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        淺析汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)異響的排查維修方法

        2021-01-25 01:40:20吳善元程雙安葛偉廷張松鶴陳政弘汪記偉
        汽車(chē)實(shí)用技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:異響軸瓦氣門(mén)

        吳善元,程雙安,葛偉廷,張松鶴,陳政弘,汪記偉

        (1.寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司,浙江 寧波 315336;2.浙江吉利動(dòng)力總成有限公司,浙江 寧波 315800)

        1 引言

        發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是一輛車(chē)所有零部件里面最精密最復(fù)雜的一部分,一款發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一輪輪臺(tái)架耐久試驗(yàn)、冷熱沖擊試驗(yàn)、整車(chē)三高試驗(yàn),方可量產(chǎn),量產(chǎn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)再經(jīng)過(guò)重重檢測(cè)檢驗(yàn)再測(cè)試才能出售,輕易不會(huì)產(chǎn)生什么故障,但是一旦異常往往問(wèn)題都不簡(jiǎn)單。任何故障發(fā)生前期或多或少都會(huì)有一些明顯或不明顯的癥狀,如同人類(lèi)病倒之前都有生病先兆,只要我們善于總結(jié)這些病理先兆,敏銳洞察異常原因,方可避免發(fā)動(dòng)機(jī)故障停機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)是將自然界某種能量直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并拖動(dòng)某些機(jī)械進(jìn)行工作的機(jī)器,將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)[1]。四沖程汽油機(jī)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣行程、壓縮行程、燃燒做功行程、排氣四個(gè)行程,完成一個(gè)工作循環(huán)。汽車(chē)在行駛過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)將往復(fù)不停地做此循環(huán)。在工作過(guò)程中由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)零部件之間會(huì)有摩擦,所以發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)存在正常的、規(guī)則的工作噪音。當(dāng)噪音幅度變大或無(wú)規(guī)律時(shí),該類(lèi)響聲就可以稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)異響。只要我們善于掌握這些異常的規(guī)律后,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),其實(shí)常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)異響就那么幾類(lèi),而且各自具有各自的特點(diǎn)。

        2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)異響常見(jiàn)的故障和排除診斷方法

        2.1 故障1連桿活塞組件-活塞銷(xiāo)的配合間隙

        活塞連桿組將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩,以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng),活塞銷(xiāo)的功用是連接活塞和連桿小頭,將活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿[1](如圖 1)。當(dāng)活塞銷(xiāo)與活塞的間隙或活塞銷(xiāo)與連桿的間隙因?yàn)槟p變大,就會(huì)導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)換向時(shí)因?yàn)橥饬Φ臎_擊產(chǎn)生異響。活塞銷(xiāo)異響在怠速時(shí)響動(dòng)明顯,可通過(guò)斷高壓火的方法挨個(gè)缸判斷是否異常。如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除,磨損間隙會(huì)越來(lái)越大,導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械故障。

        2.2 故障2活塞敲缸

        活塞敲缸時(shí)當(dāng)活塞越過(guò)上止點(diǎn)時(shí)側(cè)壓力的作用方向改變,會(huì)使活塞敲擊氣缸壁面發(fā)出噪音[1]。表現(xiàn)的現(xiàn)象是金屬與金屬之間的敲擊聲,頻率固定聲音清脆。一般受溫度影響比較明顯,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)噪音強(qiáng)烈;冷態(tài)時(shí)明顯,機(jī)溫升高后逐漸減弱或消失,發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)高速時(shí)聲響大,中速不易聽(tīng)出,氣缸斷火或注入少量機(jī)油后,響聲會(huì)減輕或消失[2]。活塞裙部為橢圓形結(jié)構(gòu),與氣缸壁之間的冷態(tài)裝配間隙便可減少,使之不產(chǎn)生冷“敲缸”現(xiàn)象[1]。

        2.2.1 活塞敲缸故障的原因

        (1)氣缸磨損嚴(yán)重造成活塞與氣缸配合間隙過(guò)大;

        (2)活塞與氣缸裝配時(shí),配合間隙過(guò)大(如圖2);

        (3)活塞方向裝反;

        (4)活塞與活塞銷(xiāo)配合過(guò)緊;

        (5)連桿軸承配合間隙過(guò)小。

        圖2 活塞結(jié)構(gòu)剖視圖

        2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞敲缸造成異響故障的診斷方法

        (1)檢查不同的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度下響聲的變化;

        (2)斷火檢查;

        (3)加機(jī)油診斷;

        (4)聽(tīng)診。

        2.3 故障3氣門(mén)異響

        氣門(mén)位于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中心部位,就類(lèi)似心臟的瓣膜開(kāi)閉動(dòng)作,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)發(fā)出有規(guī)律的“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”(從氣門(mén)組件位置)的響聲;隨著轉(zhuǎn)速增加,響聲“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”頻率隨之增加,一般都是氣門(mén)出現(xiàn)了問(wèn)題,氣門(mén)異響一般有以下幾個(gè)原因:

