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诊断与排除发动机异响故障(转)

2014-12-23  立体生
诊断与排除发动机异响故障(转)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-06-03 09:06:39

     发动机是一个结构复杂的机械整体,当一个或几个零、部件的技术状况下降时,就会影响到整机的工作状态。发动机良好的技术状况下,无论转速、负荷怎样变化,虽然工作时发出声响的频率、波长、声级和衰减系数不同,但都是一种平稳而有节奏、协调而又圆滑的轰鸣声。这种响声称之为发动机正常响声。

    随着发动机的使用时间的增长,因为机械零件的磨损、性能老化、连接松动、电气元件的接触不良、短路、断路等因素的影响而导致发动机运转过程中发出间歇或连续的金属敲击声或连续摩擦声等声响,就表明发动机运转声响不正常,并将这种响声称之为发动机异响。

    一、发动机异响类型与影响因素
    (一)发动机异响类型
    发动机的常见异响根据产生的机理不同分为:机械异响、燃烧异响、空气动力异响和电磁异响等几种。

    1.机械异响
    主要是因运动副配合间隙过大或配合面有损伤,运转中引起冲击和振动造成的。因磨损或调整不当造成运动副配合间隙过大时,运转中会引起冲击和振动,产生声波。如曲轴主轴承响、连杆轴承响、凸轮轴轴承响、活塞敲缸响、活塞销响、气门响、正时齿轮响等,多是因配合间隙过大造成的。但有些异响也可能是配合面(如正时齿轮齿面)有损伤或其它原因造成的。

    2.燃烧异响
    主要是发动机不正常燃烧造成的异响。如汽油发动机产生突爆和表面点火时,柴油发动机工作粗暴时,气缸内均会产生极高的压力波。这些压力波撞击燃烧室壁及活塞连杆组,发出了强烈的类似敲击金属的异响。当发动机进气管发出回火声,排气管发出放炮声或‘’突、突”声时,也属于燃烧异响。

    3.空气动力异响
    主要是在发动机进气口、排气口和运转中的风扇处,气流振动而造成的。

    4.电磁异响
    主要是在发电机、电动机和某些电磁元件内,由于磁场的交替变化,引起机械中某些部件或某一部分空间容积产生振动而造成的。

    (二)影响发动机异响变化的因素

      发动机的异响变化与配合间隙、润滑条件、温度、负荷、速转等有关。因此,通过对影响异响变化的因素分析,就可以找出异响变化的规律,从而为异响故障的诊断提供条件。

    1.配合间隙
      当润滑、温度、负荷和速度等一定时,异响是随配合间隙的增大而变得明显的。如活塞与缸套的配合间隙越大,响声也越明显。
    2.润滑条件
      品质好的润滑油和适宜的压力就能产生较好的润滑油膜。润滑油膜越厚,机械冲击就越小,噪声也就越轻,异响就不易发生,
      3.温度
    金属零部件受到高温作用引起几何形状变化,这种变形又影响到配合间隙变化,润滑油在高温下易变质和变稀(润滑油粘度下降),使润滑油膜厚变薄,润滑性能变差。
    4.负荷
    负荷越大异响就越明显。根据异响随负荷变化的规律和特点就可判定故障的性质和位置。例如:发动机稳定在怠速运转,就可听到清晰的活塞敲缸响;而不严重的连杆轴承响则需要急抖节气门才能听到;活塞敲缸响和连杆轴承响都有在单缸断火后异响减弱或消失的特点,利用这一特点不仅能确定故障的性质,而且还能找出故障的位置。
    5.速度
    发动机之所以出现异响,是因为每种异响都有其特定的振动频率,当运动速度的频率是异响频率的整数倍时,会产生共振现象,于是异响加剧。即每种异响在其响声最明显时都对应一个运动速度段(速度范围)。如活塞敲缸响在发动机的低速段最明显;连杆轴承响在发动机的中速段最明显,传动轴不平衡响在汽车中速以上行驶时最突出,随着车速的升高,传动轴的振动也随之加剧。

      6.部位
    异响部位一般离故障位置较近,据此可以判定是什么机构、总成或系统出现故障,从而缩小诊断故障的范围。如异响在气门室处明显,说明气门机构有故障;在曲轴箱内异响明显,说明活塞、活塞销、连杆或曲轴轴承有故障等。

二、发动机异响的鉴别
    (一)分清主机与附件的异响

    如果将V带松开后响声消失,说明该响声与水泵或发动机及其旋转部件有关;松开空气压缩机V带后响声消失,说明该响声与空气压缩机及其旋转部件有关。若将V带松开后响声仍不消失,应考虑是主机及其它部件发响。

