某車型發(fā)動機高壓油軌泄漏原因分析及解決方法

李蓉

（武漢軟件工程職業(yè)學院，武漢430025）

0 引 言

近年來，發(fā)動機的關鍵技術有了很大的進步。燃油噴射系統(tǒng)是影響燃油過程的重要因素，高壓直噴和共軌系統(tǒng)能保證發(fā)動機在保持良好的動力性的基礎上，燃油經(jīng)濟性和排放性都能達到最優(yōu)，同時降低噪聲和振動及排放，所以很快得到了消費者的認可。在用戶的使用過程中，會出現(xiàn)少量的儀表報故障：“油軌壓力不正?！?。這說明發(fā)動機供油系統(tǒng)出現(xiàn)問題?？赡茉蛴校?）高壓油軌漏油，導致油軌壓力不穩(wěn)定；2）發(fā)動機低壓進油或者回油路堵塞，造成供油或者回油不暢、共軌內部燃油壓力不穩(wěn)定。本文將討論第一類原因，并提出解決方法。

1 問題描述

為了提高產(chǎn)品質量，減少不合格品率，提高顧客滿意度，在接到4S店關于高壓油軌泄漏的反饋后,主機廠必須進行檢測以分析泄漏原因。如某主機廠的裝配車間會對裝配后的發(fā)動機的高壓管路進行100%氦氣檢測，檢測時間約為20 s。檢測的目的是為了探測管路是否存在泄漏，泄漏會造成汽油泄漏，嚴重的還會導致車輛失火。所以，檢測工作非常重要。在某主機廠在進行車輛路試達到600 00 km的時候發(fā)現(xiàn)1件高壓油軌泄漏。泄漏點位于端蓋處接近于入口管接頭的焊縫位置。裝配工人立刻進行了更換。然而，盡管是100%檢驗，由于我們進行的是靜態(tài)檢測，與車輛的實際使用環(huán)境（如振動、高溫等）有差別，因此可能會存在車輛出廠后4S店反映存在高壓油軌的問題。必須做缺陷分析，找到故障原因，進行工藝改進，防止類似質量事故再次發(fā)生，提高顧客滿意度。

2 缺陷分析

根據(jù)生產(chǎn)和檢驗經(jīng)驗，通常導致油軌泄漏的原因有焊膏缺失、配合件有磕碰傷、壓裝間隙過大等。對于不同的原因，需要借助于不同的儀器或方法。

1)外觀分析是質量檢驗中的首要步驟。我們可以目視檢查是否在制造過程中存在磕碰傷、氣孔等。我們首先從外觀分析，如果沒有發(fā)現(xiàn)不良缺陷，接下來進行氦泄漏測試和水密測試。為了發(fā)現(xiàn)是否為不良件，使用20 MPa高壓氦檢測，檢驗過程在生產(chǎn)廠家進行。核查失效件的出廠氦檢測，實驗結果為合格。返回的失效件經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，在低壓下有大泄漏，不合格。為了找出高壓油軌泄漏的位置，生產(chǎn)廠家進行了水密度測試。檢驗員將高壓油軌通氣，然后放入水槽中繼續(xù)進行水密度檢測，結果顯示，泄漏位置在端蓋和主管內的焊縫連接處，如圖1所示。

2）儀器檢測。為查找到具體原因，必須借助內窺鏡進行檢測。對于該不合格件，使用儀器內窺鏡檢測的結果是：管內一側銅膏堆積；另一側銅膏缺失，焊縫不飽滿，如圖2、圖3所示。

3）CT掃描。如果是合格件，應該為焊縫飽滿，內部沒有銅膏堆積。如果是不合格品，則表現(xiàn)為內部銅膏缺失，焊縫不飽滿或者是另外一邊焊縫缺失。

表1 油軌泄漏的原因

圖1 釬焊位置有氣泡溢出

圖2 銅膏堆積

3 原因分析

當我們查找到是焊接原因導致的泄漏時，需要進一步查找是什么原因導致的焊接異常。根據(jù)釬焊理論，完美的釬焊三要素為：

1）焊接雙表面狀態(tài)良好。軟釬焊的首要因素，就是把已經(jīng)熔化的焊料連接在固體的金屬表面上，充分漫流。這樣焊料和金屬表面會熔合一體，我們稱之為“浸潤”。 粗看起來，金屬表面非常光滑，如果用顯微鏡看，會看到無數(shù)的凹凸不平，這可能是晶粒界面和劃痕等。熔化的焊料遇到這些凹凸與傷痕，會產(chǎn)生毛細作用，從而引起漫流浸潤。

2）金屬兩邊良好的縫隙。兩種浸潤材料間產(chǎn)生浸潤，互相結合，二者會呈現(xiàn)出低表面能，此時的焊點強度良好。如果把兩種原子構成的固體表面加工得非常光滑，在真空中進行疊合，兩者可能黏附在一起，我們稱之為“范德華力作用”。這種結合以范德華力為基礎，超過了任何接點的應用強度。

焊接金屬兩表面達到非常光滑，范德華力產(chǎn)生；如果有微小縫隙就可能產(chǎn)生毛細流動，就能夠實現(xiàn)毛細現(xiàn)象；毛細流動能力的大小，能決定釬料能否填滿釬縫間隙。

