发动机异响的特性分析及其故障诊断

械城工托丧千 2oo4．5 发动机异响的特性分析及其故障诊断 宋立中 (四川机电职业技术学院，四川 攀枝花 617064) 摘 要：文中对发动机存在异响故障的特性进行了分析，并阐述了发动机异响的诊断原则、诊断部位以及典型异响故 障的诊断方法。 关键词：发动机；异响；故障；诊断；方法 中图分类号：U472，42 文献码：A 文章编号：1002—2333(2004)05—0071-02 1 引 言 发动机技术状况良好时，其声音是：怠速时为均匀的 排气声；高速时为平稳的轰鸣声 ；加速时为有力且过渡圆 滑的轰鸣声。但随着汽车行驶里程的增加或维修不当，发 动机在：【作过程中会出现明显的金属敲击、摩擦等异响。 发动机的异响种类很多，响声也十分复杂，若要准确地将 发动机的各种异响诊断出来，必须掌握发动机各种异响的 规律和正确的诊断方法。 2 发动机异晌的特性分析 发动机的各种异响因发响机件的形状 大小、材料、工 作状态及振动频率的不同而不同。即使是同一台发动机某 机件的异响也会因为技术状况不同而不一致。因此仅凭借 异响的特征是不可能绝对准确地诊断出来的，但是各种异 响却与发动机的工作循环、转速、负荷、温度和区域有着不 同的关系，这为诊断异响提供了可靠的依据。 2．J 异响与发动机工作循环的关系 (1)与工作循环有关的异响 发动机在运转过程中，如果曲柄连杆机构或配气机构 中的某些构件发响，明显与工作循环有关。例如：活塞的敲 缸响声、活塞顶碰气缸的凸肩声、连杆轴承松旷的响声均 为曲轴每转一转，就发响一7欠；气门响声、气门弹簧折断响 声、正时齿轮响声均为曲轴每转两转就发响一次。 (2)与工作循环无关的异响 发动机在运转过程中，有些异响的发响次数与曲轴的 转数不成规律。例如，发动机怠速间歇发响、金属连续的敲 击声或摩擦声等。诊断这类异响应查明发动机响声的区域 部位，多数为发动机的附件故障发响。 2．2 异响与负荷的关系 发动机在运转过程中有些异响是与发动机的负荷有 关的，具体现在异响与缸位负荷有明显的关系，在诊断 时可以采用逐缸断火的办法来鉴别。例如 ：某缸断火时， 异响顿无或减轻；某缸断火时，异响反而加重或原本无异 响、反而异响复出等均说明异响与负荷有关。如果逐缸断 火时，异响无变化则说明该异响与负荷无关。通常曲柄连 杆机构中的某些故障引起的异响就与缸位负荷有关。 如活塞敲缸响、活塞销响、连杆轴承响、曲轴主轴承响等。 2．3 异响与发动机温度的关 系 发动机某些异响与温度有关，其中某些异响低温严重 而高温减轻或消失，如因活塞与缸壁间隙过大而敲缸；而另 一 些异响则是高温严重低温减轻或消失，如过热引起的早燃 及爆燃声、活塞不正常的变形及活塞与缸壁间隙过小而发响 声等。该类异响主要是由于温度变化而导致机件配合间隙、 变形程度、机油粘度、润滑条件、燃烧状况的变化引起的。 2．4 异响与转速的关 系 发动机的某些异响与转速有很大的关系，有些异响是 在发动机怠速或低速时出现，而转速升高后异响消失，如 活塞与气缸壁间隙过大、活塞销和连杆轴承装配过紧导致 的异响；有些异响却是在发动机急加速时出现，如曲轴主 轴承及连杆轴承的松旷发响；还有一些异响则是在发动机 急减速时出现，如正时齿轮破损发响、凸轮轴轴向间隙过 大或衬套松旷发响、活塞销松旷发响等。 2．5 异响与其它故障的关 系 发动机的某些异响通常还伴随着其它故障现象的发 生，如曲轴主轴承发响时往往伴随着机油压力过低、机件 抖动等异常现象。