清洁度认知

在发动机行业中，一直存在着对清洁度的要求，之前更多的是目视检查曲轴、轴瓦等摩擦副等关键零件表面是否存在杂质，实验室检测零件杂质的重量，控制方法比较简单粗糙，而近年来随着汽车行业的快速发展，市场消费升级及厂家对顾客满意度关注的不断提升，各主机厂对清洁度的认知与探究逐渐加深，逐渐形成各自完整的清洁度控制体系，下面介绍其探究过程及标
准形成。

主机厂通过工厂内部审核及现场监控设备发现问题，通过市场售后的清洁度问题原因分析查找问题根源，通过问题解决识别清洁度的影响因素，然后将措施拓展进而形成标准，并通过理论分析、同行业交流形成全面的清洁度控制体系，再通过市场验证清洁度控制的有效性进而不断优化，如图1所示。

整个过程涉及产品研发、零件质量、包装运输、工装辅具、工艺操作及工厂环境等，这里通过对以上六个方面的详细阐述来展现清洁度的控制体系。

清洁度检测

对清洁度的研究就是对杂质来源的分析，对发动机及零部件杂质重量、颗粒度等的监控，而检测的途径就是清洁度实验室。清洁度实验室目前有独立的行政机构，也有与理化实验室共同管理两种方式，但其实验室建设标准及要求、清洁度检测方法是一致的。

1.实验室标准

ISO/IEC17025:2005包含了ISO 9001中与实验室管理体系所覆盖的检测和校准、服务有关的所有要求以及ISO9001未涉及的技术能力要求。规定了实验室进行的检测或校准的能力（包括取样）的通用要求。实验室的建立可分为管理要求和技术要求两部分，管理要求包含对实验室组织架构的建设、质量体系的建立、文件管理、服务及供应品采购，并对检测流程做出规范，依据此可建立起清洁度实验室的运行体系。而技术要求对测试人员、检测设备及环境，尤其是检测方法做出了详细介绍。国际标准ISO16232、国家标准VDA19、GB/T3821-2005及各企业标准涵盖了标准方法、非标准方法和实验室制定的方法所执行的检测和校准。

2.常用检测方法

我们常用的清洁度检测是液体萃取法（图2），使用溶剂油等介质对零件进行清洗，清洗的杂质聚集到过滤纸上，然后通过烤箱烘干，通过专用电子秤进行质量检测，然后在显微镜下检查杂质的成分及颗粒度大小，而就目前杂质来源分析，主要使用电镜能谱分析（图3），通过与零件能谱比对确认其来源零件或部位。

产品设计

1.零件设计优化

从防错的角度讲，工装设备防错优于目视检查，而设计防错优于工装设备防错，从设计层面更能有效解决问题，避免问题重复发生，避免返修浪费。举一个简单案例，OCV阀卡滞导致发动机相位不正确，问题的根本原因为发动机运行时细小杂质进入OCV阀内部，导致限压阀阀芯卡滞无法准确为相位执行器供油，进而使凸轮轴相位改变，不准确。从杂质来源分析，杂质来源与整个发动机油道、油腔相关零件有关，通过清洁度控制可以减少杂质，减少问题的发生，但无法彻底消除。而我们通过减小OCV阀防护网孔径的方式（图4），提高OCV阀抗杂质能力，进而避免问题的重复发生。

当然各主机厂从零件设计层面解决质量问题的案例相对较少，原因在于设计变更涉及发动机性能、零件耐久及供应商更改成本等各种影响，需要评估验证时间较长，可能涉及的更改费用也较高。但即使无法马上更改也需要进行积极的经验教训积累，在新产品开发或零件新供应商进入时输入，可以更好地提升产品质量。

2.产品标准

清洁度问题涉及零件较多，加工过程中将杂质完全清除可能性不大，而想不断提升发动机清洁度整体水平，我们就要从根源入手，将每个零件的清洁度进行提升，就像目前行业里所改变的从单控制杂质重量，进一步收严为增加颗粒度大小及数量控制，而这就需要设计部门对供应商、制造部门有一个统一的要求及输入，便于制造过程控制。

零件质量

为了更好地分析发动机杂质的来源与成分，我们做了一个简单的试验。选取一套与清洁度相关的线旁零件进行清洁度检测，选取一台刚下线的发动机进行清洁度检测，选取一台10 min热试以后的发动机进行清洁度检测，然后对三个检测结果进行对比分析，发现60%左右的杂质来源于零件装配前，30%的杂质来源于热试过程中的零件磨合，而只有10%来源于装配过程，当然这个数据来源与单台对比，可能不能代表普遍性，但从一定意义上可以说明杂质的主要来源还是零件本身，同时由故障发动机的分析可知，导致发动机抱死、异响和泄漏等问题的多是金属杂质，也就是材质为金属的零件。

1.自制件质量

大多主机厂拥有自己的机加线生产缸体、缸盖和曲轴等重要零件，我们称之为自制件。虽然自制件种类不多，但其涉及主要油道及密封面，而且杂质成分主要为铁屑、铝屑，对运动副及密封面的影响较大，在装配线及售后发现的清洁度问题中，杂质来源于以上零件的经常见到。

机加工线刀具在加工过程中，由于材料性能、刀具设计和切削刃磨损等因素会造成面边缘毛刺、孔出口翻边、断屑不良和铝屑残留等现象。针对以上情况，工厂主要通过优化机加工工艺，如走刀路径、增加定位高压清洗及优化刀具等方式进行解决，下面以缸体主轴孔毛刺为例进行简单介绍。

