車用柴油機(jī)活塞敲缸故障及診斷技術(shù)研究

何傳璽

摘要：隨著能源與污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重以及排放法規(guī)的逐漸嚴(yán)格，車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)因具有的動(dòng)力好、熱效率高、油耗低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但是車用柴油機(jī)在運(yùn)行中常見活塞敲缸的故障，長(zhǎng)期嚴(yán)重的敲缸故障還會(huì)打碎氣缸，為汽車帶來(lái)的危害。對(duì)此展開對(duì)車用柴油機(jī)活塞敲缸故障及診斷技術(shù)的研究具有重要性和必要性。下文主要從車用柴油機(jī)活塞敲缸故障類型展開概述，明確影響活塞敲缸噪聲的關(guān)鍵因素，提出相應(yīng)敲缸故障診斷技術(shù)，為解決噪聲問(wèn)題提供方向。

關(guān)鍵詞：車用柴油機(jī);活塞敲缸故障;診斷技術(shù)

0? 引言

汽車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的配件，它同活塞環(huán)、活塞銷組成活塞組，與氣缸蓋組成燃燒室，承受燃?xì)庾饔貌⑼ㄟ^(guò)活塞銷和連桿把動(dòng)力傳給曲軸，以此完成發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程。一旦活塞出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致燃燒室的工作原理出現(xiàn)問(wèn)題，繼而影響汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。通過(guò)分析車用柴油機(jī)的活塞車用柴油機(jī)活塞敲缸故障主要是指當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)時(shí)，活塞在氣缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡偏離正常的軌道和方式，導(dǎo)致活塞的頭部和裙部同汽缸壁出現(xiàn)不定時(shí)的碰撞從而發(fā)生“當(dāng)當(dāng)”或是“嗒嗒”的聲音。一般情況下，活塞敲缸發(fā)出“當(dāng)當(dāng)”聲響，則可能是因?yàn)槠妆跐?rùn)滑不良所引起。若是發(fā)出“嗒嗒”聲響，則可能是因?yàn)榛钊阻甸g隙過(guò)大所導(dǎo)致?？梢哉f(shuō)車用柴油機(jī)活塞敲缸故障類型不同，導(dǎo)致其產(chǎn)生活塞敲缸的原因是不同的，具體如下所示。

1? 車用柴油機(jī)活塞敲缸故障分析

1.1 車用柴油機(jī)活塞敲缸故障表現(xiàn)

柴油機(jī)活塞敲缸主要是指活塞往復(fù)運(yùn)作中活塞側(cè)面同汽缸璧發(fā)生碰撞的所帶來(lái)的異常響聲。這種響聲會(huì)隨著溫度的變化而產(chǎn)生不同。即一般的柴油機(jī)內(nèi)的活塞運(yùn)作方向同軸向力方向相同，將柴油機(jī)的燃燒力傳給曲軸，為汽車提供驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)出現(xiàn)活塞運(yùn)作的方向變?yōu)樽鞴_程的時(shí)候，活塞的組成部件就會(huì)同汽缸璧發(fā)生異響。

①活塞敲缸的影響因素。根據(jù)活塞的運(yùn)作原理可知，活塞是否會(huì)同汽缸璧產(chǎn)生碰撞，帶來(lái)敲缸聲音，取決于活塞同缸璧之間的間隙。正常情況下，若是活塞同汽缸璧之間的間隙較小，則柴油機(jī)處于正常運(yùn)作，柴油機(jī)運(yùn)作聲音柔和穩(wěn)定。而若是兩者之間的距離在安全運(yùn)作范圍之外，則會(huì)導(dǎo)致活塞運(yùn)作撞擊汽缸璧帶來(lái)異常噪聲。

