發動機缸體油道清潔度控制方法研究

張洪寶 劉輝(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

發動機缸體油道清潔度控制方法研究

張洪寶 劉輝(上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司，山東 青島 266555)

本文以典型發動機零部件缸體油道為對象，分析油道清潔度控制工藝，確認異物來源，查找阻斷或避免產生潤滑系統異物的方法，避免發動機軸瓦，曲軸等部位的磨損。

發動機;清潔度;油道毛刺;油道交叉孔;毛刺控制

清潔度問題就是發動機制造工藝中重要的一環。產品清潔度直接影響到產品的使用性能和壽命。

發動機曲軸主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承等部位,均為滑動軸承,負荷較大、相對運動速度較高,工作時一定壓力的機油形成油膜來潤滑這些部位。因此給這些部位要求更高的清潔度。

經驗表明：一般情況下，當雜質顆粒度在10-40um時對發動機活塞環及汽缸套磨損最大，當顆粒度在5-15um時，對曲軸、曲軸瓦、連桿及連桿瓦磨損最大，因此在控制異物重量的同時，應嚴格控制顆粒度大于5um的雜質數量。

1 清潔度定義及檢測方法

清潔度定義是指合格產品總稱的系統和內腔(包括不加工的重要內腔)以及零件的孔道與精加工表面殘留機械雜質的程度。我工廠C14缸體油道清潔度要求不大于5mg；即缸體主油道附油道，其它油孔內總殘留物不大于5mg。

缸體清潔度的檢測主要包含以下幾個步驟:

(l)在生產線上抽取經檢驗合格的氣缸體總成,在清潔度檢驗室用用壓力沖刷的方式充分沖洗被檢測部位。

(2)用潔凈的清洗液在一個容器內清洗所用過的器具。

(3)把清洗后的雜質采集后集中沉淀,用5協m定量中速濾紙借助真空泵抽濾。

(4)對過濾的雜質放人烘干箱烘干。

(5)用萬分天平進行稱重,扣除濾紙的自重,即使雜質的重量,該重量就是氣缸體的清潔度

2 影響油道清潔度的雜質來源

影響氣缸體油道清潔度的雜質來源主要有:加工過程中產生的鐵屑或毛刺、鑄造產生的鑄砂、氧化皮、車間灰塵、油類雜質及其他有形物等。

3 清洗工藝

生產中使用專用清洗機對缸體經過中間及最終兩次清洗；中間清洗具有定點定位功能，保證缸體底面主軸承螺栓孔及缸體底各個表面清洗干凈;以便下到工序進行試漏檢測及安裝主軸承蓋；缸體最終清洗機,主要用于缸體總成的最終清洗,為加熱清洗機;清洗水溫應控制在60℃以上,設備一般帶有自加熱裝置,除具備定點定位功能外,還應具有水套油道及缸體外表面清洗工位,清洗壓力8-9bar，且使用專用的清洗液，確保缸體油道孔及外表面清潔度滿足工藝要求；

事實證明經過清洗能夠將零件表面粘附的油污，鐵屑等異物清洗掉；連續20天抽檢50件檢查油道清潔度小于4mg：

對于殘余鐵屑,一般情況下,可利用缸體清洗機實現清洗,，但對于油道孔，通常由多次鉆孔加工形成加工毛刺,一般缸體清洗機很難徹底清洗干凈，需對毛刺的嚴重程度進行評估，確認是否需要其他的輔助手段。

4 缸體油道內部毛刺檢查

4.1 缸體油道檢查

缸體油道結構如圖所示

從缸體透視圖及實物剖視圖上可明顯看到發動機缸體供油孔是由一系列交錯鉆孔形成的，鉆孔交叉部位極易產生毛刺。使用內窺鏡檢查使用內窺鏡可以清晰的看到油孔分叉部位的狀態（如下圖所示）。

這些毛刺在隨時可能脫落，為評估其脫落的隱患大小，使用磁鐵棒插入缸體的主油道，這樣那些易于脫落的毛刺就被磁鐵吸附下來。連續檢查11000件，51件有毛刺被吸出，概率0.46%；對這些毛刺隨機挑選15塊稱重，重量小于或等于3mg；體積小于0.8mm。

5 缸體油道內部毛刺影響分析

發動機潤滑油路示意圖如下:

上圖可知凸輪軸主軸承連桿軸承等位于機油濾清器后端,正常情況下這些部位的潤滑油經過過濾不會帶來雜質或異物,但是油道內的毛刺一旦脫落則必將隨潤滑油進入軸瓦、凸輪軸等間隙，導致嚴重后果。

典型案例：十分鐘熱試發動機返回拆解后發現主軸瓦劃痕，劃痕上殘留物質能譜檢測判斷為鑄鐵（與缸體材質相同）；劃痕寬度0.275mm，深度0.122mm。

綜上可知，

（1）一般的清洗工藝無法去除油道毛刺，需采取特殊的清洗工藝或在清洗前采取措施將易于脫落的毛刺去除。

（2）大多毛刺重量較小（大多僅0.3mg），通過重量評估的清潔度檢查方式也無法準確反饋這種缺陷，應在控制清潔度總重不超標的同時監控顆粒的大小和數量。

6 缸體油道內部毛刺問題解決方案

解決油道毛刺問題通常有兩種方案，1、高壓清洗，此方法清洗效果較好好，但是設備相對復雜，成本投入較高；2、在清洗前的采取措施將毛刺從缸體上剝離。我工廠采用用此方法對工藝進行了優化。在油孔鉆孔完成，清洗前之前的CNC機床，添加一把毛刷，利用毛刷的高速旋轉將油孔毛刺從缸體上剝離，然后再過清洗機，從而徹底解決了回油道毛刺的質量風險。

7 結語

本文以典型零部件發動機缸體油道為研究對象，總結油道清潔度控制工藝，對油道清潔度的頑疾——毛刺進行重點調查分析，評估其的嚴重程度和解決問題的緊迫性。最終總結確定解決方案，阻斷問題的源頭，清洗前使用毛刷將毛刺從缸體上剝離，保證清洗效果。希望能夠為以后發動機零部件的清潔度持續改進提供借鑒。

[1]汽車發動機原理 北京大學出版社2007作者吳建華

[2]清潔度檢測方法及標準 上汽通用五菱企業標準