浅谈发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题的改进

黄子聪　谭镕科　周宇婷

摘 要：本文结合实际产品，介绍了汽车发动机缸盖加工工艺的现状，详细分析了为解决发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题，在过程控制以及工艺优化上的改进，并说明了改进方案的可实施性及效果，从而提高缸盖气门泄漏测试工位一次下线合格率，提升产品质量。

关键词：气门泄漏 过程控制 技术改进

Discussion on the Improvement of the Unqualified Problem of Engine Cylinder Head Valve Leakage Test

Huang Zicong Tan Rongke Zhou Yuting

Abstract：Combined with the actual product，the present situation of the automobile engine cylinder head processing technology，is analyzed in detail to solve the problem of engine cylinder head valve leakage test，the improvements on process control and process optimization，and explains the practical and the effect of the improved scheme to improve the qualified rate of cylinder head valve leak test station once rolled off the production line，and to improve the quality of the product.

Key words：valve leakage，process control，technical improvement

1 发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题介绍

发动机对于汽车动力性能起着至关重要的作用，发动机质量直接影响了汽车在动力方面的驾驶体验，因此，提升发动机的质量及品质尤为重要。本文主要以某车型的发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题作为案例，结合问题的症结，梳理末端因素，排查出问题的根本原因，并制定有效的解决措施，从而为解决问题提供思路及参考。

该车型发动机缸盖气门试漏标准为：-22.5～50sccm，超差零件的试漏值为：68sccm，不合符标准，统计出来连续5个月的一次下线合格率下降趋势：

2 发动机缸盖气门泄漏测试不合格原因分析

对缸盖气门出现泄漏的缸盖进行原因分析：

由原因分析图可以明显得出气门泄漏问题的症结是气门铝屑残留。通过对潜在的要因进行分析，梳理出以下几个末端因素：

（1）进气面进气歧管喉部毛刺残留：

加工进气面进气歧管采用的刀具材质是硬质合金，刀具寿命末期易出现异常磨损，此时，刀具的切削性能变差，易出现毛刺残留。

随机抽检成品库20件缸盖，发现进气面喉部出现毛刺残留的缸盖9件，同步抽检线上在制品，也发现有进气面喉部毛刺残留的情况。各收集5把寿命前期和末期的刀具，对比表面磨损状态，发现：寿命末期刀尖磨损较严重;安排下线点工位员工100%去除毛刺，持续三天，零件集中送装配上线验证，缸盖泄漏测试结果显示：铝屑引起气门泄漏的情况明显减少。由此可知，进气歧管喉部毛刺残留是导致问题的原因之一。

结论：进气面进气歧管喉部毛刺残留是导致问题的原因之一。

（2）顶面火花塞平台边缘毛刺：

刀具加工表面形状有突变，断屑不完全且毛刷清洁效果不到位的情况下，可能在火花塞平台边缘残留毛刺。随机抽检成品库20件缸盖，发现3件有毛刺残留的情况;线上抽检在制品，发现一些在制品也同样存在毛刺残留;调查发现线上正在使用的刀具切削效果不理想，加工完成后毛刷清潔不完残留的毛刺。

更换另一家供应商的刀具上线使用，并优化毛刷压刷量（从1um/件→4um/件），措施持续一周，加工成品连续送装配上线，收集铝屑导致的气门泄漏表现情况，发现气门铝屑引起的泄漏数量也有明显降低。由此我们可以得知，火花塞平台边缘毛刺残留是导致问题的原因之一。

结论：顶面火花塞平台边缘毛刺残留是导致问题的原因之一。

（3）气门装配工位手套更换频次不合理：

气门装配工位员工佩戴手套从料框内取出气门后将气门逐一放入燃烧室内，再拍打气门将气门装配到位，手套长时间不更换可能导致铝屑堆积过多从而残留在气门上，影响气门泄漏测试合格率。

调查发现气门装配工位员工约每4小时更换一副手套。临时将手套更换频次调整为每2个小时更换一次手套，措施实施一周，发现铝屑导致的气门泄漏从每班次20件左右降低到每班次4件左右，临时措施有效。由此得知，气门装配工位手套更换频次不合理是问题的原因之一。

结论：气门装配工位手套更换频次不合理是问题的原因之一。

综上所述，通过梳理末端因素得出问题的原因有三个：（1）进气面进气歧管喉部毛刺残留;（2）顶面火花塞平台边缘毛刺;（3）气门装配工位手套更换频次不合理。

3 发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题解决措施

3.1 针对要因一：将进气面进气歧管喉部加工刀具从硬质合金材质更换为PCD材质的刀具，达到去除进气面进气歧管喉部毛刺的目的。

刀具切换后，持续跟踪两周，进气面进气歧管喉部毛刺未再次出现，缸盖成品进气面质量状态效果良好，达到预期效果。

3.2 针对要因二：更换新供应商刀具，上线验证铣削性能，同时进行清除毛刺的毛刷压刷量阶梯验证，前期更换材质更优的刀具减少毛刺产生的同时，后期毛刷压刷量增大再继续降低毛刺的残留。

压刷量增大的同时，会影响火花塞平台表面的粗糙度，经过对比验证，当压刷量为4μm时，具有较好的毛刺去除效果和良好的表面粗糙度（要求Wt≤14、Ra≤1.4、Rz≤11、Rzmax≤14）。

更换新供应商的刀具且毛刷压刷量增大到4μm后，加工出来的缸盖成品顶面火花塞平台无毛刺残留，且表面粗糙度数据合格，验证效果良好，达到预期效果。

3.3 针对要因三：气门装配工位手套更换频次不合理，将手套更换频次优化为每2小时更换一次，措施持续一周，跟踪气门铝屑的表现情况。手套更换频次优化后，手套表面残留的油污、铝屑、杂质有明显减少，且铝屑导致气门泄漏的问题点数下降，验证效果良好，达到预期效果。

通过以上过程控制和工艺优化上的改进，经过验证，有效解决了发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题。

4 发动机缸盖气门泄漏测试不合格问题的总结与展望

本文主要结合汽车生产中出现的一些问题作为案例，通过逐一分析得出问题的根本原因，并有效的解决措施，为解决问题提供了思路及经验分享。发动机对于汽车动力性能起着至关重要的作用，发动机质量直接影响了汽车在动力方面的驾驶体验，由此提升发动机的质量及品质尤为重要。影响发动机密封性的因素较多，缸盖的各装配面加工要求高，加工过程涉及到的工艺比较多，工序复杂，使得在加工过程中的出现缺陷的因素复杂，因而需要对所有涉及的质量特征进行严格的控制。通过对各个因素进行逐一分析，采用更换刀具材质、增大毛刷压刷量、优化操作标准的方式，提高缸盖的加工质量，从过程控制以及工艺优化上解决缸盖气门泄漏问题。

参考文献：

[1]莫达君. 浅谈发动机缸盖座圈泄漏潜在因素[J].《内燃机与配件》，2020（2）.

[2]韩珍.发动机主油道锥堵泄漏问题研究[J].《汽车实用技术》，2018（7）.

[3]陈燕.汽车发动机技术[M]. 北京：化学工业出版社，2015.