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柴油发动机异响的诊断

时间:2018-07-02 08:47   作者:鹿鸣机械 点击:

  用来评价发动机技术状况的主要参数,有输出功率、燃油消耗量、机油消耗量、汽缸压力、机油 压力、发动机温度、异响和振动等。

  1 概述

  1.1异响类型

  发动机异响是发动机产生的不正常响声,主要有机械异响、燃烧异响和空气动力异响等。

  1.2异响原因

  1.2.1机械异响

  机械异响主要是运动副配合间隙太大或配合面有损伤,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太大时,运转中要产生冲击和振动声波,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、气门脚响、正时齿轮响等。

  1.1.2燃烧异响

  燃烧异响主要是发动机不正常燃烧造成的。如柴油机工作粗暴时汽缸内均会产生极高的压力波, 这些压力波相互撞击,发出了强烈的类似敲击金属的异响。

  1.2.3空气动力异响

  空气动力异响主要是在发动机进气、排气和运转中的风扇,因气流振动而造成的。

  1.3异响的影响因素和诊断条件

  异响与发动机的转速、温度、 负荷和润滑条件等有关。

  1.3.1转速

  一般情况下,转速愈高机械异响愈强烈。尽管如此,但高转速时各种响声混杂一起,听诊某些异 响不易辨清。所以,诊断转速不一定是高速,要具体异响具体对待。如听诊气门响和活塞敲缸响时, 在怠速下或低速下就能听得非常明显;当主轴承响、连杆轴承响和活塞销响较为严重时,在怠速和 低速下也能听到。总之诊断异响应在响声最明显的转速下进行,并尽量在低转速下进行。

  1.3.2温度

  有些异响与发动机温度有关,在机械异响诊断中,对于热膨胀系数大的配合副要特别注意发动机 的热状况,最典型的例子是活塞敲缸。在发动机冷启动时,该响声非常明显。所以,诊断该响声应在 发动机低温下进行。

  发动机温度也是燃烧异响的影响因素之一。柴油机过冷时,往往产生着火敲击声(工作粗暴)。

  1.3.3负荷

  许多异响与发动机的负荷有关。如曲轴主轴承响、连杆轴承响、活塞敲缸响、汽缸漏气响等,均 随负荷增大而增强,随负荷减小而减弱;柴油机着火敲击声随负荷增大而减小。但是,也有个别异响 与负荷无关,如气门响。

  1.3.4润滑条件

  不论什么机械异响,当润滑条件不佳时,异响一般都显得严重。

  在发动机上,不同的机件、不同的部位和不同的工况,声源所产生的振动是不同的,因而发出的异响在音调、音高、音频、音强、出现的位置和次 数等方面均不相同。我们利用异响的这些特点和规律,在一定的诊断条件下,即可将发动机的异响诊 断出来。

  2 主要异响及人工凭经验诊断法

  2.1 曲轴主轴承响

  2.1.1现象

  发动机突然加速时会发出沉重而有力的“刚、刚、刚”的金属敲击声,严重时机体发生很大振动。响声随发动机转速的提高而增 大,随负荷的增加而增强,产生响声的部位是在缸体下部的曲轴箱内。单缸断火时响声无明显变化, 相邻两缸同时断火时,响声会明显减弱。温度变化时响声不变化。机油压力明显降低。

  另外,后道轴承发响,一般声音钝重发闷;前道轴承发响,声音较轻、较脆。曲轴轴向窜动出现 的响声,在低速下采用微抖节气门的方法,可听到较沉重的”咯噔”、“咯噔”的响声,好象铁轮车行 走在高低不平的石头路上的声音。

  2.1.2原因

  (1)主轴承盖固定螺钉松动;

  (2)主轴承减磨合金烧毁或脱落;

  (3)主轴承和轴颈磨损过甚、轴向止推装置磨损过甚,造成径向和轴向间隙过大;

  (4)曲轴弯曲;

