發(fā)動(dòng)機(jī)異響特性的分析與診斷
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發(fā)動(dòng)機(jī)異響標(biāo)志發(fā)動(dòng)機(jī)某一機(jī)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)已發(fā)生變化。主要是因有些零件磨損過(guò)甚或裝配、調(diào)整不當(dāng)引起的。有些異響尚可預(yù)告發(fā)動(dòng)機(jī)將可能發(fā)生事故性損傷，因而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異響時(shí)，應(yīng)及時(shí)修理，防止故障擴(kuò)大。在拆開(kāi)之前，先要進(jìn)行檢查，以初步確定故障的所在部位，然后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)異響特性的分析，可以基本上診斷異響的部位、原因和程度，避免拆檢的盲目性。
? ?1．發(fā)動(dòng)機(jī)異響特性的分析
? 發(fā)動(dòng)機(jī)異響常與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度和工作循環(huán)有關(guān)，通過(guò)對(duì)異響進(jìn)行特性分析，可找出其變化規(guī)律。
? ?（1）異響與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系
? ?發(fā)動(dòng)機(jī)的大多數(shù)常見(jiàn)異響的存在取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)。
? ?①異響僅在怠速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在。發(fā)響的原因有：活塞與氣缸壁間隙過(guò)大；活塞銷裝配過(guò)緊或連桿軸承裝配過(guò)緊；挺桿與其導(dǎo)孔間隙過(guò)大；配氣凸輪輪廓磨損；有時(shí)，起動(dòng)抓松動(dòng)而使皮帶輪發(fā)響（在轉(zhuǎn)速改變時(shí)明顯）。
? ?②維持在某轉(zhuǎn)速時(shí)聲響紊亂，急減速時(shí)相繼發(fā)出短暫聲響。發(fā)響的原因有：凸輪軸正時(shí)齒輪破裂或其固定螺母松動(dòng)；曲軸折斷；活塞銷襯套松曠；凸輪軸軸向間隙過(guò)大或其襯套松曠。
? ?③異響在發(fā)動(dòng)機(jī)急加速時(shí)出現(xiàn)，維持高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)聲響仍存在。發(fā)響的原因有：連桿軸承松曠、軸瓦燒熔或尺寸不符而轉(zhuǎn)動(dòng)；曲軸軸承松曠或軸瓦燒容；活塞銷折斷；曲軸折斷。
? ?（2）異響與負(fù)荷的關(guān)系
? ?發(fā)動(dòng)機(jī)上不少異響與其負(fù)荷有明顯的關(guān)系，診斷時(shí)可采取逐缸解除負(fù)荷的方法進(jìn)行試驗(yàn)，通常采用單缸或雙缸斷火法解除一或兩缸的負(fù)荷，以鑒別異響與負(fù)荷的關(guān)系。
? ?①某缸斷火，異響頓無(wú)或減輕。發(fā)響的原因有：活塞敲缸；連桿軸承松曠；活塞環(huán)漏氣；活塞銷折斷。
? ?②某缸斷火，則聲響加重，或原來(lái)無(wú)響，此時(shí)反而出現(xiàn)聲響。發(fā)響的原因有：活塞銷銅套松曠；活塞裙部錐度過(guò)大；活塞銷竄出；連桿軸承蓋固定螺栓松動(dòng)過(guò)甚或連桿軸瓦合金燒熔脫凈；飛輪固定螺栓松動(dòng)過(guò)甚。
? ?③相鄰兩缸斷火異響減輕或消失。發(fā)響的原因有：曲軸軸承松曠。
? ?（3）異響與溫度的關(guān)系
? ?①低溫發(fā)響，溫度升高后聲響減輕，甚至消失。發(fā)響的原因有：活塞與缸壁間隙過(guò)大；活塞因主軸承油槽深度和寬度失準(zhǔn)；機(jī)油壓力低而潤(rùn)滑不良。
? ?②溫度升高后有聲響，溫度降低后聲響減輕或消失。發(fā)響的原因有：過(guò)熱引起的早燃；活塞裙部橢圓的長(zhǎng)、短軸方向相反；活塞橢圓度小、活塞與缸壁的間隙過(guò)??；活塞變形；活塞環(huán)各間隙過(guò)小。
? ?（4）異響與發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)的關(guān)系