因此这些异常现象可以用来作为辅助诊 断发动机异响的重要依据。通常用来作为辅助诊断依据的 故障现象有：机油加油口冒烟、排气管排气烟色不一、功率 下降、个别缸不工作、油耗过大等。 3 发动机异晌的故障诊断 ．J 发动机异响的诊断原则 对于新发动机来说，由于技术状况较好，运转过程中 一 般无杂乱响声。一旦出现异响故障时，便会清晰地暴露 出来，因此可以根据异响特性很快诊断出异响的原因。而 对于使用了很久的老旧发动机，往往响声杂乱而难以分 辨 ，因此应按以下原则进行诊断：首先 ，应区分哪些异响可 以暂时忽略，哪些异响必须立即排除。一般原则是：异响只 是在怠速运转时存在，转速升高时异响立即消失，而且在 发动机的长期使用过程中这种异响又没有明显的变化，该 异响就属于危害不大的异响，可以暂时忽略，等到适当时 机再修复。若异响是在发动机的急加速或急减速时出现， 而且在发动机的中、高速运转时仍然存在，同时伴有机体振 抖，这类异响就属于应立即排除的异响故障。另外，若在发 动机的运转过程中，突然出现较为严重的异响声，也应该停 机并加以诊断排除，否则将可能导致发动机严重损坏。 2 发动机异响故障的区域划分 发动机存在异响故障时，在发动机的某些部位将产生 团 维普资讯 http://www.cqvip.com 成戏I拄 2oo4．s 振动，其振动频率与异响声音频率一致。由于发响机件所 处的部位不同，所以发动机上的振动区域也不一样。因此， 在进行异响故障诊断时要寻找重点部位进行听诊，可以大 致判断发响机件的部位。发动机常见引起的振动部位如图 所示，即：发动机的气缸盖(I—I区域 )、气门室部位 (Ⅱ 一 Ⅱ区域 )、凸轮轴部位(Ⅲ一Ⅲ区域 )及曲轴箱分界面(Ⅳ 一 Ⅳ区域 )等四个区域。另外还有正时齿轮盖和机油加油 口两个部位。在 l—I区域可以诊断的异响有：活塞顶碰气 缸盖和气缸凸肩、气门座圈脱出、主轴承松旷等故障。在 Ⅱ 一 Ⅱ区域及机油加油口部位可以诊断的异响有：气门组合 件及挺杆发响、活塞敲缸响、活塞销响、连杆轴承响、活塞 环漏气等故障。在Ⅲ一Ⅲ区域及正时齿轮盖部位可以诊断 的异响有：正时齿轮破裂及其固定螺母松动发响、凸轮轴 衬套松旷发响等故障。在Ⅳ一Ⅳ区域可以诊断的异响有：主 轴承发响等故障。 3．3 典型的发动机异响故障诊断 (1)活塞敲缸异响的诊断：借助螺丝刀在Ⅱ一Ⅱ区域 听诊。 起动发动机 (低温运转 )，若发出有节奏的 “哒、 哒、哒”金属敲击声，再加速到中高速时，若异响减弱或消 失，则可以初步诊断该异响为活塞敲缸响。②将发动机转 速控制在异响最明显的范围，然后逐缸断火试验，若某缸 断火后异响减弱或消失，则说明此缸敲缸。再将该缸的火 花塞或喷油器拆下，并向气缸内注人少量机油 (20 ml左 右 )并慢慢摇转发动机，使其机油附着活塞与缸壁之间， 然后装回火花塞或喷油器并起动发动机后再听诊 ，若敲击 声减弱或消失，但运转后很快敲击声又出现 ，则说明活塞 与气缸壁的间隙过大。③若发动机在低温时无异响，而温 度升高时在中高速却发出有节奏的明显的“嘎、嘎、嘎”响 声，温度越高响声越大，并且很容易区分异响是在前、中、 后某个部位发出，作断火试验时其响声无明显变化，即可 诊断为连杆轴颈与曲轴主轴颈平行度误差太大；连杆衬套 轴向偏斜及连杆弯曲所致活塞敲缸响。④若发动机在怠速 运转时发出 “哒、哒、哒”的响声同时伴有机体抖动，而且 温度升高后响声加大。