装配线曲轴回转力矩检测发现曲轴卡滞，检测发现杂质来源于缸体主轴孔边缘毛刺，员工在拆主轴承盖时将铁屑沾染在手套上，在装主轴瓦时形成交叉感染，导致曲轴卡滞甚至抱死。分析发现主轴孔半精加工刀具为硬质合金镗刀，使用一段时间后，刀具磨损导致毛刺产生，后续清洁毛刷清洁毛刺不彻底，导致故障缸体流至装配线，刀具工程师改进镗刀材质及形状，并将三齿毛刷改进为五齿毛刷，提升去毛刺效果，彻底解决缸体主轴孔边缘毛刺残留问题。装配回转力矩测试FTQ得到明显提升。如图5所示。

2.外购件零件质量

发动机零部件90%以上来自外购件，而由于供应商水平、能力不同，对清洁度的控制也表现不一，而我们主要对清洁度相关零件予以关注。流程如图6所示。

1）从项目阶段开始，制造团队选取专用件或新进入公司采购体系的供应商进行走访，查看其加工工艺、清洁度监控方法和包装运输等，以确认供应商对清洁度的控制体系，识别其中风险及可改进点。

2）零件到厂后会由实验室进行清洁度抽检，检测杂质重量及颗粒度大小，针对检测情况按照实验室流程进行处理。

3）零件送至装配线旁，员工装配前会对关键零件进行目视检查，有杂质则进行可疑物料处理，装配线有回转力矩、冷试及泄漏测试监控发动机清洁度情况；同时整车及市场售后清洁度质量表现也清楚地反映了零件质量状态。

4）针对以上检测及质量表现出的问题，组织团队分析问题根源，有针对性地制定措施，提升发动机质量水平。

3.包装运输

包装运输导致的清洁度问题，我们常常算作零件质量问题。为了更系统、科学地管理清洁度，我们在这里将包装运输单独来讲，包装影响清洁度通常有以下几种方式：包装密封不严导致外部杂质沾染到零件上；包装导致易磨损产生杂质和包装重复使用导致杂质互相沾染。

图7展示了零件料架由半密封性改进为全密封性，防止杂质进入，以及将曲轴隔板易磨损的曲轴颈接触位置改为可更换式，同时改变材质提高耐磨性的措施，如图7所示。
通过不断实践与总结，我们对包装清洁度控制做了规范要求，具体内容如下：

（1）团队评审项目阶段

新产品项目阶段，物流会召集质量、车间和SQ等相关区域人员共同评审供应商提交的包装方案，从清洁度角度考虑包装的可行性，并提出改进建议，在包装投入之初充分考虑清洁度要求，避免后续清洁度问题整改时包装改进的成本压力。

（2）制定包装器具管理规范

明确工厂自由包装器具及供应商提供器具清洁度标准，制定周期清洗计划及标准，便于供应商执行及工厂监控。

（3）来料检查

物流接收物料时会进行料框、料架清洁度检查，物料上线时员工会根据边界样本对关键物料包装进行二次检查，不符合要求时进行退货处理。

（4）专项检查

由于较多物料在进入工厂前，会在三方物流进行转包装，为了更好地评估原包装状态，检查三方物流存放环境，工厂会组织团队制定三方物流走访计划，对其现场进行审核，并对工厂发现的清洁度问题进行面对面沟通，当场制定措施并跟进。

4.工艺操作

使用FMEA制造系统可以识别出清洁度相关的关键零件，并对其故障模式及潜在失效影响进行详细剖析，根据识别出的潜在风险制定对应控制措施，在控制计划中进行体现，用于指导现场员工制定作业指导书，规范清洁度控制标准化作业。例如缸盖与缸垫接触面为关键密封面，其上如有杂质会导致发动机漏水、漏油或漏气等三漏问题，现场要求操作工对每台装配前的缸盖进行底面擦拭，这些风险识别及具体操作要求均体现在我们的工艺文件及现场指导文件中。

当然质量团队也会在现有工艺或现场认知的基础上进行一些总结，提出一些专项要求，例如对现场员工使用手套的种类及更换频次，无关清洁度的可使用粗糙、性价比高的纱手套，而有一定清洁度要求的使用点塑手套，清洁度更高的使用PU或尼龙手套等，根据工作内容及清洁度要求的不同，规范使用不同的手套种类及更换频次，在保证清洁度的前提下节约成本。当然还有擦拭零件或工装、工作台的无纺布也制定了使用规范。这些均可作为统一的标准输入现场作业文件中。

5.工装辅具

异物掉落也是发动机清洁度中的一个议题，发动机装配过程中可能有较小的零件或异物掉入发动机内部，造成发动机内部零件损坏。而工厂往往会在发动机装配过程中增加一些防护盖防止异物的掉落，如缸盖罩上油气分离器安装孔增加白色防护盖（图8）。

6.工厂环境

工厂环境在规划好油污收集系统后，做好厂房清洁的同时，对关键零件需要特别防护，如适用塑料薄膜、罩盖等，进入实验室等关键区域时增加粘尘贴，减少外部杂质的带入，共同营造一个良好的制造
环境。

结束语

清洁度问题是涉及多方面的复杂问题，而提升清洁度也需要一个科学、全面的管理系统。工厂一般会组建自己的清洁度团队，宣贯清洁度文化，制定清洁度运行标准及体系，定期评审及跟踪，组建攻关小组推进发动机清洁度的不断
提升。