? ?發(fā)動(dòng)機(jī)的異響故障往往與發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)有明顯的關(guān)系，尤其是曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)的異響都與工作循環(huán)有關(guān)。就四行程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，凡由曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起的聲響均為發(fā)動(dòng)機(jī)作功一次發(fā)響兩次；凡由配氣機(jī)構(gòu)引起的聲響均為發(fā)動(dòng)機(jī)作功一次發(fā)響一次。
? ①由曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起的異響其原因有：活塞敲擊缸壁；活塞銷發(fā)出的敲擊聲；活塞頂缸蓋；連桿軸承松曠過(guò)甚；活塞環(huán)漏氣。
? ?②由配氣機(jī)構(gòu)引起的異響其原因有：氣門(mén)間隙過(guò)大；挺桿與其導(dǎo)孔間隙過(guò)大；凸輪輪廓靡損；氣門(mén)桿與其導(dǎo)管間隙過(guò)大；氣門(mén)彈簧折斷；凸輪軸正時(shí)齒輪徑向破裂；氣門(mén)座圈松脫；氣門(mén)卡滯不能關(guān)閉。
? ?③若異響與工作循環(huán)無(wú)關(guān)，則應(yīng)注意其發(fā)響區(qū)域。通常，由與工作循環(huán)無(wú)關(guān)的間隙引起的發(fā)響多為發(fā)動(dòng)機(jī)附件有故障；若是與工作循環(huán)無(wú)關(guān)的機(jī)件發(fā)出的連續(xù)金屬摩擦聲，則可考慮是某些旋轉(zhuǎn)件有故障。
? （5）異響與發(fā)動(dòng)機(jī)部位的關(guān)系
? ?發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生異響時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)的特點(diǎn)和部位可以輔助診斷發(fā)生異響的原因。發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)異響所引起的振動(dòng)部件和區(qū)域如附圖所示，可分為4個(gè)區(qū)域（A-B、B-B、C-C、D-D）和兩個(gè)部位（正時(shí)齒輪蓋、機(jī)油加注口）。
? ?①在A-A區(qū)域可聽(tīng)察燃燒室、主軸承和氣門(mén)等部位，可以輔助診斷活塞頂碰缸蓋、氣缸凸肩磨損過(guò)甚、氣門(mén)座圈脫出、曲軸折斷和主軸承松曠等故障。
? ?②在B-B區(qū)域的氣門(mén)室一側(cè)，可聽(tīng)察氣門(mén)組合件及挺桿等部位，如在氣門(mén)室對(duì)面，可輔助診斷活塞敲缸一類的故障；在機(jī)油加注口處聽(tīng)察可輔助判明活塞銷、連桿軸承發(fā)響和活塞環(huán)漏氣等故障。
? ?③在C-C區(qū)域可聽(tīng)察凸輪軸的襯套和正時(shí)齒輪，可輔助診斷凸輪軸正時(shí)齒輪破裂或其固定螺母松動(dòng)，以及凸輪襯套松曠等故障。
? ?④D-D區(qū)域是在氣缸體及油底殼分開(kāi)面的附近（凸輪軸的對(duì)面），在此區(qū)域聽(tīng)察可以輔助判明主軸承發(fā)響或曲軸斷裂等故障。
? ?（6）異響與其他故障現(xiàn)象的關(guān)系
? ?發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)生某些異響故障時(shí)，常常伴隨出現(xiàn)其他故障現(xiàn)象。因此，這些伴同現(xiàn)象就成為輔助診斷異響原因的重要依據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生異響時(shí)常伴隨出現(xiàn)的其他故障現(xiàn)象如附表所示。
? ?2．發(fā)動(dòng)機(jī)異響的診斷
? ?（1）異響診斷的原則
? ?若聲響在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)顯得輕微、單純，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)顯得轟鳴且平穩(wěn)均勻，在加速或減速顯得圓滑過(guò)渡，則為正常聲響。
異響原因 伴同現(xiàn)象
主軸承徑向間隙過(guò)大或軸瓦合金燒熔脫落 機(jī)油壓力下降,機(jī)體振抖
連桿軸承松曠過(guò)甚 機(jī)油壓力下降
進(jìn)、排氣門(mén)卡滯不能閉 個(gè)別缸不工作，機(jī)體振抖。若排氣門(mén)卡滯將造成排氣管有喘氣聲
