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汽车发动机故障诊断——发动机的异响诊断


汽车发动机故障诊断——发 动机的异响诊断

目 录
一、发动机故障与异响 二、影响发动机异响的因素 三、异响鉴别 四、异响诊断 五、异响波形观测

一、发动机故障与异响
1.发动机正常响声
是一种平稳而有节奏、协调的声音。

2.发动机异响声
发动机在工作中产生的超出规定的响声

称 为发动机异响。

2. 发动机异响的诊断方法
根据响声的大小、发出的部位、声响 的特征、振动的程度、出现的时机以及 声响变化的规律等因素初步诊断。 然后,排气烟色与烟量的观察,发 动机温度、机油压力的变化及使用中的 其他相关情况等作全面分析与推断, 在诊断中还要借助断缸法与简单的 诊断仪器辅助法,使异响的诊断更准确。

二、影响发动机异响的因 素
1、配合间隙 2、润滑条件 3、温度 4、负荷 5、速转有关

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。

三、异响鉴别
1.分清主机与附件的响声
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 主机及其他部件发响。

2. 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。

3.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)。

4. 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, 但容易与其他响声混淆,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。

四、异响诊断
1.曲轴主轴承响 (1)故障现象
发动机稳定运转时声响不明显,急加速 或负荷较大时,发出较沉重、有力、有节奏的 “当当”声,严重时机体振抖。

(2)故障原因
1)因主轴颈磨损失圆造成的主轴承配 合间隙过大或配合不良。 2)润滑不良。 3)主轴承盖螺栓松动,轴承合金脱落、 烧损和轴承破裂等。
4)曲轴弯曲

(3)故障诊断
1)改变发动机转速,转速增高,响声增大,中 速向高速过渡时响声明显,急加速异响明显。 低速时,用手微微抖动并反复加大节气门,同 时仔细察听异响,如响声随转速升高而增大, 抖动节气门时在加速的瞬间响声较明显,一般 是主轴承松旷:如在怠速或低速时响声较明显, 高速时杂乱,可能是曲轴弯曲;如在高速时有 较大振动,油压显著降低,一般是主轴承松旷 严重、烧损或减摩合金脱落。 2)负荷增大,响声加大,负荷变化时响声较明 显。 3)发动机温度变化时,异响变化不明。

4)单缸断火时,响声不变(末道主轴承响,响 声减弱),相邻两缸均断火时,响声明显减弱。 5)发动机跳火1次,发响2次,即每工作循环响2 次。 6)润滑不良时,响声加重,一般有明显的油压 降低现象。 7)反复抖动节气门,从加机油口(或曲轴箱通 风管口)处听诊,可听到明显的沉重有力的金 属敲击声。或用听诊器触在油底壳或曲轴箱与 曲轴轴线齐平的位置上听诊,响声最强的部位 即为发出异响的主轴承。 8)伴随现象。主轴承异响往往会伴随有油压降 低现象,严重时发动机振抖,尤其是在高速或 大负荷时。

2. 连杆轴承响
(1)故障现象
发动机怠速运转时无异响或响声较 小,急加速时有较重且短促的“当当当” 明显连续的 敲击声。这是连杆轴承响的主要特征, 严重时怠速也能听到明显响声。连杆轴 承响比主轴承响清脆、缓和、短促。

(2)故障原因 1)连杆轴承或轴颈磨损,使配合间隙过 大或配合不良。 2)油压过低,或机油变质,或连杆轴颈 油道堵塞,致使润滑不良。 3)连杆轴承盖螺栓松动或折断。 4)连杆轴承尺寸不符,引起转动或断裂。
5)连杆轴承减摩合金脱落或烧毁。

(3)故障诊断 1)改变发动机转速,怠速时声响较小,中速时 较为明显,稍稍加大节气门有连续的敲击声, 急加速时敲击声随之增加.高速时因其他杂音 干扰而不明显。 诊断时使发动机怠速运转,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,同时结合单缸断火法,并在加机 油口处听诊,响声随转速的升高而增大,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清晰、明显的敲击 声。

