淺談曲柄連桿的故障分析與拆裝問題

趙世來，王博洋，張治國

（華晨汽車工程研究院動力總成設(shè)計(jì)處，遼寧 沈陽 110141）

前言

曲柄連桿機(jī)構(gòu)由活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪、TVD等零件組成，這些都屬于運(yùn)動件，簡圖見圖 1。其作用是把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；活塞上的氣壓力經(jīng)連桿傳給曲軸，對外輸出功率。

圖1

下面分兩部分詳細(xì)介紹一下曲柄連桿的故障分析和拆裝問題。

1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障分析

1.1 活塞、活塞環(huán)、氣缸套磨損異常

故障現(xiàn)象

這些零件一旦發(fā)生異常磨損，最直接的體現(xiàn)是密封性下降，漏氣量增加，動力性、經(jīng)濟(jì)性變差，起動困難；機(jī)油耗增加，使得缸內(nèi)積碳增加，排氣管冒黑煙和冒藍(lán)煙。排放顆粒增多，影響到整機(jī)的排放指標(biāo)。

圖2

活塞發(fā)生偏磨，并且磨損量大，見圖2；缸筒出現(xiàn)劃痕，見圖3。

圖3

故障分析

（1）零部件工作時(shí)間長，超出了工作年限，達(dá)到極限磨損量，這樣必須的更換零件。

（2）空氣濾清器和進(jìn)氣管功能失效或密封不嚴(yán)，使得雜質(zhì)進(jìn)入氣缸內(nèi)。保養(yǎng)時(shí)必須清洗干凈和及時(shí)更換空濾。

（3）溫度高，潤滑油變稀或失去潤滑功效，還有積碳過多。

（4）缸體變形量大，導(dǎo)致活塞與缸體匹配不當(dāng)，可以采用壓板垳磨缸體。

1.2 拉缸

故障現(xiàn)象

活塞與氣缸受到機(jī)械刮傷時(shí)，嚴(yán)重破壞了密封性，漏氣量增大，出現(xiàn)竄機(jī)油現(xiàn)象，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，活塞會卡死在缸體內(nèi)，發(fā)動機(jī)會熄火，再次啟動時(shí)，無法啟動。

圖4

故障分析

（1）嚴(yán)重缺水或冷卻不好，引起溫度升高，活塞膨脹量大。

（2）氣缸間隙過大。正確選配缸套和活塞。

（3）活塞環(huán)工作間隙小，積碳增多，環(huán)局部卡死折斷，需更換新件。

（4）活塞銷卡簧脫落，或折斷，活塞銷外竄。

1.3 曲軸磨損、刮傷及彎曲、折斷

故障現(xiàn)象

曲軸軸頸磨損、刮傷及彎曲、折斷。

故障分析

（1）潤滑油中有雜質(zhì)，或長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，會使曲軸磨損嚴(yán)重。

（2）燒瓦、抱軸等問題會引起軸頸刮傷。

（3）主軸瓦間隙過大會導(dǎo)致曲軸彎曲。

（4）抱軸容易導(dǎo)致斷軸，折斷大多發(fā)生在軸柄與軸頸連接處。

1.4 活塞敲缸

故障現(xiàn)象

（1）發(fā)動機(jī)怠速時(shí)，在缸孔的上部發(fā)出清晰的“嗒嗒嗒”敲擊聲。

（2）冷車時(shí)，響聲明顯，熱車時(shí)響聲減弱或消失。故障分析

（1）用聽診器在缸體上部聽，聲響明顯。響聲在冷車時(shí)明顯，熱車時(shí)減弱或消失。

該缸“斷火”后，響聲減弱或消失，表明是該缸活塞響聲。為進(jìn)一步證明某缸敲缸，可向懷疑發(fā)響的氣缸內(nèi)注入少量機(jī)油，使機(jī)油附于氣缸壁和活塞之間，再起動發(fā)動機(jī)察聽。若敲擊聲減輕或消失，但運(yùn)轉(zhuǎn)短時(shí)間后又出現(xiàn)，則判斷是該缸活塞敲缸響，這是由于活塞與氣缸壁間隙過大所致。

（2）活塞銷與連桿襯套裝配過緊。

（3）活塞頂碰到氣缸襯墊。

（4）連桿變形。

1.5 連桿瓦響

故障現(xiàn)象

（1）在突然加速時(shí)，有明顯連續(xù)“鐺鐺”敲擊聲。

（2）響聲在怠速時(shí)較小，中速時(shí)較為明顯。

故障分析

（1）連桿軸瓦蓋的固定螺栓松動或折斷。

（2）軸瓦合金燒毀或脫落。

（3）連桿軸承瓦與軸頸磨損過甚，而使徑向間隙過大。

（4）軸頸失圓，使軸與軸瓦間接觸不良而造成的早期損壞。

（5）軸瓦接觸面積太小，單位面積上壓力過大。

（6）機(jī)油壓力太低或機(jī)油變質(zhì)。

1.6 活塞銷響

故障現(xiàn)象

（1）怠速和中速時(shí)響聲比較明顯、清脆，呈現(xiàn)節(jié)奏的“嗒、嗒”聲。

（2）發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，響聲的也隨著變化。

（3）發(fā)動機(jī)溫度升高后，響聲不減弱。

（4）該缸“斷火”后，響聲減弱或消失；恢復(fù)該缸工作時(shí)的瞬間，會出現(xiàn)明顯的響聲或連續(xù)兩個(gè)響聲。

故障分析

抖動節(jié)氣門試驗(yàn)：發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后由怠速向低速急抖節(jié)氣門，響聲能隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。每抖一次節(jié)氣門，如能聽到清脆而連貫的“嗒、嗒、嗒”的響聲，則有可能是活塞銷響。