  (5)机油压力太低或机油变质。

  2.1.3诊断方法

  (1)抖动并加大节气门试验。使发动机在低速下运转,用手微微抖动并反复加大节气门进行试 验,同时仔细倾听。如响声是随着发动机转速的升高而增大,抖动节气门时在加油的瞬间响声较明 显,这一般是主轴承松旷;如发动机在怠速或低速运转时响声较明显,高速时显得杂乱,则可能是曲 轴弯曲;如在高速时机体有较大振动,机油压力显著降低,则一般是主轴承松旷严重、烧毁或减磨合 金脱落。

  (2)从加机油口处听诊。打开加机油口盖,从加油处仔细倾听,同时反复变更发动机转速进行试验。如果是主轴承响,可明显听到沉重有力的金属敲击声。

  (3)用听诊器具听诊。将听诊器或自制的简易听诊杆,在节气门开度不断变换的同时,触在机体 曲轴箱两侧与曲轴轴线齐平的位置上进行听诊,响声最强的部位即为发响的主轴承。

  (4)断火试验。松开高压油管接头,如1缸断火后响声明显减弱,则为第一道主轴承响;如最末缸 断火后响声明显减弱,则为最后一道主轴承响;如任意相邻两缸同时断火响声明显减弱,则为两缸之 间的主轴承响。曲轴轴向窜动所产生的响声,单缸断火无变化。

  (5)踩离合器踏板试验。踩下离合器踏板保持不动,如果响声减弱或消失,则为曲轴轴向窜动产 生的响声。

  (6)柴油机的降速试验。诊断柴油机主轴承响时,为避开着火敲击声的干扰,可采取加大供油拉 杆行程后再迅速收回的方法,趁发动机降速之机,如听到坚实而沉重的“刚、刚、刚”声,则有可能 为主轴承响。同时应打开加机油口盖,辅之于听诊法和气缸断油法,以便于确诊。

  2.2 连杆轴承响

  2.2.1现象

  当发动机突然加速时,有”、、”连续明显的敲击声,是连杆轴承异响的主要特征。轴承严重 松旷时,怠速运转也能听到明显的响声,且机油压力降低。发动机温度变化时,响声不变化;发动机 负荷变化时,响声随负荷增加而加剧;单缸断火,响声明显减弱或消失,但复火时又能立即出现,即 具有所谓响声“上缸”现象。

  2.2.2原因

  (1)连杆轴承盖的固定螺栓松动或折断;

  (2)连杆轴承减磨合金烧毁或脱落;

  (3)连杆轴承或轴颈磨损过甚,造成径向间隙太大;

  (4)机油压力太低或机油变质。

  2.2.3诊断方法

  (1)变换转速试验。使发动机怠速运转,然后由怠速向低速,由低速向中速,再由中速向高速加大 节气门进行试验,同时结合逐缸断火法和在加机油口处听诊等方法反复进行。响声随着转速的升高而增大,抖动节气门时,在加油的瞬间异响突出。响声严重时在任何转速下均可听到,甚至在怠速时也 可听到清晰、明显的敲击声。

  (2)断火试验。在怠速、中速和高速情况下,逐缸反复进行断火试验。如某缸断火后响声明显减弱 或消失,在复火的瞬间又能立即出现,则可断定为该缸连杆轴承响。

  (3)听诊。如用听诊器或简易听诊杆触在机体上听诊,往往不易听清楚。但在加机油口处直接倾 听,可清楚地听到连杆轴承敲击声。

  (4)检查机油压力。诊断中要注意检查机油压力。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、活塞敲缸响的重要依据。