当某缸断火后响声加重 ，则可以诊 断为：该缸活塞圆度失准；活塞与缸壁间隙过小；活塞销装 配过紧而变形；活塞环开口间隙太小；活塞与缸壁润滑不 良等故障。⑨若发动机在低速运转时发出 “哒、哒、哒”的 金属敲击声 ，而转速升高后响声消失，温度升高后响声不 变。某缸断火时响声加重 ，并由间歇发响变为连续发响，则 可以诊断为该缸活塞圆柱度误差过大。 (2)曲轴主轴承异响的诊断：借助螺丝刀在Ⅳ一Ⅳ区 域及机油加油口听诊。①起动发动机并反复改变发动机转 速，当急加速或急减速在机油加油口发出明显而沉重的 “铛、铛、铛”的金属敲击声，则为主轴承发响。②若发动机 高速运转时，机体有较大的振动，在汽车重载爬坡时驾驶 室有振动感，机油压力也有明显的下降，则诊断为：曲轴主 轴承间隙过大；轴承合金磨损严重。⑧用单缸断火试验时， 响声几乎不变，而进行连续两缸断火试验时，若响声明显 变弱，则诊断为该两缸之间的曲轴主轴承发响。④将发动 机由怠速至中速运转时，若有节奏而钝重的 “铛、铛、铛” 响声较为明显，而在高速时响声杂乱，则诊断为：曲轴弯曲 变形。⑨将离合器踏板踩下后，若异响减弱或消失．则可以 诊断为：曲轴轴向窜动发响。 (3)连杆轴承异响的诊断：诊断时在机油加油口进行 听诊。①发动机在低温初起动 (机油压力较低 )时，若发出 有节奏性的清晰而明显的 “铛、铛、铛”敲击声 ，而当等到 机油压力上升以后，若敲击声减弱或消失，则可以诊断为： 发动机个别连杆轴承间隙稍大或轴承合金层有脱落现象。 在发动机温度较高时，将转速由低速突然升至中高速， 若发出的敲击声明显加重，当转速再次升高时敲击声减弱 或消失 ，再进行逐缸断火试验，若某缸断火后敲击声减弱 或消失，而复火后敲击声又复出，则可以诊断为：该缸的连 杆轴承间隙过大。⑧在诊断过程中还要注意机油压力情 况，通常连杆轴承间隙过大所致的连杆轴承的异响将使机 油压力较低 ，而活塞敲缸异响则没有。 (4)活塞销异响的诊断：借助螺丝刀在 Ⅱ一Ⅱ区域及 机油加油口进行听诊。将发动机转速控制在响声最明显的 范围内，然后进行逐缸断火试验。若断火后异响消失 ，而在 复火的瞬间突然发出一次或连续两次的响声，则可以诊断 为活塞销异响。 (5)气门响的诊断：在 Ⅱ一Ⅱ区域气门室的一侧进行 听诊。 起动发动机以后，发出有节奏的 “哒、哒、哒”的响 声 ，若该响声不随发动机温度及断火试验而变化，而响声 频率随发动机转速的变化而不同，且在低、中、高速均有响 声，则可以诊断为：气门挺杆响。②诊断是气门挺杆响后， 可将气门室盖拆下，在怠速运转时用适当厚度的塞尺逐缸 插人气门问隙中进行试验。当插人某缸的气门间隙时，响 声减弱或消失，则可以诊断为该缸气门间隙过大而使气门 发响。 4 结束语 发动机的异响表明发动机存在不同性质和不同程度 的故障，异响只是现象，而故障才是本质。对发动机异响的 诊断就是要透过现象找到本质，它是汽车故障诊断的一个 非常重要方面。 [参考文献 ] [1] 戚扬，韩北山．汽车故障诊断[M]．北京：人民交通出版社，1995． [2] 黄长艺，严普强．机械工程测试技术基础 [M]．北京：机械工业 出版社．2001． [3] 肖云魁．汽车故障诊断学 [M]．北京 ：北京理工大学 出版社 ， 2001． [4] 李仁光，吴际璋．汽车构造[M]．北京：人民交通出版社．1995． 回 — (编辑 启 迪 ) 作者简介：宋立中(1969--)，男，讲师。主要从事机 电专业的理论和实 践教学工作。 收稿 日期 ：2004--01--20 维普资讯 http://www.cqvip.com