      (二)分清连响与间响
    连响提指曲轴每转一周响一次,间响是曲轴每转两周响一次。气门机构所发出的响声属于间响,活塞连杆组间隙过大发出的响声一般也是间响。这是由于摩擦副配合间隙较大,活塞在工作行程中产生的冲击所造成的。如果活塞顶部与气缸盖相撞,更换活塞环时未刮缸口或燃烧室里进人异物,所发出的撞击声一般都是连响

    (三)分清“上缸”与“反上缸”
    将某缸单缸断火后,响声减弱或消失,复火时又重新出现,称该响声“上缸”;若单缸断火后响声增强或出现,称“反上缸”。配气机构所发出的响声一般不“上缸”。活塞、活塞销、连杆衬套及轴瓦由于配合间隙过大所发出的响声一般都“上缸”。活塞有破损、连杆螺栓松脱、连杆轴瓦合金严重脱落,有时容易造成“反上缸”(某缸断火后,由间响变为连响,这也是“反上缸”的一种表现)。

    (四)分清良性响声与恶性响声
    所谓良性响声,是指在短期内不会对机件造成明显损坏的响声。例如,气门间隙稍大所发出的碰击声,发动机怠速运转时空气滤清器发出的振动声等。这些响声虽不会马上对机件带来损害,但容易与其它响声混淆,造成误判。

    所谓恶性响声,是指能很快造成机件严重损坏的响声。发动机有明显的“上缸”响声时,应引起足够的注意,特别是“反上缸”响声及汽车所发出的沉重或振动较大的响声,都属于恶性响声。若此种响声随着温度、转速及负荷的升高而增大,则应立即停车检查。

三、发动机异响的诊断

      发动机的异响诊断方法有观诊断法和仪器诊断法。

    (一)直观诊断法
    直观诊断法在发动机异响诊断过程中被普遍采用的一种方法。诊断时根据响声的大小、发出的部位、声响的特征、振动程度、出现的时机及声响变化的规律等因素,并结合实践经验找出不同异响存在的相似点和不同点。再区分出不同异响所具有的特性及一些伴随变化现象,综合分析后对异响做出初步诊断;然后结合不同工况对发动机排气烟色和烟量的观察,发动机温度、机油压力的变化和发动机的新旧程度,以及使用中的一些相关情况等做全面分析与推断,从而对异响做出精确的判断。

      利用直观法进行发动机异响诊断的具体步骤见图2。

      (二)仪器诊断法
      发动机异响的仪器诊断法,较常见的是示波器诊断法。利用示波器能够观测到异响产生的位置、波形特征、波形幅度等,可以实现快速诊断。其原理是利用振动传感器(拾振器)把各种异响对应的振动信号拾取出来,经过选频放大处理后送到示波器显示出波形,对异响进行频率鉴别和幅度鉴别,再辅之以单缸断火或断油、转速变换等手段,就能迅速、准确地判断出异响的种类、部位和严重程度。

    除了专用异响示波器外,很多的发动机综合检测仪均带示波器功能。具体发动机异响波形检测方法和步骤详见设备使用说明书。

    (三)发动机异响故障案例分析
    例1曲轴主轴承响
    故障描述
    1辆2005年生产的捷达轿车,发动机一般稳定运转不响,转速突然变化时,发出低沉连续“镗、镗”的金属敲击声,严重时发动机发生振动。

    故障诊断与分析
    首先根据故障现象,做进一步的听诊,产生响声的部位在缸体下部的曲轴箱内;初步判断是主轴承响或连杆轴承响;当继续做发动机的转速变换试验时,发现发动机转速越高,响声越大,并且振动感加大;基本断定是曲轴主轴承响。当单缸断火时响声无明显变化,而做相邻两缸同时断火时,2与3缸同时断火,响声明显减弱。说明故障是第3道主轴承。

      故障排除
    拆下油底壳,检查主轴承发现第3道主轴承减磨合金脱落严重,其余轴承均有不同程度的脱落,进行轴承更换后,发动机工作正常。

      特别提示
      主轴承响是发动机异响中较为常见的一种,产生异响的直接原因是主轴颈与轴承的径向间隙变大,严重超过标准。而导致间隙变化的相关因素有:主轴承盖固定螺栓松动;主轴承减磨合金烧毁或脱落;主轴承和轴颈磨损过甚及轴向止推装置磨损过甚,造成径向和轴向间隙过大;曲轴弯曲;机油压力太低或机油粘度太低等。所以,主轴承响可能是一道有问题也可能是多道都有问题,而诊断的方法是一样的。

    例2连杆轴承响
    故障描述
    1辆上海桑塔纳2000 GSi轿车,当发动机突然加速时,有“当、当”连续明显、较重而短促的金属敲击声。
    故障诊断与分析
首先根据故障现象,做进一步的听诊,产生响声的部位在缸体中、下部。同时观察机油压力,当继续做发动机的转速变换试验时,发现发动机怠速时声响较小,而转速越高,响声越大,并且突然加速时,响声明显;基本断定是连杆轴承响。进行逐缸断火试验时,发现第2缸断火时,响声明显减弱,说明故障是第2缸连杆轴承。

