曲柄连杆机构与配气机构异响的故障诊断和排除(2)

2曲柄连杆机构与配气机构异响的故障诊断和排除

2.1配气机构早期损坏的主要原因和维修中应注意的事项

配气机构作为内燃机的重要组成部分, 其性能好坏对内燃机的性能指标有着重要的影响。配气机构的作用时按照内燃机的工作循环与工作顺序的要求，控制新鲜气体及时地进入气缸，同时排除燃烧后的废气。一台内燃机的经济是否优越，工作是否可靠，噪音与振动能否控制在较低的限度，常常与其配气机构应该具有良好的换气性能，进气充分，配气正时恰当。同时，配气机构还应具有良好的动力性能，工作时运动平稳，振动和噪音较小，不发生强烈的冲击磨损，这就是配气机构的从动件具有良好的运动加速度变化规律，以及适合的正负加速度值。

2.1.1配气机构早期损坏的主要原因

维修质量差在维修作业中突出的问题是气门与气门座工作面加工质量达不到要求，造成工作面烧蚀、凹陷而早期损坏；凸轮轴轴承在刮削中其配合间隙、接触面积、各轴承同心度达不到要求，加速磨损，出现异响造成早期损坏；气门导管在更换新件时，铰削质量达不到规定要求，直接影响气门及气门座使用寿命。

(1)维修数据应用不当：维修中不能科学地选择维修数据是造成机件早期损坏的重要原因。如气门与气门座接触面宽度，规定进气门为1～2.2mm，排气门为1.5～2.5mm。但在维修中，人们往往认为宽一点比窄一点保险，习惯选用上限或接近上限值，因而刚修好的车气门工作面宽度就已接近使用极限了。再如气门脚间隙，一般汽车规定为0.2～0.25mm，但在维护调整中也误认为间隙大一点比小一点好，因此，超上限使用。实际上间隙过大，不但降低了发动机功率，而且还会出现敲击声(气门口自)而早期损坏。 2.1.2维修中应注意的事项

配气机构在维修中手工作业较多，由于维修人员技术上的差异和认识上的偏差，维修质量很难达到规定要求；因此在维修中应特别强调配气机构的维修质量，并采取有效措施提高维修质量，以延长其使用寿命。

(1)气门的光磨：在维修作业中，如气门出现烧蚀、麻点及凹陷时，均应进行光磨(严重时需更换气门)。通常在气门光磨机上进行，作业时应注意四个问题：一是保证气门头与杆部同心，否则应先校直；二是光磨量在能磨出完整的锥面的前提下越小越好；三是尽量提高表面光洁度；四是气门杆端部凹陷应予以磨平。

(2)气门座的铰削：气门座铰削通常为手工作业，应特别重视三个问题：一是在消除凹陷、斑点，能铰出完整锥面的基础上，铰削量越小越好；二是铰削时用力要均匀，起刀收刀要轻，少铰多观察，以保证较少的铰削量和较高的光洁度；三是与气门试配，确定好工作面位置和宽度。位置应调整到气门锥面的中下部，偏上或偏下可用上、下口铰刀进行调整。工作面宽度，进气门可掌握在0.9mm(规定为1～2.2mm)，排气门可掌握在1.4mm(规定为1.5～2.5mm)。实践证明上述宽度在气门与气门座研磨后，进气门可达1mm，排气门可达1.5mm，均在规定宽度的下限，能大大提高其使用寿命。

(3)气门的研磨：气门的研磨分为两种情况，一是气门与座只有轻微麻点，不需要光磨和铰削时的研磨；二是气门与座均已经过光磨和铰削后的研磨。前者先用租金刚砂研磨，将麻点研磨掉后，再用细金刚砂研磨，最后涂上机油研磨，直至密封符合要求，宽度符合规定为止。后者只有密封性达不到要求时才进行研磨，但操作时一定要注意，不要过分用力，严禁将气门上下敲打，否则将出现凹形砂痕，影响维修质量。