②活塞敲缸的表現(xiàn)形式。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)、加速以及冷態(tài)階段的溫度都是不同的，此時(shí)活塞敲缸聲響也有各自不同的標(biāo)志和變化特點(diǎn)。即在不同溫度下對(duì)于活塞間隙的影響也有所不同。具體表現(xiàn)為：冷態(tài)啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞間隙最大，此時(shí)敲擊聲也較大。隨著汽車開始加速，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，此時(shí)活塞間隙相應(yīng)變小，敲缸聲也隨之變小。而在車用柴油機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)保持穩(wěn)定的低溫狀態(tài)，此時(shí)活塞間隙保持不變，敲缸聲基本正常（同柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的既有的聲響相同），突然加速的話，汽車敲缸聲響明顯。

③活塞敲缸的幾種類型。柴油機(jī)汽車在不同狀態(tài)下的活塞敲缸聲響是不同的，常見的車用柴油機(jī)活塞敲缸故障主要表現(xiàn)為以下幾種類型：

一是冷啟動(dòng)后的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，敲缸聲響明顯，此時(shí)發(fā)出敲缸聲音為清脆、有節(jié)奏且較大聲的“嗒嗒”金屬敲擊聲;隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)加熱后，敲缸聲音隨著溫度上升而減輕或是消失;

二是汽車勻速行駛下突然加速，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度會(huì)持續(xù)上升，導(dǎo)致敲缸聲明顯，排氣管冒黑煙，出現(xiàn)放炮聲或是向外噴火;

三是隨機(jī)敲缸故障。車用柴油機(jī)在大維修后，可能發(fā)生敲缸異常。此種狀態(tài)下敲缸聲音大小受到汽車?yán)鋯?dòng)或是熱啟動(dòng)因素的影響。冷啟動(dòng)下敲缸較小，熱啟動(dòng)下敲缸明顯;

四是車用柴油機(jī)某一個(gè)汽缸發(fā)生異常敲響故障，當(dāng)該汽缸“斷油”后，敲缸聲音減弱或是消失;

五是車用柴油機(jī)的多個(gè)汽缸都同時(shí)出現(xiàn)敲缸聲響，響聲雜亂，此時(shí)汽車如果加大油門則敲缸聲更加急劇且嘈雜。

1.2 車用柴油機(jī)活塞敲缸故障主要原因

上述提到車用柴油機(jī)活塞敲缸故障的影響因素主要是活塞間隙，而導(dǎo)致活塞間隙產(chǎn)生的原因也是多種多樣的。有人為修配不當(dāng);有車用柴油機(jī)使用期限較長(zhǎng)所帶來(lái)的嚴(yán)重磨損問(wèn)題。對(duì)此通過(guò)對(duì)車用柴油機(jī)活塞敲缸的故障產(chǎn)生的根本原因分析，能夠?yàn)榛钊酶坠收显\斷工作，乃至是為活塞敲缸的防范維護(hù)提供重要支持。

①車用柴油機(jī)設(shè)備故障。

一是活塞磨損后體積縮小造成間隙增大，碰撞聲加大。二是柴油機(jī)汽缸璧潤(rùn)滑不良時(shí)，活塞和缸璧的摩擦變大，增加活塞敲缸的聲響，且此時(shí)的活塞敲缸故障會(huì)伴隨著下竄氣以及排氣管出現(xiàn)藍(lán)煙等現(xiàn)象。三是柴油機(jī)內(nèi)部的連桿軸出現(xiàn)扭曲變形導(dǎo)致敲缸異響明顯。柴油機(jī)活塞會(huì)將燃燒室的壓力傳遞到連桿軸，由連桿軸轉(zhuǎn)為機(jī)械能為汽車帶來(lái)驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)連桿軸彎曲或是扭曲變形時(shí)，活塞在汽缸內(nèi)的傾斜量超出設(shè)計(jì)范圍，導(dǎo)致燃燒室密封性被破壞，造成汽缸的不正常耗損，繼而帶來(lái)活塞同汽缸璧的間隙過(guò)大。