活塞與缸壁間隙過(guò)大，活塞環(huán)對(duì)口或抱死 加機(jī)油口出現(xiàn)脈動(dòng)冒煙，排氣管冒濃藍(lán)煙，機(jī)油消耗多，燃油消耗多但是多功率下降
排氣門(mén)彈簧折斷 個(gè)別缸不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，不易加速
點(diǎn)火時(shí)間過(guò)遲 燃油消耗多，功率降低
? ?若聲響中伴隨著沉悶的“鏜”“鏜”聲，或清脆的“當(dāng)、當(dāng)”聲，或短促的“嗒、嗒”聲，或細(xì)微的“涮、涮”聲，或強(qiáng)烈的“嘎、嘎”聲，即表明發(fā)動(dòng)機(jī)存在不正常的異響，至于其是否嚴(yán)重，則可依據(jù)以下情況判斷：
? ?①聲響若僅在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在，轉(zhuǎn)速提高后即自行消失，在整個(gè)使用過(guò)程中聲響又無(wú)明顯的變化，則屬于危害不大的異響，允許暫時(shí)存在，待適當(dāng)時(shí)機(jī)再行修理。
? ?②聲響若在突然加速或突然減速時(shí)出現(xiàn)，而且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中、高速運(yùn)轉(zhuǎn)期并不消失，同時(shí)又引起機(jī)體振抖，則屬于不允許再繼續(xù)存在異響，應(yīng)予以立即查明原因，進(jìn)行排除。
? ?③聲響倘若是在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然出現(xiàn)的，且又較猛烈，則不應(yīng)使用發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或進(jìn)行試聽(tīng)診斷，而應(yīng)立即停機(jī)拆檢。一般應(yīng)先拆油底殼，再拆缸蓋。
? ?（2）異響診斷的方法
? ?①人工直觀試探法。主要是借助聽(tīng)診器、斷火試驗(yàn)，結(jié)合變換節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等，憑耳、眼進(jìn)行行聽(tīng)、察異響的變化情況。在聽(tīng)察過(guò)程中，還要及時(shí)觀察排氣管冒出的煙色、煙量的變化和各儀表的工作情況等。
? ?②儀器診斷法。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)各類異響和振動(dòng)的聲響、聲壓、振幅等不同，只要發(fā)動(dòng)機(jī)各摩擦副磨損，配合間隙增大或某一部分發(fā)生松動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生異響與振動(dòng)，形成特有的聲級(jí)、聲壓和振幅并通過(guò)儀器反映出來(lái)。
? ?（3）異響的確診過(guò)程
? ?根據(jù)異響出現(xiàn)的時(shí)機(jī)和連貫存在的時(shí)間來(lái)看，異響一般都分別存在于怠速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)期間和高速運(yùn)轉(zhuǎn)期間。
? ?當(dāng)異響出現(xiàn)在怠速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可依以下順序進(jìn)行診斷：
? ?①用單缸斷火法檢查異響與缸位是否有關(guān)聯(lián)。若某缸斷火后異響有明顯的變化，說(shuō)明故障在該缸。
? ?②若某缸斷火后異響并無(wú)明顯的變化，說(shuō)明異響與缸位并無(wú)關(guān)系。繼而應(yīng)逐缸檢查異響與工作循環(huán)是否有關(guān)聯(lián)，判定故障出在哪一機(jī)構(gòu)。
? ?③進(jìn)而再逐漸提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，聽(tīng)察異響有無(wú)變化，根據(jù)異響隨轉(zhuǎn)速的變化，判斷運(yùn)動(dòng)機(jī)制耗損的程度。
? ?④此外，在診斷過(guò)程中，還應(yīng)注意觀察發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的變化對(duì)異響的影響。
? ?當(dāng)異響出現(xiàn)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可依以下順序進(jìn)行診斷：
? ?①?gòu)牡退僦饾u提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，直至高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在此過(guò)程中，注意異響出現(xiàn)的時(shí)機(jī)。