  (5)柴油机连杆轴承响的诊断。与汽油相比,柴油机连杆轴承的响声比较钝重,诊断时只有避开着 火敲击声的干扰,才能听得清楚。如果随着供油拉杆行程的加大,响声逐渐增强,并在迅速收回供油 拉杆,趁发动机降速之际,能明显听到坚实的“哐、哐、哐”的敲击声,即可初步断定为连杆轴承响。 此外,也可在中、高速运转时作抖动供油拉杆试验,如这时出现坚实有力的敲击声,说明是连杆轴承 响。诊断时可结合从加机油口处听诊、检查机油压力和做单缸断油试验等方法进行。如某缸断油后响 声明显减弱或消失,复油后响声又具极积炭较厚,说明燃烧室积炭严重。这不仅引起突爆或早燃,而 且提高了压缩比,致使发动机过热,故障在此。

  (6)如燃烧室内积炭较少,车辆在冬季行驶不长时间后即发生过热现象,可检查散热器下部至水 泵的通水管是否冻结。用手触试散热器上部感到很烫,触试下部感到冰凉,用手捏下部通水软管时又 硬又凉,说明该软管冻结,冷却系大循环中断,故障在此。

  (7)如果不在冬季,或者散热器下部通水管未冻结,可检查水泵的泵水效能。检查时用手握住发 动机顶部至散热器的通水软管,然后由怠速加速到某一高速,如感到通水软管内水的流速随发动机转 速的增加而加快,说明水泵工作正常;反之,说明水泵泵水效能丧失或欠佳。

  如水泵工作正常,再检查节温器的工作效能。用手触试发动机缸体、缸盖和小循环通水管,感到温差不大,且很烫;触试缸盖至散热器的通水软管和散热器上部感到不烫;触试散热器下部及下部通 水软管感到温度很低。这说明节温器大循环阀门打不开,造成冷却系大循环中断,故障在此。

  如节温器工作正常,发动机过热的原因可能是冷却系内部的锈污、水垢沉积太厚,严重影响了散 热能力 ,或分水管锈烂丧失了分水能力等造成。

  (8)车辆超载或长时间用低速档行驶,致使发动机过热,是使用不当造成的,恢复正确的使用方 法,过热现象自然会消失。

  2.3活塞销响

  2.3.1现象

  发动机在怠速、低速和从怠速向低速抖动油门时,可听到明显而又清脆的“嗒、嗒、嗒”好象两 个钢球相碰的的声音。响声严重时随转速的升高响声增大,但机油压力不降低。单缸断火时响声明显 减弱或消失,复火瞬间,响声又出现或连续出现两个响声。

  2.3.2原因

  (1)活塞销与连杆小头衬套配合松旷;

  (2)活塞销与活塞上的销孔配合松旷。

  2.3.3诊断方法

  (1)抖动节气门试验。发动机怠速运转,然后由怠速向低速急抖油门,响声能随转速的变化而变 化。每抖一次节气门,如能听到清脆而连贯的”嗒、嗒、嗒”的响声,则有可能是活塞销响。

  (2)断火试验。将发动机稳定在响声较强的转速上,松开高压油管接头进行断火试验。当某缸断 火后响声明显减弱或消失,在复火的瞬间又能立即出现或连续出现两个响声,则可断定为此缸活塞销 响。如果响声严重,并且转速越高,响声越大,此时在响声较大的转速下进行断火试验,往往响声不 消失且变得杂乱,这一般是由于配合间隙增大到了很大程度的缘故。

  以上两种方法如能配合使用,响声会被听得更清楚。

  (3)听诊。在微抖油门使发动机转速不断变化的情况下,用听诊器或简易听诊杆触在发响汽缸的 上部或气缸盖上,可听到清脆的响声。打开加机油口,也能清楚地听到这一响声。

  2.4活塞敲缸响

  2.4.1现象

  发动机在怠速或低速运转时,在汽缸的上部发出清晰而明显的”嗒、嗒、嗒”的响声,发动机中 速以上运转时,这种异响便会减弱或消失。该响声冷车时明显,热车时减弱或消失;单缸断火,响声 减弱或消失;响声严重时,负荷愈大响声也愈大,但机油压力不降低。

  2.4.2原因

  (1)活塞与气缸壁配合间障太小;