    故障排除
    拆开油底壳,检查每缸的连杆轴承,发现第2缸的连杆轴承磨损严重,并且轴承已经转动,将连杆轴颈上进油孔堵住。更换修复后,发动机工作正常无异响。

      特别提示
    连杆轴承响是发动机常见异响之一,产生的根本原因是连杆轴颈与轴承径向间隙过大,而产生的轴与轴承的撞击响。本案例中,轴承在承孔中的滚动,使润滑油入孔堵住造成润滑不良而加速磨损是故障形成的主要原因。除此之外,同样可以导致间隙变大的相关因素有:连杆轴承盖螺栓松动;连杆轴承减磨合金烧毁或脱落;连杆轴承或轴颈磨损过甚,造成径向间隙太大;机油压力太低或机油粘度太低。如果响声严重,又伴随有机油压力低,这往往成为区别连杆轴承响与活塞销响和活塞敲缸响的重要依据。

例3活塞销响
    故障描述
    1辆丰田佳美轿车,发动机在怠速、低速和从怠速向低速抖动节气门时可听到清脆而又连贯的“嗒、嗒、嗒”的金属敲击声。

    故障诊断与分析
    首先根据故障现象,做进一步的听诊,产生响声的部位在缸体上部。然后做发动机变速试验,由怠速向低速急抖节气门,响声随转速的变化而变化。每抖一次节气门,如能听到清脆而连贯的“嗒、嗒、嗒”响声,则基本判定是活塞销响。将发动机稳定在响声明显的转速上,逐缸进行断火试验,当第3缸断火后,响声明显减弱,在复火的瞬间,又立即连续出现两个响声,由此断定为第3缸活塞销响。

    故障排除
    拆检活塞连杆组,发现第3缸活塞销与衬套松旷,更换后发动机无异响、工作正常。

      特别提示
    活塞销响是发动机异响之一,但并不多见。产生的根本原因,是活塞销与连杆小头衬套配合间隙过大或与活塞销座孔配合松旷而引起的冲击响,多发生在行驶里程较长的车上。


    例4活塞敲缸响
      故障描述
      1辆2004年生产的桑塔纳2000SGI轿车,发动机冷车起动时,发出清晰而明显的“嗒、嗒、嗒”的响声,热车后,响声明显减弱。

    故障诊断与分析
    根据故障现象,首先进一步听诊,发现该车响声冷车时明显,并且在缸体的上部。当在发动机温度升高后响声减弱;用单缸断火法检验时,1缸和2缸断火时响声减弱,当将1,2缸同时断火时,响声基本消失。由此可以断定1,2缸均为敲缸响。

    故障排除
    拆检活塞连杆组发现,1,2缸的活塞与缸壁的间隙过大,更换四配套修复发动机后,无敲缸异响,发动机工作正常。

      特别提示
    活塞敲缸响产生的根本原因,是活塞裙部或头部与缸壁间的径向撞击。而导致故障的相关因素除本案例之外,还有活塞环在环槽内有卡滞;活塞与气缸壁间润滑条件太差;点火时间过早及发动机爆燃等。而由于爆燃或点火时间过早引起的敲缸响,一般发生在热机状态和负荷突然加大时症状明显。


    例5气门响
      故障描述
    1台6110柴油发动机,在怠速运转时发出连续不断的、有节奏的“嗒、嗒、嗒”的敲击声。

    故障诊断与分析
    根据故障现象,进一步听诊,发现怠速时气门罩处听诊异响非常明显,气门脚响清脆有节奏,在发动机周围就能听到较为清晰的响声。当转速增高响声增大,节奏加快。怠速、低速时响声明显,中速以上变得模糊杂乱。断火试验异响无变化。由此可见,该异响为气门响。

    故障排除
    拆下气门室罩,检查气门间隙,有几个气门间隙过大,重新调整后,无异响出现。

      特别提示
    气门响产生的根本原因,是气门尾部与气门调整螺丝的间隙过大而引起的撞击所致。负荷、温度、缸位对气门脚响无影响,断火试验异响无变化。导致气门响的相关因素除本案例涉及的气门间隙过大外,还有:气门脚间隙调整螺钉松动或该间隙处两接触面不平;配气凸轮外形加工不准或磨损过甚;气门脚处润滑不良。气门杆与其导管配合间隙太大;气门头部与其座圈接触不良;气门座圈松动等。如果是液压挺杆传动,液压挺杆与承孔配合间隙变大,或润滑油过稀也会出现气门响。

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