斷火試驗(yàn)：將發(fā)動機(jī)穩(wěn)定在響聲較強(qiáng)的轉(zhuǎn)速上，逐缸進(jìn)行斷火試驗(yàn)。當(dāng)某缸斷火后響聲明顯減弱或消失，在復(fù)火的瞬間又能立即出現(xiàn)或連續(xù)出現(xiàn)兩個(gè)響聲，則可斷定為此缸活塞銷響。如果響聲嚴(yán)重，并且轉(zhuǎn)速越高，響聲越大，此時(shí)在較大的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行斷火試驗(yàn)，往往響聲不消失且變得雜亂，這一般是由于配合間隙增大的緣故。

以上兩種方法如能配合使用，即在抖動節(jié)氣門的同時(shí)，反復(fù)進(jìn)行斷火試驗(yàn)，響聲會被聽得更清楚

1.7 活塞環(huán)響

故障現(xiàn)象

活塞環(huán)響會發(fā)出鈍啞的啪、啪、啪聲，轉(zhuǎn)速升高后，聲音加大，且逐漸變成雜碎的聲音，響聲類似敲缸的聲音，在機(jī)油口查聽明顯，單缸斷缸后響聲減弱。

故障分析

（1）單缸斷火試驗(yàn)，響聲減小，但是還是存在。用聽診器在火花塞上聽，如果環(huán)已經(jīng)折斷了，會聽見唰、唰的摩擦聲音。

（2）發(fā)動機(jī)溫度降低時(shí)，發(fā)出嘣、嘣、嘣的響聲，在機(jī)油口處不時(shí)的冒藍(lán)煙，變換轉(zhuǎn)速時(shí)，其響聲隨之減小，發(fā)動機(jī)溫度升高后，其響聲逐漸減少或消失，做斷火試驗(yàn)時(shí)，響聲消失，再次啟動時(shí)，聲音又出現(xiàn)即可判斷為漏氣產(chǎn)生的聲音，主要是環(huán)與缸體的漏光度大，環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死或已拉缸。發(fā)動機(jī)溫度升高，有明顯的竄氣響聲，在斷火試驗(yàn)，竄氣減弱，機(jī)油口處有明顯竄氣現(xiàn)象，主要是開口間隙增大，彈力減小引起的。

2 曲柄連桿機(jī)構(gòu)拆裝問題

2.1 拆卸

（1）清除外部灰塵后才允許進(jìn)行拆卸，抽出活塞連桿前，缸套上部的積碳必須清理干凈，以避免積碳顆粒損壞活塞和活塞環(huán)。

（2）取活塞連桿組件時(shí)，用橡膠棒直接推出，活塞連桿抽出后，立即把連桿蓋、瓦、連桿螺栓安裝復(fù)位。

（3）所有活塞連桿抽完后，將活塞連桿總成分解，拆下活塞、連桿、連桿瓦、活塞銷和活塞環(huán)，清理表面的積碳和油污，每個(gè)缸的每種零件單獨(dú)放入自封塑料袋內(nèi)，并做好標(biāo)記。

（4）在拆卸活塞環(huán)時(shí)，標(biāo)記好開口在活塞的位置。

（5）在用飛輪拉出器拆卸飛輪時(shí)，擰緊拉出器的兩個(gè)螺栓要交替進(jìn)行，忌諱用手錘硬敲。

2.2 安裝

（1）裝配前，檢查清潔度是否符合要求，是否滿足圖紙要求，檢查裝配間隙，對于不符合技術(shù)要求的零件必須更換。

（2）用潔凈機(jī)油潤滑曲軸主軸頸后將曲軸安裝到缸體上。

（3）安裝主軸承蓋到缸體上，用機(jī)油潤滑主軸承蓋螺栓，并用手預(yù)緊。

（4）在安裝活塞連桿時(shí)，如果是過盈連接，則是通過壓裝機(jī)，壓緊活塞銷，如果是間隙配合，利用活塞銷把活塞和連桿連接在一起，銷兩端靠卡簧限位。

（5）安裝活塞環(huán)時(shí)，不要刮傷活塞和折斷活塞環(huán)，先裝第二道氣環(huán)，再裝第一道油環(huán)，最后裝油環(huán)，環(huán)的上平面有“top”標(biāo)識，標(biāo)識表示此面朝上，如果油環(huán)是螺旋撐簧油環(huán)，三個(gè)環(huán)的開口要相隔120°，見圖5。如果油環(huán)是鋼帶組合油環(huán)，見圖6。

圖5

圖6

（7）活塞連桿再裝入氣缸前，應(yīng)在活塞和缸孔表面涂一層潤滑油，在確定好還口后

（8）將連桿導(dǎo)向保護(hù)套管插入連桿螺栓孔中，引導(dǎo)連桿，防止與曲軸相撞。

（9）注意活塞頂部箭頭指向發(fā)動機(jī)的前端。

3 結(jié)論

本文首先簡單的介紹一下活塞連桿系統(tǒng)的組成，詳細(xì)的介紹了失效故障現(xiàn)象后，對故障進(jìn)行詳細(xì)分析；最后又介紹了拆卸方法。這些都是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，希望今后對大家有所幫助。

[1] 魏成輝.平面連桿結(jié)構(gòu)綜合的改進(jìn)混動方法[J]機(jī)械科學(xué)與技術(shù),2005.24

[2] 吳兆漢.車輛發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì).國防工業(yè)出版社.1982.6

[3] 李春城.汽車發(fā)動機(jī)曲柄連桿結(jié)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)的檢查和調(diào)整[J].汽車技術(shù),1982.1.