(4)气门导管的铰削：气门杆与气门导管配合间隙是决定气门导管寿命的关键，因此当更换新的气门导

(5)凸轮轴轴承的刮削：凸轮轴轴承的刮削属于手工作业，保证质量有一定难度。为

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刮削方便，又通常在气缸体外加工，因此应特别注意四个问题：一是要确定好轴承刮削后内孔的直径(用公式表述为：内孔直径＝轴颈直径实测值＋配合间隙下限值＋轴承与座孔过盈量实测值)；二是刮削中要尽量注意保持轴承内孔与外圆的同轴度；三是边刮削边与轴颈试配(此时间隙为过盈量＋配合间隙)，并保证接触印痕分布均匀；四是将轴承压入座孔时，应注意对正油孔。刮削后装入凸轮轴，转动数圈，视情进行适当修整，接触面积应达到75%以上并分布均匀，间隙符合规定

(6)气门脚间隙的调整：配气机构各机件在正常使用中，随着零件的磨损，气门脚间隙将发生变化。如凸轮、气门杆端面及挺杆接触面磨损后间隙将变大，而气门头与气门座磨损后间隙又变小，因此，在调整中应取间隙的中间值为宜。如规定为0.2～0.25mm，可实取0.22mm，这样既照顾了间隙变化的实际情况，又考虑了测量误差问题，可充分保证气门脚间隙作用的实现。

此外，配气机构其它组件、零件的维修，主要是加强零件的清洗和检验工作，并按规定进行正确的调整和装配，以实现其整体协调地工作。

在实际工作中，只要依照上述注意事项进行维护，即可以有效延长配气机构的使用寿命。

2.2 曲柄连杆机构与配气机构异响的故障诊断方法

曲柄连杆机构和配气机构异响的诊断方法油仪器诊断法和人工经验诊断法两种。利用仪器实现异响的快速、准确诊断一直是人们追求的目标，但现有的异响诊断仪器尚难满足实际诊断需要。因此，异响诊断仍依靠人工经验诊断法。

从上面的论述可知，各种异响和发动机的转速、温度、负荷、和润滑条件等有关，并具有各自的特点和规律。异响的人工经验方法就是诊断人员综合响声的固有特征（音调）、易听清晰的部位、改变发动机的转速、温度、负荷、和润滑条件时响声的变化情况和自身的知识与经验，对故障部位与原因做出判断。由于异响的现象的模糊性、现象和成因之间的关系，使其成为汽车故障诊断的难点，诊断人员必须经过大量诊断实践才能提高真毒水平。

为提高诊断的准确性和速度，必须了解发动机的转速、温度、负荷、和润滑条件对异响的影响关系.

（1）转速

一般情况下，转速越高机械异响越强烈。尽管如此，高转速时的各种异响声混杂在一起，听诊时反而不易辨清某些异响。所以，诊断转速不一定时高转速，要具体异响具体对待。听诊气门响和活塞缸响时，在怠速或低速下也能听得非常明显;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，诊断异响应在声响最明显的转速下进行，并尽量在低转速下进行，以减少不必要的噪声和损耗。

（2）温度

有些异响与发动机的温度有关，而有些异响与发动机的温度无关和关系不大。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，最典型的例子是铝活塞敲缸。在发动机冷却后，该异响非常明显，然而一旦温度升高，响声消失或减弱。所以，诊断该响声应在发动机低温时进行。热膨胀系数小的配合副所产生的异响（如曲轴主轴承响、连杆轴承响、气门响等），发动机温度的变化对异响影响不大，因而对诊断温度无特别要求。

（3）负荷

许多异响与发动机的负荷无关。如曲轴主轴承响、连杆轴承响和活塞敲缸响等，均随负荷而增强，随负荷减小而减弱。但是，也有些异响与负荷无关，如气门响和凸轮轴响等，负荷变化时异响并不变化。

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（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。有些异响本身会引起润滑条件的恶化，如较严重的曲轴主轴承响和连杆轴承响常伴有机油压力降低。

