淺談發動機氣缸蓋氣門環帶對拍打試漏的影響及對策

唐麗巧

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

0 引言

近年來，隨著汽車行業的不斷發展，汽車行業已成為國民經濟的支柱產業。各汽車在不斷提高品質、性能的同時，對發動機關鍵零部件的加工工藝也在不斷的探索，以保證發動機的高性能。五菱柳機目前的主導產品有LJ479Q系列汽油發動機，LJ4A15系列汽油發動機，LJ469Q系列汽油發動機等。總裝工廠在裝配LJ479系列發動機時，發現柳機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，而某供應商缸蓋總成氣門試漏一次性通過率為92%。對柳機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，提出相應對策及改進建議。

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，將進氣門和排氣門安裝在氣門導管中，使進、排氣門與氣門環帶錐面配合；

第二步，將氣門油封安裝在氣門導管頭部；

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測試工位，設備自動封堵進排氣側，自動充氣。充氣分為三個階段，即充氣、保壓、測試，設備通過對測試壓力及泄漏量的監控，檢測氣門拍打試漏情況。我司生產的發動機為四缸發動機，四缸發動機均采用16氣門設計。氣門拍打試漏分別對一、二、三、四缸進行測試，四缸中其中一缸有氣門漏氣現象，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準。

2 問題現狀及對比驗證分析

2.1 問題現狀

2018-12-14，總裝工廠反饋柳機機加工廠479缸蓋進氣側氣門拍打試漏不過，一次通過率20%左右，現場研磨后全部通過；2018-12-15，同批次零件經過機加工廠重新氣門燃燒室試漏合格確認后，重新投總裝二廠工廠驗證，一次通過率35%左右，現場研磨后全部通過；2018-12-19，60件LJ479缸蓋氣門環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計分析，泄露部位均為進氣側，但進氣側從1到8氣門均有泄露，分布位置無規律，泄露量為小漏，泄露值分布在25～40 ml/min。測量故障件的環帶粗糙度、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進氣側泄露值-5～20 ml/min，排氣側泄露值-5～90 ml/min，具體參數如下表1所列。

表1 總裝工廠氣門拍打試漏參數要求

2.2 影響氣門拍打試漏泄露的缸蓋氣門環帶參數

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

氣門環帶角度要求90°±30′，進氣門錐角較小時，氣門通過斷面較大，進氣阻力小，可以增加進氣量。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，試漏時也會產生影響；氣門環帶角度較大時，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]。

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

2.3 柳機自制產品本身及與某供應商氣門環帶參數對比分析

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及某供應商缸蓋總成氣門導管中，將氣門桿取出，檢查缸蓋總成與氣門桿配合的氣門環帶配合面接觸情況，即紅丹涂裝效果。

從錐面上留存的紅丹效果對比，發現柳機自制缸蓋的氣門環帶接觸面紅丹較小，分布不均勻，配合寬度較小，某供應商的相對來說環帶接觸面配合較寬，紅丹分布均勻（如圖1）。缸蓋氣門環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。

（續下圖）

（接上圖）

圖1 紅丹涂裝效果對比圖

2.3.2 氣門環帶參數對比測量

隨機選取總裝工廠氣門拍打試漏不過、試漏合格的柳機零件及試漏合格的某供應商零件各4件，分別測量進氣環帶跳動和環帶角度等參數。

環帶跳動（柳機故障件本身對比）：從故障件環帶跳動數據分析（如表2），故障件1#故障部位為進5/進6，對應的環帶跳動數值超差；故障件4#故障部位為進1/進2，對應的環帶跳動數值合格；通過數據分析對比，總裝氣門拍打試漏不過和環帶跳動超差沒有明顯對應關系。

表2 柳機4件故障件環帶跳動測量數據

表3 柳機自制與某供應商進氣環帶角度對比

通過對比測量柳機故障件、合格件及某供應商合格件的進氣環帶角度數據，柳機故障件環帶角度基本走中值，柳機合格件及某供應商合格件環帶角度靠上限值波動，從而得出當環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

從上面的數據分析結果，當氣門環帶角度靠上限值時，氣門拍打試漏合格率更高。為了驗證進氣門環帶角度（90°±30′）在上中下公差范圍內時，對總裝工廠氣門拍打試漏工序試漏值的影響，要求機加工廠分別按環帶角度下差、中值、上差三種狀態各加工50件，下發質量跟蹤卡到總裝工廠驗證氣門拍打試漏一次性通過率，結果如表4。

表4 按三種狀態驗證結果

通過三種狀態驗證結果，環帶角度走上差時，氣門拍打試漏一次性合格率最高。后續機加工廠按環帶角度上差狀態加工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 結束語

發動機氣缸蓋泄露，直接影響發動機的經濟性和動力性，會導致發動機啟動困難，功率下降，燃燒不完全，積碳嚴重，甚至引起個別缸不工作。氣缸蓋的氣門環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，提升發動機性能。