CN109909742B - 一种发动机的装配方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机的装配方法，包括，获取曲轴连杆轴颈的回转直径公差作为曲轴公差；获取连杆长度公差作为连杆公差；获取活塞从销孔到顶部的距离的公差作为活塞公差；选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和小于第一预定值。本发明消除公差叠加，从而保证了各燃烧室的容积精确地一致，减少振动和磨损；使各缸的上述组件总重量趋于一致，进一步保证了各燃烧室容积的一致性；使曲轴、连杆、活塞与缸体在运行顺畅，避免出现个别组件误差造成活塞运行不畅；避免了缸垫造成的燃烧室容积变化以及密封性的问题。进一步的，减少了缸垫这一配件，使发动机更简洁稳定。

Description

一种发动机的装配方法

技术领域

本发明总体涉及发动机装配领域，更具体地，涉及一种发动机的装配方法。

背景技术

发动机的装配是发动机制造过程中重要组成部分，发动机装配包括各组合件的装配和总成装配两部分。总装配的步骤，随车型、结构的不同而异，但其原则是以气缸体为装配基础，由内向外逐段装配，核心组件通常包括曲轴、连杆、活塞、缸体和缸盖，其中，连杆分别连接曲轴和活塞，还包括连杆轴瓦又称大小瓦以及销子。

现有技术中，在缸体的缸头面与缸盖的下端面之间，通常装配缸垫，用于填补缸体和缸盖之间的微观孔隙，保证结合面处有良好的密封性。缸垫具有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封，但是由于各缸体与缸盖之间的微观孔隙的不同，造成对缸垫的挤压程度不同，一方面有可能影响密封程度，另一方面会造成燃烧室的容积的不同，从而造成振动较大和影响发动机的寿命。

由于铸造加工工艺的不同，在对发动机零件进行加工时，会产生各种形位公差。现有技术中会对形位公差进行限定，对于超过限定的形位公差的零件重新加工或者回收，对于满足形位公差的零件不再进一步处理，直接装配，这就会造成部分零件之间的形位公差的叠加，导致装配完成的发动机零件之间的配合不畅、燃烧室的大小不一致，发动机振动较大甚至影响使用寿命。

现有技术中虽然不断通过改进铸造工艺以及二次对各组件进行精加工改善上述状况，但是一方面改进铸造工艺和精加工需要投入的成本较大，另一方面，公差存在是不可避免的，通过改进铸造工艺及精加工对改善发动机振动和延长使用寿命的作用并不明显。

发明内容

本发明需要解决的问题至少包括以下问题中的一项：解决发动机各缸燃烧室容积不均的问题；解决发动机缸体、连杆轴颈中心上止点、活塞同轴的问题；解决缸垫造成密封性和影响燃烧室容积的问题。

本发明提供了一种发动机的装配方法，包括获取曲轴连杆轴颈的回转直径公差作为曲轴公差；获取连杆长度公差作为连杆公差；获取活塞从销孔到顶部的距离的公差作为活塞公差；选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和小于第一预定值。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，获取活塞的重量误差；获取连杆的重量误差；获取销子的重量误差；获取大小瓦的重量误差；选取所述活塞、连杆、销子和大小瓦，使所述一级装配组中所述活塞、连杆、销子和大小瓦的总重量的误差小于第二预定值。

根据本发明的一个实施方式，根据曲轴连杆轴颈的回转直径公差对曲轴进行分组，得到曲轴组：曲轴一组、曲轴二组…曲轴N组；根据连杆两孔中心线的距离的公差对连杆进行分组，得到连杆组：连杆一组、连杆二组…连杆N组；根据活塞从销孔到顶部的距离的公差对活塞进行分组，得到活塞组：活塞一组、活塞二组…活塞N组；所述N≥3；从各曲轴组、连杆组以及活塞组分别选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述装配组中曲轴、连杆及活塞三者公差相加之和小于第一预定值；所述第一预定值设定为0.05mm。

根据本发明的一个实施方式，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和的范围为0.02～0.05mm。