2)负荷增大,响声加剧。 3)发动机温度变化时,响声通常不变,但有时 也受润滑油温度的影响。 4)单缸断火,响声明显减弱或消失,但复火时 又能立即出现,即响声上缸。但当连杆轴承松 旷过甚时,单缸断火声响无明显变化。 5)点火1次,发响2次,即每工作循环响2次。 6)连杆轴承响声在油底壳侧面较大。如用听诊 器触在机体上听诊,响声不十分清晰,但在加 机油口处或曲轴箱通风管口处直接察听,可清 楚听到连杆轴承敲击声。 7)伴随现象。连杆轴承响伴随有油压明显降低 现象,严重时机体振抖,这有别于活塞销响和 活塞敲缸。可用手将螺丝刀或听诊器抵住缸体 下部或油底壳处,当触及相应的故障缸位时有 明显振动感。

3.活塞敲缸
? 活塞敲缸指活塞上下运动时在汽缸内摆动 或窜动,其头部或裙部与汽缸壁、缸盖碰 撞发出的响声。通常专指活塞与汽缸壁间 隙较大,活塞上下运动时撞击汽缸壁发出 的响声。

(1)故障现象
发动机怠速或低速运转时,在 汽缸的上部发出清晰而明显的、有节奏 的“达达达”的连续不断的金属敲击声, 严重时响声变沉重,即为“当当当”声 响。

(2)故障原因
1)活塞与汽缸壁配合间隙过大。 2)活塞裙部腐蚀,或汽缸磨损过大。 3)油压过低,汽缸壁润滑不良。

(3)故障诊断
1)怠速或低速时比较清晰,中速以上运转时, 异响减弱或消失。 2)负荷加大,响声加大。 3)一般冷车时响声明显,热车后响声减弱或消 失,即冷敲缸,严重时冷热均敲缸,并伴有振 抖。 4)将发动机置于异响明显的转速下,进行单缸 断火试验,响声明显减弱或消失。 5)曲轴转1圈,发响1次,且有节奏性,转速提 高响声加快。

6)润滑不良响声加重。 7)将听诊器或听诊杆触在机体上部两侧 进行听诊。若响声较强并稍有振动,再 结合断火试验,即可确定出异响汽缸。 8)伴随现象。排气管排蓝烟、缸压降低 等。用手将螺丝刀或听诊器抵紧汽缸侧 部触试,有明显振动感。

发动机敲缸包括冷态敲缸、热态敲缸和冷热 态均敲缸。 发动机冷态不响,热车后怠速发响,并伴有 机体轻微抖动,且温度越高,响声越大,即为 热态敲缸。热态敲缸要及时排除,否则转化成 拉缸事故。 热态敲缸的故障原因为连杆轴颈与主轴颈不 平行、连杆弯曲、连杆衬套轴向偏斜等造成的 活塞偏缸,活塞配合间隙过小、椭圆度过小或 反椭圆、活塞变形等造成的活塞过紧,活塞环 端隙、背隙过小造成的活塞环卡滞等。冷热均 敲缸的故障原因为活塞销与连杆衬套或与连杆 小头装配过紧,连杆轴承装配过紧,活塞裙部 圆柱度过大等,冷敲缸或热敲缸较为严重时也 会导致冷热均敲缸。

4.活塞销响
(1)故障现象
在怠速、低速和从怠速向低速抖动 节气门时,发出响亮、尖脆而有节奏的 “嘎嘎嘎”金属敲击声,类似两个钢球 相碰的声音,呈上下双响。略将点火时 间提前,声响加剧,在同样转速下比活 塞敲缸响连续而尖锐。

(2)故障原因
1)活塞销与销孔、连杆衬套磨损严重, 配合间隙过大。 2)卡环松旷、脱落。 3)润滑不良等。 4)活塞销断裂。

(3)故障诊断
1)转速变化时,响声也随之周期性变化,加速时声 响更大,在发动机转速稍高于怠速时比较明显,比轴 承响清脆。抖动节气门,从怠速向低速加速时,响声 能随转速的变化而变化,且在转速升高的瞬间,发出 清脆、连续而有节奏的响声。 2)温度上升,响声没有减弱,甚至更明显。有时冷 车时响声小,热车时响声大。 3)单缸断火时,响声减弱或消失。复火时响声会明 显出现1响或连续2响。严重时,在响声较大的转速下 进行断火试验时,往往响声不消失且变得杂乱。 4)用螺丝刀或听诊器抵触在发动机上侧部或汽缸盖 上察听,同时变换转速,在汽缸壁上部听诊比在下部 明显。若响声不明显,可略将点火时间提前,这时响 声会较前明显,特点是上下双响,声音较脆。