②柴油機(jī)的修配維護(hù)不足。

一是活塞與汽缸配合間隙過(guò)大。一般情況下，活塞在汽缸內(nèi)不擺動(dòng)需要一定的間隙，當(dāng)前認(rèn)為的修配維護(hù)采取不當(dāng)措施，容易導(dǎo)致兩者之間的配合間隙過(guò)大，導(dǎo)致活塞頭部和裙部同汽缸璧發(fā)生碰撞響聲。二是柴油機(jī)的故障維護(hù)不足。柴油機(jī)在著火滯后期會(huì)噴入太多的柴油，使得燃?xì)鈮毫^(guò)于激烈為活塞帶來(lái)巨大的沖擊，活塞由此同汽缸璧產(chǎn)生噴撞。三是柴油機(jī)的出油閥、排氣管等設(shè)備出現(xiàn)微小的故障而未能夠得到適當(dāng)?shù)男夼渚S護(hù)，導(dǎo)致小故障引起柴油發(fā)動(dòng)機(jī)減壓環(huán)帶同閥座內(nèi)孔的間隙變大，柴油機(jī)燃燒室密封性變差。

③柴油燃燒不盡。

柴油燃燒不盡會(huì)導(dǎo)致不能燃燒的柴油積存在活塞頂上，一旦這些燃料出現(xiàn)爆燃。將大大拉開活塞同汽缸璧之間的間隙，出現(xiàn)嚴(yán)重的敲缸聲響。但是這類敲缸是間接性的，帶來(lái)的聲響是低沉、沙啞且伴隨著排氣管出現(xiàn)黑煙現(xiàn)象。

2? 車用柴油機(jī)活塞敲缸故障診斷與排查

2.1 車用柴油機(jī)活塞敲缸故障診斷技術(shù)

①逐缸斷油試驗(yàn)診斷技術(shù)。

當(dāng)柴油機(jī)活塞敲缸聲響較為清脆單一的時(shí)候，則可能是出現(xiàn)單個(gè)汽缸活塞故障。此時(shí)可以采用逐缸斷油診斷技術(shù)。將柴油機(jī)轉(zhuǎn)速固定在每一個(gè)汽缸上，對(duì)此進(jìn)行斷油處理，如果試到某個(gè)汽缸時(shí)聲音顯著減弱或是消失的話，對(duì)其進(jìn)行復(fù)油處理，復(fù)油后的敲擊聲增大，則代表是該汽缸出現(xiàn)活塞敲缸故障。

②柴油發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)的故障診斷。

一是柴油機(jī)處于低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，若是出現(xiàn)明顯的敲缸聲響，且隨著汽車速度的提升，敲缸聲響的減弱，則可以將噴油嘴卸下，往噴油嘴內(nèi)加注機(jī)油，啟動(dòng)柴油機(jī)曲軸，使得活塞和缸璧之間都充滿潤(rùn)滑油膜。在啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)后異響聲若是減小或是消失，但是隨著油膜消失，異響聲又出現(xiàn)，則可以診斷其故障為活塞敲缸故障。二是柴油機(jī)從高速下降到低速時(shí)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)明顯的“當(dāng)當(dāng)”的金屬撞擊聲，這是因?yàn)榛钊N同連桿襯套之間的距離過(guò)大所導(dǎo)致的敲缸故障。此時(shí)將柴油機(jī)內(nèi)部的活塞銷和連桿套襯進(jìn)行更換，撞擊聲會(huì)消失。三是柴油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以在氣門室蓋旁聽到“嗒嗒”的明顯的金屬敲擊聲，此時(shí)需要對(duì)于柴油機(jī)的氣門間隙展開診斷。若是氣門間隙偏離設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)大或是過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致?lián)u臂和氣門之間的位移過(guò)大，接觸時(shí)產(chǎn)生的撞擊力度過(guò)大。對(duì)此可以采用調(diào)整氣門間隙的方式，消除故障。四是柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所出現(xiàn)的清脆的敲擊聲，此時(shí)需要對(duì)柴油機(jī)的噴油裝備進(jìn)行診斷檢修。如，噴油提前角的大小是否標(biāo)準(zhǔn)、供油提前角方向是否正確等。通過(guò)一一排查和調(diào)整之后可以消除活塞敲缸故障。五是針對(duì)于正常運(yùn)行中的柴油機(jī)的下部位所產(chǎn)生的沉重的敲擊聲的診斷。這種聲音會(huì)隨著柴油機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷狀態(tài)而發(fā)生變化。此時(shí)需要對(duì)柴油機(jī)的曲軸相關(guān)設(shè)備進(jìn)行磨損度排查和相關(guān)的位置調(diào)整。如，曲軸主軸瓦同主軸頸之間間隙過(guò)大會(huì)導(dǎo)致兩者出現(xiàn)不均勻的磨損，由此導(dǎo)致撞擊的聲音鈍重。停機(jī)之后，可以檢查主軸瓦螺栓的松緊程度，若出現(xiàn)松動(dòng)需要從新進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，算出兩者之間的正常間隙值，若是無(wú)法調(diào)整則直接更換。