  (2)活塞与气缸壁间润滑条件太差。

  2.4.3诊断方法

  (1)在不同水温下诊断。敲缸响的特点是冷车时明显,热车时减弱或消失,因此,应先在冷车时 诊。若冷车时有敲击声,热车响声消失,说明是活塞敲击响,且故障尚轻,车辆可继续运行;若发动 机热起后响声虽有减弱,但仍较明显,特别是大负荷低转速时听得非常清楚,说明响声严重,应停驶 检修。

  (2)断火试验。把发动机置于敲击声最明显的转速下运转,松开高压油管接头进行断火试验。如 某缸断火后响声减弱或消失,则为该缸敲缸响。

  (3)加机油确诊。为了进一步确诊是否是活塞敲缸响,可将发动机熄火,卸下有响声汽缸的喷油 器,往汽缸内倒少许机油,并用手摇把或起动机转动曲轴数圈,使机油布满在汽缸壁与活塞之间。然 后装上喷油器,启动发动机,若响声短时间内减弱或消失,过一会儿又重新出现,则可确诊为是活塞 敲缸响。

  (4)听诊。将听诊器或简易听诊杆触在机体上部的两侧进行听诊。一般在发响汽缸的上部往往响 声较弱并稍有振动,再结合断火试验,即可确定出发响的汽缸来。有时听诊还可诊断出发响的原因 来,如听到“嗒、嗒、嗒”好象用小锤敲水泥地的声音时,一般是汽缸与活塞间隙太大造成的;如听 到“刚、刚、刚”好象用小锤敲钢管的声音时,则有可能是汽缸壁润滑不良造成的。

  2.5气门响

  2.5.1现象

  发动机怠速运转时发出连续不断的、有节奏的“嗒、嗒、嗒”(在气门脚处)或“啪、啪、啪”(在气 门座处)的敲击声,转速增高时响声亦随之增高,温度变化和单缸断火时响声不减弱。若有数只气门响,则声音显得杂乱。气门脚响和气门落座响统称 为气门响。

  2.5.2原因

  (1)气门脚响

  ①气门脚间隙太大;

  ②气门脚间隙调整螺钉松动或该间隙处两接触面不平;

  ③配气凸轮外形加工不准或磨损过甚,造成缓冲段效能下降,加重了挺杆对气门脚的冲击;

  ④气门脚处润滑不良。

  (2)气门落座响

  ①气门杆与其导管配合间隙太大;

  ②气门头部与其座圈接触不良;

  ③气门座圈松动;

  ④气门脚间隙太大。

  2.5.3诊断方法

  气门脚响和气门落座响很类似,诊断方法也差不多,由于它们不上缸,因而采用单缸断火或单缸 断油的方法无效。

  (1)听诊。听诊气门响时不打开加机油口盖就能在发动机周围听得清清楚楚。当发动机怠速运转 时,听到如现象中所述的有节奏的响声,可稍加大油门。如果此时响声较明显,逐渐加油时响声又随 转速的提高节奏加快,可初步断定为气门脚响或气门落座响。

  柴油机由于受着火敲击声的影响,其气门响不易听诊。听诊时可采用提高转速后迅速收回供油拉 杆的方法,趁发动机降速时,避开着火敲击声的干扰,仔细倾听。

  (2)检查气门间隙。打开气门室侧盖或气门室顶盖,用厚薄规检查用手晃试气门脚间隙,间隙最 大的往往是最响的气门。运转中的发动机,当用厚薄规插入气门脚间隙处致使响声减弱或消失时,即 可确定是该气门响,且由间隙太大造成。若需进一步确诊是气门脚响还是气门落座响,可在气门脚间 隙处滴入少许机油。如瞬间响声减弱或消失,说明是气门脚响;如响声无变化,说明是气门落座响。 气门落座响如系座圈松动造成,其响声不如气门脚响坚实,且带有破碎声。