3）金屬填料完全流通。為了保證足夠的強度，需要將兩個零件中間足夠的體積完全覆蓋流動金屬，達到滿足壓力要求。

根據(jù)完美釬焊理論，下面結合實物分析，油軌的泄漏問題發(fā)生在哪里。首先，分析高壓油軌的端蓋和主管表面上是否有異物。元素分析顯示，沒有發(fā)現(xiàn)異常元素能夠阻止釬焊，因此排除是這個原因。CT測量顯示，間隙是符合要求的，不合格的焊縫間隙會大于0.1 mm，此原因排除。為了排除第三點，我們做了3個實驗來驗證，具體如表2所示。

表2 銅環(huán)傾斜手動實驗

從實驗結果可以得出，間隙超過1 mm，內部焊接質量不合格，會出現(xiàn)焊接不良的現(xiàn)象；

圖3 銅膏缺失

4 魚骨圖分析法

魚骨圖分析法是質量管理人員進行因果分析時常用的一種方法。在生產(chǎn)中，問題的特性會受到一些因素的影響，我們可通過頭腦風暴法找出這些因素，并將它們與特性值一起，按相互關聯(lián)性進行整理，并標出重要因素的圖形，即特性要因圖。在本文中，油軌泄漏是結果，我們可以從人、機、料、法、環(huán)和測量因素6個方面進行分析。運用魚骨圖分析質量問題基本程序如下：1）針對問題點，選擇層別方法（如人/機/料/法/環(huán)/測等）；2）按照頭腦風暴法對各層次找出所有可能因素；3）對于找出的各要素明確其從屬關系，并進行歸類、整理；4）確定最有可能的原因；5）制定解決措施；6）跟蹤效果。

圖4 魚骨分析圖

5 高壓油軌生產(chǎn)流程

為進一步分析原因，接下來，對高壓油軌的生產(chǎn)流程進行梳理，分析為什么會生產(chǎn)出不合格品，以及不合格品為什么會流出。

在質量問題分析中，我們常使用6Why方法剖析根本原因。針對該高壓油軌泄漏的分析結果如表3所示。

表3 泄漏原因分析

通過表3分析可以發(fā)現(xiàn)，導致油軌泄漏的根本原因是內部銅環(huán)傾斜。所以接下來我們要對其生產(chǎn)流程進行梳理，判斷哪個環(huán)節(jié)會導致內部銅環(huán)傾斜。

生產(chǎn)的10個工序分別為主管打碼、銅環(huán)壓裝、端蓋壓裝、焊接過程檢具、釬焊檢查、總成檢具、傳感器安裝、氦泄漏測試、流量測試、外觀檢驗。

因此，會導致內部銅環(huán)傾斜的關鍵步驟是工序2和工序3，即銅環(huán)壓裝和端蓋壓裝。

6 根本原因分析

首先對工序2進行驗證。發(fā)現(xiàn)照相機測量銅環(huán)位置，在壓裝環(huán)節(jié)，銅環(huán)的位置是可以被識別的，因此排除工序2。

接下來就是驗證工序3。失效件是如何制作出來的？銅環(huán)的壓裝深度是從管子底部3 mm。主管放入設備，壓端蓋。端蓋的壓裝深度是從主管底部7 mm，當端蓋壓入時銅環(huán)被推入4 mm的深度。在這過程中，銅環(huán)有一定的概率發(fā)生傾斜，傾斜的銅環(huán)引起了不合格的釬焊結果。作業(yè)指導書要求在記錄端蓋壓裝后把不合格的銅環(huán)位置記錄在表格中。檢查壓裝不合格記錄表及2019年的報廢表，有3件不合格件在不合格記錄表格中，但是只有1件在報廢清單中。2個不合格件遺漏，1件不合格件在3月7日生產(chǎn)，另一件在3月14日生產(chǎn)。在兩個班次中操作工是相同的,操作工沒有及時把不合格件放入報廢箱，導致后續(xù)工位繼續(xù)生產(chǎn)，使不合格銅環(huán)流出，導致焊縫處不飽滿。

分析到這里，已經(jīng)確認導致高壓油軌泄漏的原因是工序3：端蓋壓裝。

7 結 語

為了減少用戶在使用過程中高壓油軌故障的出現(xiàn)，必須從生產(chǎn)和質量檢驗環(huán)節(jié)入手把關。因此，質量工作是汽車制造業(yè)的重要環(huán)節(jié)，也是提高產(chǎn)品合格率的重要保障。我們不僅要找出問題發(fā)生的原因，而且要幫助生產(chǎn)者找出防止問題再次發(fā)生的方法。在本次泄漏問題中，首先應防止事件發(fā)生，即防止高壓油軌在端蓋壓裝后銅環(huán)傾斜，方法是調整壓銅環(huán)深度，從最初的3 mm調整到6 mm。

如果工人操作不慎，導致生產(chǎn)出不合格件，則還可以從檢測上進行控制。方法如下：1）針對沒有及時報廢不合格件這一原因，每個工位增加不合格品箱，確保不合格品能夠及時隔離在過程中，操作工能夠管理和隔離不合格件；2）針對操作工粗心這一原因，每個季度對操作工進行培訓，監(jiān)控培訓結果；3）針對不合格表和報廢表這一原因，需更新作業(yè)指導書，由報廢清單所有者核對不合格記錄表。

通過以上的詳細分析，我們希望這些經(jīng)驗總結能夠給主機廠的相關工作人員及4S店檢驗人員提供幫助，從而提高工作效率，增加用戶滿意度。