素，可以獲得質量保證的寶貴經驗；回轉力矩發生波動，應及時調整措施，會同機加工，裝配，零部件供應商一起解決，找到問題原因；質量控制是一個變化的過程，在合格范圍內，并不代表沒有問題，要及時分析，使質量控制趨于穩定狀態。發動機質量控制應該從采集的數據分析趨勢上解決問題，而不是出現問題后去找原因，把質量問題扼殺在萌芽狀態。