根据本发明的一个实施方式，获取一级装配组中曲轴上连杆轴颈的间距的公差作为连杆轴颈公差，获取缸体中心线的间距的公差作为中心线公差；选取缸体和一级装配组，组成二级装配组，所述二级装配组中连杆轴颈公差与中心线公差之差小于第三预定值。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，获取缸体、缸盖的膨胀系数；选取膨胀系数相匹配的缸体、缸盖，组成三级装配组；对三级装配组中的缸体和缸盖的接触面进行精磨研磨；装配缸体和缸盖。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，获取缸体的缸头面的温变形位公差；获取缸盖的下端面的温变形位公差；确定三级装配组中的缸体与缸盖。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，根据缸体的缸头面的温变形位公差和缸盖的下端面的温变形位公差，填充填料，用于对二级装配组中的缸体与缸盖的接触面的温变形位公差进行弥补。

根据本发明的一个实施方式，所述填料至少为以下一种：502胶水，608厌氧胶。

根据本发明的一个实施方式，在恒温下装配发动机，所述第二预定值为1-2g。

本发明通过对发动机各组件进行检测，对曲轴、连杆、活塞长度的选择，消除公差叠加，从而保证了各燃烧室的容积一致，减少振动和磨损；通过活塞、连杆、销子、大小瓦等组件的选择，使各缸的上述组件总重量趋于一致，进一步保证了各燃烧室容积的一致性；通过连杆轴颈公差与缸体中心线公差的限定，使曲轴、连杆、活塞与缸体在运行顺畅，避免出现个别组件误差造成活塞运行不畅；通过对缸体和缸盖的选择、二次研磨、位置的选择，避免了缸垫造成的燃烧室容积变化以及密封性的问题。进一步的，减少了缸垫这一配件，使发动机更简洁稳定。

附图说明

图1是曲轴的示意图；

图2是曲轴、连杆以及活塞连接的示意图；

图3是对发动机组件进行分组选取的示意图；

图4是曲轴与缸体匹配的示意图；以及

图5是二级装配组匹配的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，参考标号是指本发明中的组件、技术，以便本发明的优点和特征在适合的环境下实现能更易于被理解。下面的描述是对本发明权利要求的具体化，并且与权利要求相关的其它没有明确说明的具体实现也属于权利要求的范围。

本发明提供了一种发动机的装配方法，包括获取曲轴连杆轴颈的回转直径公差作为曲轴公差；获取连杆长度公差作为连杆公差；获取活塞从销孔到顶部的距离的公差作为活塞公差；选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和小于第一预定值。

图1示出了曲轴的示意图。

如1所示，所述回转直径是指曲轴连杆轴颈的中心点距离曲轴轴心线的长度的两倍，即2L。通常连杆轴颈的回转直径长度即为活塞在缸体内运行的长度。连杆轴颈的回转直径的公差，是指配件与标准件之间的尺寸之间的差值，且此差值在发动机配件的加工中处于允许变化的范围内。连杆轴颈的回转直径的公差，会影响活塞的行程。

图2示出了曲轴、连杆以及活塞连接的示意图。

如图2所示，连杆具有连接连杆轴颈的大孔和连接活塞的小孔，连杆的长度可以从连杆的两孔中心线的距离得到，即为M。

连杆与活塞之间通过销子连接，销子插入活塞的销孔和连杆的小孔，将二者连接。活塞的销孔到活塞顶端的距离为N。

设曲轴的轴心线与燃烧室顶端的距离为S，则当所述活塞位于燃烧室的上止点时，燃烧室的容积与下式成正比：S-(L+M+N)；当所述活塞位于燃烧室的下止点时，燃烧室的容积与下式成正比：S+L-(M+N)。

因此，燃烧室的容积与L、M、N相关，现有的生产中，在铸造和加工组件时，允许活塞、曲轴和连杆存在一定的形位公差，L、M、N都存在一定的变量，l、m、n。所以，当各自的形位公差叠加后总的形位公差为l+m+n，当总的形位公差较大时，会造成各燃烧室的容积具有较大的差别。

