SPE200发动机过载功率不足的原因分析

黄 彦， 张玉春， 陈 军

(江苏林海动力机械集团有限公司，江苏 泰州 225300)

SPE200汽油发动机配套的发电机组，主要作为常规电源销往非洲。随着当地经济的发展，发电机组的用途越来越广，开始应用于供暖、制冷等方面，有时作为应急机组，随时都要保障对用电设备的供电，如电脑、冰箱、空调等。由于这些用电设备对用电品质要求较高，故对发电机组的输出电压和输出功率都有较高的要求。

为满足用电设备的要求，提高发电机组的输出电压和输出功率的稳定性，需要对发动机的后备功率、转速稳定性方面提出更高要求，特别是过载功率(额定功率的10%)下的突加负载性能。出厂试验中，增加了过载功率下突加负载性能、频率下降不超过5%的要求。

出厂试验增加要求后，发动机一次装配合格率大幅下降。小批统计后发现，发动机的一次装配合格率由原来的98.58%下降到76.44%。发动机出厂试验情况如图1所示。

图1 发动机出厂试验情况

运用柏拉图分析法，发现发动机过载功率不足、突加负载闷机和游车是影响发动机合格率的主要原因，其中突加负载闷机和游车故障也与机器过载功率不足有关。柏拉图分析法如图2所示。

1 发动机过载功率不足的原因

过载功率不足是发动机常见的故障。过载功率下发动机不能稳定在应有的转速或频率下，发动机就会就会出现功率下降、加速不良等情况，发电机组就会出现电压不稳、功率不足的情况，不仅影响用电设备的正常使用，还会加速零部件的磨损，影响发电机组和用电设备的使用寿命[1-2]。

1.1 原因分析

根据TQM质量改进工具—鱼骨图法，从人、机、料、法、环、测量六个方面对可能造成过载功率不足现象的因素进行分析。过载功率不足原因分析如图3所示。

图2 柏拉图分析法

图3 过载功率不足原因分析

对可能造成过载功率不足的34个原因逐一分析，排除人为试车、装配及测试台的原因，测试均根据环境因素进行了修正，抽取两台故障机在中心试验室恒温室进行复测，排除环境因素影响，对其余因素进行现场测验及调查分析后，确认连杆孔加工不良为造成此类故障的主要原因。

1.2 故障验证

拆下过载功率不足的故障机器，发现连杆大头孔表面粗糙且均有拉毛现象；抽查库存连杆200只，连杆大头孔表面粗糙度在Ra0.4～0.8之间，Ra0.8左右的占10%；检查合格机器连杆，连杆大头孔表面粗糙度在Ra0.4左右。

将过载功率不足的故障机器更换连杆大头孔表面粗糙度为Ra0.4左右的连杆，过载功率和过载频率满足要求；挑选粗糙度为Ra0.8左右的连杆装机，故障再现；确认连杆大头孔粗糙度大是造成过载功率不足故障的主要原因。

2 发动机过载功率不足的对策实施与验证

考虑到连杆大头孔粗糙度对发动机过载功率不足有较大影响，控制刀具磨损、增加滚压工序后，现场对改进加工工艺后的连杆随机抽样10只进行测量，粗糙度均在Ra0.4以内，连杆大头孔的粗糙度有了明显改善。连杆大头孔加工工艺如图4所示。

图4 连杆大头孔加工工艺

每天从现场随机抽取5个改善品，进行测量并连续记录20天，共100个样本数据，进行过程能力指数CPK计算和分析，如图4所示。

图5 CPK计算和分析

连续20天对改善后的连杆进行跟踪测量，计算过程能力指数，CPK为1.57；在1.33与1.67之间，属于A级，说明过程能力充分，所采用的工艺可靠、稳定，满足零部件及产品设计和使用要求。

改善后的连杆装机后，随机抽取5台，连续20天，对发动机合格率进行统计，合格率有明显提高，过载功率不足的故障率由原来的9.74%降低到现在的0.23%，改善效果显著。

3 小结

从上述分析数据可以看出，连杆大头孔表面粗糙度改善后，发动机过载功率不足的现象明显改善，整机合格率明显提高。因此，连杆孔表面粗糙是引起发动机过载功率不足的主要原因，改善连杆表面粗糙度能有效提高产品合格率。总结本次改善内容，对图样、工艺进行了修订并使之标准化。