        2.3.1 機(jī)油量過(guò)大或過(guò)少

        因?yàn)闄C(jī)油量直接影響到機(jī)油的壓力,機(jī)油壓力與設(shè)計(jì)的參數(shù)不同,將影響氣門(mén)挺桿對(duì)氣門(mén)的相應(yīng)性,不能及時(shí)準(zhǔn)確地打開(kāi)氣門(mén),造成異響。

        2.3.2 氣門(mén)導(dǎo)管異常磨損,間隙增加

        氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間靠油膜建立密封層,若氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之前異常磨損,勢(shì)必氣門(mén)在運(yùn)功過(guò)程中受力不均,更甚者產(chǎn)生漏氣積碳現(xiàn)象,這種故障必須打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī),拆解氣門(mén)組件(如圖3)才能排查故障。

        圖3 氣門(mén)組件

        2.3.3 氣門(mén)彈簧異響

        當(dāng)氣門(mén)彈簧長(zhǎng)時(shí)間并圈,氣門(mén)彈簧可能產(chǎn)生斷裂風(fēng)險(xiǎn)(如圖3),氣門(mén)彈簧仍然在氣門(mén)組件中工作,但是不能完全密封燃燒室,產(chǎn)生漏氣,從而產(chǎn)生異響。

        2.3.4 滾子搖臂與液壓挺桿錯(cuò)位

        在冷啟動(dòng)過(guò)程中或工況突變過(guò)程中,滾子搖臂和液壓挺桿可能出現(xiàn)錯(cuò)誤,導(dǎo)致其中一個(gè)氣門(mén)失效,機(jī)械異響。

        2.3.5 積碳嚴(yán)重

        由于異常工況導(dǎo)致氣門(mén)錐面積碳嚴(yán)重,導(dǎo)致氣門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉,且氣門(mén)與活塞的相對(duì)間隙與行程發(fā)生位移,從而導(dǎo)致漏氣聲或氣門(mén)與活塞磕碰的金屬敲擊聲。

        2.4 故障4軸瓦異響

        在發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)一直在摩擦運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中,曲軸一直處于高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),且與缸體、連桿之間靠特殊材料的軸瓦配合著摩擦副,同時(shí)在良好的機(jī)油潤(rùn)滑的條件下良好生存,若機(jī)油溫度過(guò)高或過(guò)低,導(dǎo)致軸瓦異常磨損,導(dǎo)致燒瓦現(xiàn)象從而異響。如果機(jī)油中的雜質(zhì)被帶入軸瓦摩擦副中,可使軸瓦異常接觸,導(dǎo)致異響,嚴(yán)重導(dǎo)致軸瓦抱死。判斷曲軸瓦異響,可以使車(chē)輛在載重或大坡上進(jìn)行大負(fù)荷起步試驗(yàn),如果異響明顯就是由于曲軸瓦異常導(dǎo)致的故障。連桿瓦異響在空擋高轉(zhuǎn)速下聲音明顯,可以在空擋狀態(tài)下踩油門(mén)聽(tīng)診。

        2.5 故障5正時(shí)系統(tǒng)異響

        正時(shí)系統(tǒng)(如圖 4)不管在任何工況下都處于一種張緊的狀態(tài),從而可以保證正時(shí)鏈條與各齒輪總能處于正常嚙合。而使正時(shí)系統(tǒng)時(shí)刻緊張的機(jī)構(gòu)就是張緊器(如圖 4)。為了防止鏈條振動(dòng),緊鏈器裝置中都設(shè)有導(dǎo)鏈板和張緊器裝置[1]。而張緊器則依靠發(fā)動(dòng)機(jī)主油道中機(jī)油壓力進(jìn)行工作。當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障,機(jī)油壓力異常時(shí),就會(huì)導(dǎo)致緊鏈器工作異常,正時(shí)鏈條間隙過(guò)大,產(chǎn)生噪音。當(dāng)導(dǎo)鏈板出現(xiàn)異常磨損,鏈條系統(tǒng)走向錯(cuò)誤,齒輪與鏈條嚙合偏移也可能出現(xiàn)異響或跳齒的風(fēng)險(xiǎn),出現(xiàn)這種故障一定要及時(shí)檢修,若正時(shí)系統(tǒng)故障導(dǎo)致異響,最終引發(fā)的鏈條跳牙,會(huì)嚴(yán)重發(fā)動(dòng)機(jī)故障,甚至車(chē)毀人亡。

        圖4 正時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        3 發(fā)動(dòng)機(jī)異響的現(xiàn)代化維修

        汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)發(fā)展已有規(guī)模,所以發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也有所沉淀,發(fā)動(dòng)機(jī)所表現(xiàn)的故障現(xiàn)象都大同小異,有時(shí)候我們只需要留意其中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象方可大致判斷故障的主要原因,但每種故障也都千絲萬(wàn)縷,各有聯(lián)系,我們需要具體問(wèn)題具體分析。發(fā)動(dòng)機(jī)維修就像給人看病治療,老中醫(yī)看病講究“望、聞、聽(tīng)、切”,而在現(xiàn)代化車(chē)輛維修中,也講究對(duì)癥下藥,“望”就是察看發(fā)動(dòng)機(jī)外觀及其內(nèi)部結(jié)構(gòu);“聞”是聞汽車(chē)尾氣味;“聽(tīng)”是聆聽(tīng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲響;“切”是找原因和把脈。通過(guò)歸納總結(jié),我們將從以下幾個(gè)方面具體闡述各種表現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)異響故障的關(guān)系。

        3.1 異響與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

        發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)運(yùn)行的零部件,異響現(xiàn)象肯定是出現(xiàn)在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),且每種狀態(tài)的表現(xiàn)方式是各不相同。

        怠速異響或低轉(zhuǎn)速異響,發(fā)響的原因有,氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間磨損,間隙過(guò)大,沒(méi)有建立起油膜密封;配氣凸輪軸桃心處有異物導(dǎo)致凸輪軸與滾子搖臂或挺桿異常摩擦導(dǎo)致異響;正時(shí)鏈條長(zhǎng)時(shí)間被拉長(zhǎng)或磨損,怠速初期張緊器中機(jī)油暫時(shí)沒(méi)有足夠油壓,導(dǎo)致正時(shí)系統(tǒng)顫動(dòng),特別是在怠速階段尤為明顯;

        而當(dāng)提高轉(zhuǎn)速后,異響消失,主要原因可能是因?yàn)榛钊c氣缸壁之間間隙過(guò)大,活塞與氣缸相互干涉碰撞;活塞銷(xiāo)裝配過(guò)緊或連桿軸承裝配過(guò)緊引起的異響。

        3.2 異響與負(fù)荷的關(guān)系

        以四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例,排查負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)異響有關(guān),可以采用斷火排除法,比如一三缸斷火,二四缸工作,觀察異響是否有變化,二四缸斷火,一三缸工作,觀察異響有何變化,通過(guò)使用排除法可以鎖定哪缸負(fù)荷與異響有關(guān)系。

        3.3 異響與溫度的關(guān)系

        有些情況,發(fā)動(dòng)機(jī)異響會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高而減弱,現(xiàn)象減輕或消失,如活塞與缸壁間隙過(guò)大而敲缸故障等;而另一些發(fā)動(dòng)機(jī)異響,則會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高而嚴(yán)重,或低溫時(shí)不響,而機(jī)溫升高后出現(xiàn)聲響,如活塞不正常變形與活塞圓度過(guò)小及活塞與缸壁間隙過(guò)小發(fā)響等,這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)異響特性主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度變化而導(dǎo)致機(jī)件配合間隙與變形程度、機(jī)油粘度、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑條件、汽油燃燒狀況的變化起的[2]。

        3.4 異響與工作循環(huán)的關(guān)系

        在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起的響聲與工作循環(huán)有關(guān)時(shí),均為火花塞跳火一次就發(fā)響兩次,如活塞銷(xiāo)敲擊聲、連桿軸承松曠響等;配氣機(jī)構(gòu)引起的響聲與工作循環(huán)有關(guān)時(shí),均為火花塞跳火一次就發(fā)響一次,如氣門(mén)響、氣門(mén)彈簧折斷響、凸輪軸正時(shí)齒輪異響等。

        3.5 異響與發(fā)動(dòng)機(jī)部位的關(guān)系

        每個(gè)零部件在周期性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生一定量的振動(dòng)異響,而每一種零部件的振動(dòng)頻率都各不相同,我們只需要了解這個(gè)振動(dòng)異響的頻率階次,我們將可以初步判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)故障異響的主要部位在哪里。常見(jiàn)異響所引起的振動(dòng)部件和區(qū)域如表1所示,可分為四個(gè)區(qū)域(A-A、B-B、C-C、D-D)。

        表1 發(fā)動(dòng)機(jī)異響聽(tīng)察區(qū)域劃分表

        4 結(jié)論

        總之,發(fā)動(dòng)機(jī)異響的故障一般是有依據(jù)可言,根據(jù)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象可快速排查出故障原因。只有當(dāng)我們熟悉了發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本原理,和熟知正常的裝配過(guò)程,充分了解正常發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音,那反過(guò)來(lái),若出現(xiàn)異常的聲音,我們將馬上能判別此發(fā)動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)所在。準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)異響是一個(gè)比較復(fù)雜,比較系統(tǒng)的工程,因發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工況各式各樣,故障原因也可能錯(cuò)綜復(fù)雜,導(dǎo)致現(xiàn)象可能千絲萬(wàn)縷。但發(fā)動(dòng)機(jī)異響汽車(chē)產(chǎn)生故障的前奏,機(jī)械性的故障都有異響的前兆,因此正確、及時(shí)地判斷異響,可預(yù)防故障的產(chǎn)生或減小故障的嚴(yán)重性,有利于提高汽車(chē)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

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