在本发明中，不仅考虑到各组件的各自的形位公差，还将活塞、曲轴和连杆连接起来作为一个整体考虑，控制总的形位公差的叠加。

此外，根据本发明的一个实施方式，还可以将形位公差中的正负值进行抵消。以图2中的连杆和活塞为例，当连杆的长度M存在一个正值m的公差，而活塞从销孔到活塞顶部的长度N存在一个负值的公差n，当二者叠加时，m+n，二者相抵造成总的公差减小，从而使燃烧室的容积更加趋近于标准容积。所述标准容积是指各配件不存在任何形位公差时，理论上的燃烧室容积。

本发明以总的形位公差为标准，在装配前对各配件进行选取，使各燃烧室的容积趋近于标准容积，从而减少由于燃烧室容积不统一造成的发动机振动。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，获取活塞的重量误差；获取连杆的重量误差；获取销子的重量误差；获取大小瓦的重量误差；选取所述活塞、连杆、销子和大小瓦，使所述一级装配组中所述活塞、连杆、销子和大小瓦的总重量的误差小于第二预定值。

在铸造加工发动机配件过程中，由于存在允许范围内的形位公差，势必也会存在各配件重量的误差。所述重量误差是指各配件与标准件之间的重量差异。在发动机的制造过程中，这种重量误差允许存在，但需要限定在一定的范围内。

在发动机的运行过程中，活塞、连杆、销子和大小瓦的重量，也会影响活塞的运行。发动机的振动有部分原因是由于各缸的运行参数不一致造成的。燃烧室在完成燃烧向外推出活塞时，以及活塞向燃烧室内部推进时，活塞、连杆、销子和大小瓦的重量会影响活塞的运行速度、流畅度等。所以，活塞、连杆、销子和大小瓦的误差的叠加，有可能加剧各缸之间运行的不一致。

在本发明中，通过对各配件的重量误差的检测，在装配前进行选择，使活塞、连杆、销子和大小瓦的总的重量误差小于第二预定值，即可使上述配件的重量误差对发动机的活塞运行造成的影响控制在一定范围内，避免加剧各缸运行的不一致。本发明优选所述第二预定值为1-2g。

在实际应用中，发动机的组件是规模化生产的，为了实现按照本发明的方案进行规模化的装配，本发明提出了一种快速选取装配组件的方法。根据本发明的一个实施方式，根据曲轴连杆轴颈的回转直径公差对曲轴进行分组，得到曲轴组：曲轴一组、曲轴二组…曲轴N组；根据连杆两孔中心线的距离的公差对连杆进行分组，得到连杆组：连杆一组、连杆二组…连杆N组；根据活塞从销孔到顶部的距离的公差对活塞进行分组，得到活塞组：活塞一组、活塞二组…活塞N组；所述N≥3；从各曲轴组、连杆组以及活塞组分别选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述装配组中曲轴、连杆及活塞三者公差相加之和小于第一预定值；所述第一预定值设定为0.05mm。

图3示出了对发动机组件进行分组选取的示意图。

如图3所示，根据曲轴连杆轴颈的回转直径公差对曲轴进行分组，得到曲轴组：曲轴一组、曲轴二组…曲轴N组，其中分组的刻度可以根据加工精度的需要进行调节，例如，曲轴一组的形位公差刻度为负的0.01-0.012mm，曲轴二组的形位公差刻度为负的0.008-0.01mm，曲轴N组的形位公差刻度为正的0.03-0.032mm。

同理，可以根据连杆两孔中心线的距离的公差对连杆进行分组，得到连杆组：连杆一组、连杆二组…连杆N组；根据活塞从销孔到顶部的距离的公差对活塞进行分组，得到活塞组：活塞一组、活塞二组…活塞N组。

在选取曲轴、连杆以及活塞时，首先根据各组别的公差刻度进行匹配，然后在公差刻度相匹配的组别中选取具体的曲轴、连杆以及活塞，组成一级装配组。例如，首先根据各组的公差刻度进行组别匹配，发现曲轴一组与连杆二组以及活塞七组相结合时，公差相抵较优，可以将上述三组进行匹配，然后分别在上述三组中再次选择公差相抵消更多的曲轴、连杆和活塞，组成一级装配组。