常见曲柄连杆机构和配气机构异响的故障诊断过程如图2.1所示：

发动机异响 采用微抖节气门发，从怠速向中高速逐步加速，直至声响最为明显的转速时稳定，观察此时车速情况 低速 中高速 异响减弱，复火瞬间明显 活塞环响 观察加机油口是否冒烟 基本不变 是 声响是否连续 凸轮轴上置式发动机吗 否 单缸断火，再减速或复火瞬间响声是否特别清晰 是 逐缸断火（油），听声响变化 明显减弱 发动机冷机起动，响声是否随温度升高而减弱 是 否 否 否 气缸漏气响 是 声音是否清脆 是 打开气门室盖，活塞敲缸响 活塞环响 气门挺杆响 响声是否明显提高 否 响声是否清脆 否 活塞销响 响声是否清脆且单缸断火响声明显减弱或消失 是 是 否 否 是 否 是 节气门响 气门挺杆响 轮正轴时响齿轮或凸 凸轮轴响 气门响 主轴承响 连杆轴承响 图2.1 曲柄连杆机构与配气机构异响故障诊断过程

2.3 曲柄连杆机构与配气机构异响的故障和排除

(一)曲轴主轴承响

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图

2.2 曲柄连杆机构的拆装示意图

1、后油封保持座2、缸体3、爆震传感器4、上轴瓦5、下轴瓦6、水堵（左侧）7、水堵（右侧）8、水堵（水泵侧）9、主轴轴承10、主轴轴架11、曲轴12、导向衬套13、带信号盘的飞轮14、带信号盘

的驱动盘15、飞轮加固盘16、驱动盘加固盘17、油环18、活塞销

19、连杆轴瓦20、连杆21、活塞22、顶环23、二道环

故障现象：

发动机突然加速时发出沉重而有力的“铛铛铛”或“刚刚刚”的金属敲击声，严重时机体发生很大的振动，响声随发动机转速的提高而增大，随负荷的增加而增强，响声的部位在气缸下部的曲轴箱内。

故障原因：

(1)主轴承盖固定螺钉松动；

(2)主轴承与主轴颈磨损过甚，轴向止推装置磨损过甚，造成径向与轴向间隙太大；

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(3)主轴承减磨合金烧毁或脱落；

(4)曲轴弯曲，致使曲轴中部或两端主轴承配合间隙太大； (5)机油压力太低或机油粘度太小。 故障排除：

(1)若轴承盖松动可按规定力矩拧紧；

(2)径向间隙过大应换用加厚瓦片重新修配间隙，不允许加垫或修整轴承盖； (3)轴承烧蚀应查明原因，排除故障后再换瓦片； (4)若为轴向窜动引起异响，应重新调整轴向间隙。 (二)连杆轴承的异响

图2.3 活塞连杆组的分解图

1、连杆螺母 2、连杆轴承盖 3、连杆下半轴承 4、缸体

5、连杆上半轴承 6、连杆 7、夹箍 8、活塞销

9、活塞环 10、活塞 11、连杆螺栓

柴油机连杆瓦系三元合金轴瓦，在使用中只要注意机油的牌号，定期保养，正确操作，是不会出现什么问题的。但由于使用、保养不当，也会造成连杆轴瓦异响的现象。

连杆瓦响的现象：

(1)发动机突然加速时，有连续明显的敲击声，响声较清脆、短促，响声随发动机的转速升高而增大，随负荷的增加而增加。

(2)响声在发动机温度变化时，变化不大。

(3)在怠速和中速运转时，可以听到“格楞”的声音。 (4)断油试验，响声明显地减弱。 故障原因：

(1)润滑不良。轴颈和轴瓦的配合不符合标准：机油牌号不对，加入普通的柴油机机油造成润滑不良，轴瓦的磨损加快，以至于烧瓦；机油管路出现了大量泄漏，造成发动机烧瓦。

(2)轴瓦的质量、安装问题，使轴瓦变形，导致合金脱落而烧瓦。

(3)连杆大头内孔磨损，轴瓦走外圈，堵塞油眼，轴颈成椭圆，轴瓦和轴颈接触不良。

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