多种测量状态对缸筒变形量影响的研究

2018-10-22李晓磊王剑锋胡志刚张世伟张海侠

汽车实用技术 2018年19期

李晓磊，王剑锋，胡志刚，张世伟，张海侠

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150060）

引言

随着汽车行业产销的持续稳定增长，市场上汽车保有量逐渐加大，在消费者日益提高的生活品质下，结合汽车售后三包质保期的延长，一系列中国现状倒逼汽车生产企业也进行产品质量提升。汽车发动机是为汽车提供动力的装置，是汽车的心脏，决定着汽车的动力性、经济性、稳定性和环保性。而气缸体作为汽车发动机重要的核心零部件，在发动机运行中要承受各种载荷，例如缸内燃烧气体的压力载荷、曲柄连杆机构的惯性力载荷，还有主要的热负荷。上述负荷可能使气缸体等零件损坏或出现过大变形，因此提出获得稳定的机体零件性能要求是保证发动机良好运转的基础。气缸体缸筒的尺寸参数作为发动机燃烧系统中一个极其重要的机械参数，它对发动机的动力性、燃油经济性及活塞漏气量等质量指标有着显著的影响。缸筒的尺寸参数包括哪些要素呢？缸筒圆度误差是指同一截面上的不均匀性，用同一截面上不同方向测得的最大直径和最小直径差值之半作为圆度误差。圆柱度误差是指沿气缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性，用被测量气缸表面任意方向所测得的最大直径与最小直径差值之半作为圆柱度误差。气缸筒圆度误差过大，缸筒失圆，活塞环与缸筒的贴合状态变差，在活塞的往复运动过程中会导致漏气量增加、机油消耗量增加，燃烧时混合气体泄漏加大，使发动机动力性与经济性变差。气缸筒圆柱度误差过大，活塞连杆的运动阻力增加，缸筒在润滑不良的情况下磨损量加剧，最终损坏发动机。为了更好地控制缸筒变形对发动机的不良影响，所以需要研究影响缸筒变形参数的因素和评价测量方法对真实尺寸的反应程度。

本文通过实物测量与对比，对以下内容进行研究：

（1）测量方法对缸体测量结果的影响；

（2）缸筒圆度随缸体硬度、装配状态的变化规律；

（3）缸筒圆柱度随缸体硬度、装配状态的变化规律。

1 试验样本与测量设备

本次试验以我司一款增压型汽油发动机用缸体为测量单元。此款发动机为我司增压型式采用废气涡轮增压器，发动机排量为1.5L，缸体采用球墨铸铁材料，排列型式为直列四缸、四冲程，闭式水套独立式粉末冶金轴承盖，缸体主要参数见表1。

表1 发动机缸体主要参数

本测量设备状态如图1所示，采用TSK东京精密圆度仪设备 RONDCOM75GB，将缸体水平固定在测量平台上，调节平台保证测量缸筒处于竖直状态，测头直径为3mm，分别选取垂直于缸筒轴线的不同截面在圆周方向扫点进行数据采集，精度能达到一周7200个点；或者沿着缸筒轴线方向采集测量数据，直线方向精度能达到0.02mm一个点。

设备通过信号线路与一台终端电脑连接，通过测量软件编辑测量程序，设备采集数据后发送到电脑，通过后台软件计算出测量项目的结果。

注意：测量前要先将缸体放置室温下至少24小时，排除温度对测量精度的影响，尤其是冬季。

图1 缸筒变形测量状态

2 两种测量方法对缸筒测量结果的影响

发动机缸体的缸筒变形评价指标有很多，主要包括缸筒相对于曲轴主轴孔的垂直度要求、缸筒中截面处的硬度指标、缸筒的圆度要求、缸筒的圆柱度要求、缸筒珩磨参数。评价发动机缸筒参数的方法有两种，而本处统计分析先研究测量方式对测量结果的影响。

2.1 母线法测量缸筒参数

测量缸筒圆柱度是可以采用母线法进行评价分析，即母线法为通过采集平行于缸筒轴线的多条轮廓线，然后通过计算机拟合分析，得出测量缸筒的圆柱度数值。本次采用母线法对缸筒测量结果见表2。

表2 母线法的测量数据

2.2 中心法测量缸筒参数

测量缸筒圆柱度是可以采用中心法进行评价分析，即中心法为通过采集垂直于缸筒轴线的多截面轮廓线，然后通过计算机拟合分析，得出测量缸筒的圆柱度数值。本次采用中心法对缸筒测量结果见表3。

表3 中心法的测量数据

2.3 母线法与中心法对比分析

为了选择一种测量方式合理评价缸筒参数，将两种测量结果进行对比，分析测量方式对缸筒参数的影响。通过同一缸体测量，采用母线法测量的每一缸圆柱度均小于采用中心法测量的结果，差值范围20～30%，对比分析结果见图2；中心法采用截面测量，更加贴近实际使用要求，且为了加严管控，本文后续均采用中心法的测量结果进行评价。