另外，在进行从匹配的组别中选取曲轴、连杆和活塞时，可以考虑到连杆、大小瓦、销子等重量误差的情况，综合进行选择，从而使各一级装配组方案实现优化。

按照本发明的分组匹配方式，不仅提高了发动机的整体性能，最关键的是降低了每个组件的公差加工难度，利用精度较低的组件即可组装高性能的发动机，使发动机的制造总成本大幅度降低。

根据本发明的一个实施方式，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和的范围为0.02～0.05mm。按照本发明的方法能够大幅度的降低一级装配组中的形位公差之和，但是由于铸造过程中，各组件的材质均匀程度的不同，其膨胀系数以及温变形位公差各有差异，本发明将一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和的范围为0.02～0.05mm，限定其下限为0.02mm，是为了在发动机运行过程中，给上述组件预留受热膨胀的余量，使发动机运行顺畅。

根据本发明的一个实施方式，获取一级装配组中曲轴上连杆轴颈的间距的公差作为连杆轴颈公差，获取缸体中心线的间距的公差作为中心线公差；选取缸体和一级装配组，组成二级装配组，所述二级装配组中连杆轴颈公差与中心线公差之差小于第三预定值。

图4示出了曲轴与缸体匹配的示意图。

连杆轴颈在图4中是横向设置的圆柱体。所述连杆轴颈的间距公差是指相邻两个连杆轴颈的轴心线的中点之间的间距的公差。

如图4所示，在发动机运行过程中，需要保证连杆与活塞的运动方向平行，连杆轴颈与连杆在图4的视角中始终位于相互垂直的状态，缸体中心线与所述连杆曲轴的轴心线垂直，并穿过轴心线的中点。

所以，在理想状态下，一级装配组中曲轴上连杆轴颈的间距X与缸体中心线的间距Y相等。在实际操作中，X并不总是与Y的值等同，当二者存在差异时，造成连杆与连杆轴颈之间、连杆与销子之间、连杆与活塞之间以及活塞与缸体之间运行不畅，影响发动机的性能，甚至减少发动机的使用寿命。

图5示出了二级装配组匹配的示意图。

如图5所示，本发明在完成一级装配组的匹配后，选取与曲轴相匹配的缸体，获取一级装配组中曲轴上连杆轴颈的间距的公差作为连杆轴颈公差，获取缸体中心线的间距的公差作为中心线公差，并根据上述公差，选取缸体和一级装配组，组成二级装配组，所述二级装配组中连杆轴颈公差与中心线公差之差小于第三预定值。

所述第三预定值优选为0.005mm。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，获取缸体、缸盖的膨胀系数；选取膨胀系数相匹配的缸体、缸盖，组成三级装配组；对三级装配组中的缸体和缸盖的接触面进行精磨研磨；装配缸体和缸盖。

现有技术中，缸垫是必不可少的配件，由于缸头面和缸盖的下端面存在微小的孔隙，造成现有技术中无法取消缸垫。虽然采用多次精磨研磨能够达到两个接触面之间紧密结合，但是由于发动机的工作环境，各组件的热膨胀和温变形位公差造成在不同温度时，接触面之间的孔隙发生变化，仍需要缸垫进行密封。

本发明在装配缸体与缸盖之前，首先选取膨胀系数相匹配的缸体、缸盖，组成三级装配组，避免热膨胀形变的不匹配，造成接触面的变形泄露。匹配后需要针对性的进行二次加工，即精磨研磨，再进行装配。另外，发明人发现，温变形位公差对接触面的影响与热膨胀的影响同等重要，均会造成的接触面密封性不严。缸体与缸盖的装配，主要是针对形位公差，比如缸盖下端面上凹的位置，要找到缸头面上相对位置上凸的缸体相匹配，以保证面与面的贴合达到取消缸垫的技术要求，然后在适当的的位置涂抹填料，再将缸盖与缸体装配。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法还包括，获取缸体的缸头面的温变形位公差；获取缸盖的下端面的温变形位公差；确定三级装配组中的缸体与缸盖。

在操作中，首先测量缸体与缸盖的各项参数，得到膨胀系数和高低温时的形位公差的变化，根据所述缸体和所述缸盖的相互贴合的面进行分组，选取形位公差相互抵消的缸体和缸盖进行装配。