5)根据不同征兆具体诊断:
①若转速越高,响声越大,单缸断火时响声反而 杂乱,则故障为活塞销与衬套间隙过大。 ②怠速运转时,响声为有节奏而较沉重的响声, 提高转速声响不减,同时伴有机体轻微抖动, 断火试验响声加重,则说明活塞销自由窜动。 ③若急加速时声响尖锐而清晰,断火试验响声减 轻或消失,则很可能是活塞销折断。

5.气门脚响 (1)故障现象 怠速时,在气门室处发出连续不断的 有节奏的“嗒嗒嗒”声,响声清脆有节 奏,易区分。若有多只气门脚响,则声 音杂乱,且断火试验响声无变化。

(2)故障原因
1)气门脚润滑不良,或因磨损、调整 不当造成气门间隙过大。 2)气门间隙处两接触面不平。 3)气门杆与气门导管配合间隙过大。 4)摇臂轴配合松旷。

? 活塞敲缸指活塞上下运动时在汽缸内摆 动或窜动,其头部或裙部与汽缸壁、缸 盖碰撞发出的响声。通常专指活塞与汽 缸壁间隙较大,活塞上下运动时撞击汽 缸壁发出的响声

(3)故障诊断
1)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。 2)负荷、温度、缸位对气门脚响无影响,断火试验异响 无变化。 3)怠速下在气门室或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。 4)将气门室盖拆下,在怠速时用适当厚度的厚薄规插入 气门间隙处,若响声消失或减弱即可确诊为该气门间 隙过大。也可用厚薄规检查或用手晃试气门间隙,间 隙最大的往往是最响的气门。为进一步确诊是气门脚 响还是气门落座响,可在气门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。

6.液压挺杆响
(1)故障现象
1)发动机怠速运转时发出有节奏的金属 敲击声,中速以上响声减弱或消失。 用听诊器察听,凸轮轴附近响声明显, 断火试验,响声无变化。

(2)故障原因
1)挺杆与导孔配合面磨损严重。 2)挺杆液压偶件磨损。 3)润滑油供油不足。

(3)故障诊断与排除
改变发动机转速并用听诊器察听响声的变 化。怠速时发动机顶部响声明显,中速以上响 声减弱或消失,断火试验响声无变化,即为液 压挺杆响。具体部位可用听诊器根据响声变化 来判断。在起动时液压挺杆有不大的响声是正 常的(润滑油未充分进入液压挺杆),发动机 转速达到2500r/min后继续运转2分钟,若挺杆 仍有响声,应先检查调整机油压力。若机油压 力正常,则应更换液压挺杆。

7.点火敲击响

(1)故障现象
汽油机空转急加速或负荷较大时, 发出尖锐、清脆的“嘎啦嘎啦”的金属 敲击响,好像几个钢球撞击的声音,随 转速升高而逐渐消失。

(3)故障诊断
路试是诊断点火敲击响常用的可靠 方法。热车后以最高挡最低稳定车速行 驶,然后将加速踏板急速踩到底,如在 急加速中发出“嘎啦嘎啦”的强烈响声 并长时间不消失,而当稍抬加速踏板时 响声又会立即减弱或消失,再加速时又 重新出现,即可确诊为点火敲击响。

五、异响波形观测
? 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,能观测到 异响,可实现快速诊断。

1.示波器诊断异响的基本原理
诊断发动机异响所用的仪器,较常见 的是异响示波器。它是利用仪器的加速度 传感器(拾振器),把各种异响对应的振 动信号拾取出来变为电信号,经过选频、 放大后送到示波器显示出振形动波,对异 响进行频率鉴别和幅度鉴别,再辅之以单 缸断火(或单缸断油)、转速变化、听诊 等传统手段,就能快速地判断出异响的种 类、部位和严重程度。

2.异响波形观测方法
除了专用异响示波器以外,有 些国产和进口发动机综合性能检侧仪 (均带有示波器部分)也能观测发动 机异响波形。下面以WfJ-1型发动机 检测仪和解放CA10C发动机为例,说 明异响波形的观测方法。观测前要将 仪器上的加速度传感器,接触到发动 机的相应部位。

(1)曲轴主轴承响

(2)连杆轴承响

(3)活塞敲缸响

(4)活塞销响

(5)气门落座响


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