? ?②當(dāng)異響出現(xiàn)后，使發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定于該轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，仔細(xì)聽(tīng)察異響，利用單缸斷火法查明缸位。
? ?③若難以查明缸位，則應(yīng)聽(tīng)察該異響分布的區(qū)域。
? ?④若從低速逐漸提高轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，并不出現(xiàn)異響，卻在急加速或急減速時(shí)出現(xiàn)異響，則用單缸斷火法并配以速度的急劇變化，即可判明異響發(fā)生在哪個(gè)缸位。
? ?通過(guò)上述診斷，基本可查明異響與發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、工作循環(huán)、轉(zhuǎn)速和溫度之間的關(guān)系。如若異響與某種異響 特性相符合，即可作出診斷結(jié)診。此外，在診斷過(guò)程中還應(yīng)聽(tīng)察異響引起的振動(dòng)部位及伴同的其他故障現(xiàn)象，注意機(jī)油壓力、機(jī)油加注口和排氣管等處的變化，輔以診斷故障，從而得出確診的結(jié)論。
? ?3．實(shí)例分析
? ?我公司一臺(tái)ZLM30型裝載機(jī)，在使用中駕駛員反映該機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)有異響，經(jīng)到現(xiàn)場(chǎng)診斷發(fā)現(xiàn)：
? ?①在發(fā)動(dòng)機(jī)體外聽(tīng)察時(shí)，怠速時(shí)其異響為短促而堅(jiān)實(shí)的“嗒、嗒”聲；若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由怠速到中速時(shí)，異響更清晰，為連續(xù)敲擊聲，并且隨著轉(zhuǎn)速的增高，敲擊聲更為突出，急加速時(shí)異響明顯。
? ?②不論發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高或低，異響沒(méi)有變化。
? ?③將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定于中速，側(cè)耳細(xì)聽(tīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，異響是有規(guī)律的聲響，且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，異響頻率提高。
? ?④用單缸斷火法檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)解除III缸負(fù)荷后異響減弱；解除其他缸的負(fù)荷后異響無(wú)明顯變化；解除II、III缸和III、IV缸的負(fù)荷后，異響減弱程度同解除II缸負(fù)荷后的相近。
? ?⑤將機(jī)油加注口蓋打開(kāi)，傾耳聽(tīng)察發(fā)現(xiàn)，異響呈清脆而音量較大的“當(dāng)、當(dāng)”聲。
? ⑥在檢查異響的同時(shí)，觀察到機(jī)油壓力偏低。
? ?通過(guò)上述診斷、分析知：該異響與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、工作循環(huán)有關(guān)，而與發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度無(wú)關(guān)；同時(shí)，異響隨轉(zhuǎn)速的升高而加強(qiáng)，解除III缸負(fù)荷后異響減弱，因而根據(jù)異響特性初步認(rèn)為故障是III缸的連桿軸承松曠引起，再結(jié)合異響的部位及機(jī)油壓力的偏低，最終判定故障是III缸的連桿軸承松曠，應(yīng)馬上進(jìn)行檢修。拆下連桿軸瓦后，發(fā)現(xiàn)II缸的軸瓦已嚴(yán)重剝落，表面有輕微燒熔，其他各缸軸瓦正常；經(jīng)測(cè)量，曲軸上連桿軸頸的尺寸和圓度均在要求范圍內(nèi)。更換了一付連桿軸承后異響消失。因該故障發(fā)現(xiàn)處理得早，防止了故障的擴(kuò)大。同時(shí)因運(yùn)用了異響特性的分析和診斷方法，正確地診斷了故障的原因，做到了有目的地拆檢，及時(shí)地排除了故障。
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