低温条件下，测量发动机各组件的形位公差，并根据所述形位公差进行分组，检测发动机各组件的因为温度变化而发生的整体和局部的形位公差的变化的参数；温变形位公差进一步确定了缸体与缸盖的匹配程度。

根据本发明的一个实施方式，所述的装配方法，还包括，根据缸体的缸头面的温变形位公差和缸盖的下端面的温变形位公差，填充填料，用于对二级装配组中的缸体与缸盖的接触面的温变形位公差进行弥补。

根据本发明的一个实施方式，所述填料至少为以下一种：502胶水，608厌氧胶。

根据本发明的一个实施方式，在恒温下装配发动机，所述第二预定值为1-2g。

根据本发明的一个实施方式，可以按照本发明所述的先进行缸体与曲轴的匹配，再进行缸体与缸盖的匹配，也可以先进行缸体与缸盖的匹配，再进行缸体与曲轴的匹配。

本发明通过对发动机各组件进行检测，对曲轴、连杆、活塞长度的选择，消除公差叠加，从而保证了各燃烧室的容积精确地一致，减少振动和磨损；通过活塞、连杆、销子、大小瓦等组件的选择，使各缸的上述组件总重量趋于一致，进一步保证了各燃烧室容积的一致性；通过连杆轴颈公差与缸体中心线公差的限定，使曲轴、连杆、活塞与缸体在运行顺畅，避免出现个别组件误差造成活塞运行不畅；通过对缸体和缸盖的选择、二次研磨、位置的选择，避免了缸垫造成的燃烧室容积变化以及密封性的问题。进一步的，减少了缸垫这一配件，使发动机更简洁稳定。

应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

Claims (6)

1.一种发动机的装配方法，其特征在于，包括，

获取曲轴连杆轴颈的回转直径公差作为曲轴公差；

获取连杆长度公差作为连杆公差；

获取活塞从销孔到顶部的距离的公差作为活塞公差；

选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和小于第一预定值；

还包括，

获取活塞的重量误差；

获取连杆的重量误差；

获取销子的重量误差；

获取大小瓦的重量误差；

选取所述活塞、连杆、销子和大小瓦，使所述一级装配组中所述活塞、连杆、销子和大小瓦的总重量的误差小于第二预定值；

根据曲轴连杆轴颈的回转直径公差对曲轴进行分组，得到曲轴组：曲轴一组、曲轴二组…曲轴N组；

根据连杆两孔中心线的距离的公差对连杆进行分组，得到连杆组：连杆一组、连杆二组…连杆N组；

根据活塞从销孔到顶部的距离的公差对活塞进行分组，得到活塞组：活塞一组、活塞二组…活塞N组；

所述N≥3；

从各曲轴组、连杆组以及活塞组分别选取曲轴、连杆以及活塞，组成多个一级装配组，所述装配组中曲轴、连杆及活塞三者公差相加之和小于第一预定值；

所述第一预定值设定为0.05mm；

还包括，

获取缸体、缸盖的膨胀系数；

选取膨胀系数相匹配的缸体、缸盖，组成三级装配组；

对三级装配组中的缸体和缸盖的接触面进行精研磨；

装配缸体和缸盖；

根据缸体的缸头面的温变形位公差和缸盖的下端面的温变形位公差，填充填料，用于对二级装配组中的缸体与缸盖的接触面的温变形位公差进行弥补。

2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述一级装配组中曲轴公差、连杆公差及活塞公差之和的范围为0.02～0.05mm。

3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，包括，

获取一级装配组中曲轴上连杆轴颈的间距的公差作为连杆轴颈公差，

获取缸体中心线的间距的公差作为中心线公差；

选取缸体和一级装配组，组成二级装配组，所述二级装配组中连杆轴颈公差与中心线公差之差小于第三预定值。

4.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，还包括，

获取缸体的缸头面的温变形位公差；

获取缸盖的下端面的温变形位公差；

确定三级装配组中的缸体与缸盖的匹配程度。

5.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述填料至少为以下一种：502胶水，608厌氧胶。

6.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，在恒温下装配发动机，所述第二预定值为1-2g。

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