2.2 車用柴油機(jī)活塞故障的預(yù)防措施

①展開對(duì)柴油機(jī)的日常維護(hù)。

一是為車用柴油機(jī)制定日常、一級(jí)、二級(jí)的維護(hù)制度，定時(shí)定期展開維護(hù)管理。如，在日常維護(hù)中對(duì)于柴油機(jī)的各種零部件進(jìn)行維護(hù)調(diào)整。

二是展開對(duì)柴油機(jī)的日常清潔管理，確保柴油機(jī)的各零部件在組裝過(guò)程中，沒(méi)有異物進(jìn)入到汽缸內(nèi)部。

三是采用較高的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。在柴油機(jī)運(yùn)行中，需要適當(dāng)?shù)膶?duì)柴油機(jī)內(nèi)部添加機(jī)油，形成保護(hù)油膜的效果。對(duì)此要求能夠使用高質(zhì)量的潤(rùn)滑油，各種潤(rùn)滑油不能夠混在一起使用。還要求觀察潤(rùn)滑油的黏度情況。往往一瓶潤(rùn)滑油可運(yùn)用較長(zhǎng)的時(shí)間，若沒(méi)有做好潤(rùn)滑油的存儲(chǔ)，則會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油質(zhì)量產(chǎn)生變化，從而出現(xiàn)機(jī)油潤(rùn)滑不良問(wèn)題。

②建立健全柴油發(fā)動(dòng)汽車的行駛規(guī)范。

柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)具有一定的使用年限，在使用期間若是不注意養(yǎng)護(hù)，出現(xiàn)過(guò)度應(yīng)用的情況下，則容易縮短柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

一是要求不超載、不超負(fù)荷，對(duì)于新的柴油機(jī)汽車必須做到減載25%。

二是形成養(yǎng)護(hù)措施，柴油機(jī)的供油時(shí)刻需要隨時(shí)調(diào)整，防止早燃引起敲缸問(wèn)題。

三是柴油機(jī)汽車行駛需要平穩(wěn)過(guò)渡，不要長(zhǎng)時(shí)間的超負(fù)荷行駛。

3? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，車用柴油機(jī)活塞敲缸故障種類和表現(xiàn)較多，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞敲缸故障的診斷和維護(hù)影響到車用柴油機(jī)的使用壽命。與此同時(shí)，還要求能夠提升柴油機(jī)的相關(guān)零配件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保不會(huì)因?yàn)榱闩浼p壞帶來(lái)活塞間隙過(guò)大。更要求能夠按規(guī)定對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行日常維護(hù)，如，調(diào)整噴油時(shí)間，保證供油時(shí)間適當(dāng)，噴油量標(biāo)準(zhǔn)可控。另外還要求駕駛?cè)四軗碛休^高的駕駛技術(shù)，開車時(shí)能夠保持穩(wěn)起步、勻速行駛。

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