  2.6汽缸的漏气异响

  2.6.1现象

  发动机运转时可从加机油口处听到曲轴箱内发出”嘣、嘣、嘣”的漏气声,负荷、转速愈高时响 声愈大。当收回油门或单缸断火时,响声减弱或消失。此外,随着响声的出现,可看到加机油口处脉 动地向外冒烟,脉动次数与发响次数相同。

  2.6.2原因

  (1)活塞环与汽缸壁漏光度太大;

  (2)活塞环开口间隙太大或各环开口重合;

  (3)活塞环弹力太弱或因其侧隙、背隙太小而造成背压力建立不起来;

  (4)活塞环卡死在环槽内;

  (5)汽缸壁拉伤,出现沟槽。

  2.6.3诊断方法

  (1)断火试验。打开加机油口盖,提高发动机转速至响声最明显、冒烟最大处稳住。若某缸断火后 响声减弱或消失,且加机油口处的冒烟量明显减少,说明漏气异响是该缸发出。

  (2)加机油法。为了进一步确诊是否是活塞敲缸响,可将发动机熄火,卸下有响声汽缸的喷油器, 往汽缸内倒少许机油,并用手摇把或起动机转动曲轴数圈,使机油布满在汽缸壁与活塞之间。然后装 上喷油器,启动发动机,若响声短时间内减弱或消失,过一会儿又重新出现,则可确诊为是活塞敲缸 响。

  2.7正时齿轮响

  2.7.1现象

  有的有节奏,有的无节奏。在有节奏的响声中,有的属于间响,有的属于连响。转速越高,响 声往往越大。使用单缸断火,响声不减弱。

  2.7.2原因

  (1)齿轮啮合间隙过大或过小;

  (2)曲轴主轴承孔与凸轮轴轴承孔中心距在使用或保修中发生变化,变大或变小;

  (3)齿轮的齿形不符合要求或齿面磨损过甚;

  (4)齿轮转动一周,其啮合间隙松紧不一或发生根切;

  (5)齿轮齿面碰伤、脱层或轮齿断裂;

  (6)齿轮在曲轴或凸轮轴上松动或脱出;

  (7)曲轴或凸轮轴轴向间隙过大;

  (8)重新装配一对正时齿轮时,改变了原来的啮合位置;

  (9)未成对更换齿轮。

  2.7.3诊断方法

  诊断的方法有两种:一种是变换油门开度法,另一种是听诊法。在配合使用上述两种方法的同 时,要结合以下情况分别进行判断。

  (1)诊断中若发现响声是无节奏的,且在发动机怠速运转时发出”嘎啦、嘎啦”的响声,中速时 响的更为明显,高速时响声变得杂乱并带有破碎声,响声严重时正时齿轮室盖处有振动,这有可能 是齿轮啮合间隙太大造成的。

  (2)如果出现一种连续不断的”嗷——”的响声,发动机转速越高是响声越大, 并且经证实该机更换过正时齿轮,则有可能是齿轮啮合过紧的缘 故。

  (3)如果出现有节奏的”哽、哽、哽”的响声,发动机转速越高时响声越大,则可能是齿轮啮合间 隙不均造成。若响声为连响,则故障出在曲轴正时齿轮上;若响声为间响,则故障出在凸轮轴正时齿 轮上。

  (4)若响声是有节奏的,发动机怠速运转时能听到”嗒啦、嗒啦”的声音,中速以上时又变为紧 凑的”嗒、嗒、嗒”的响声,这往往是金属齿轮齿面碰伤以后出现的响声,如果故障在曲轴正时齿轮 上为连响,在凸轮轴正时齿轮上为间响。

  (5)若在发动机怠速运转时听到”咯啦、咯啦”的撞击声,加大油门开度时,变为较杂乱的”哇啦 啦”的声音,甚至还带点“咯棱、咯棱”的撞击声,正时齿轮室盖处又伴随有振动,通常,这是一对金 属正时齿轮发生根切造成的。

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