淺析汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)異響的排查維修方法

吳善元，程雙安，葛偉廷，張松鶴，陳政弘，汪記偉

（1.寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利動(dòng)力總成有限公司，浙江 寧波 315800）

1 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是一輛車(chē)所有零部件里面最精密最復(fù)雜的一部分，一款發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一輪輪臺(tái)架耐久試驗(yàn)、冷熱沖擊試驗(yàn)、整車(chē)三高試驗(yàn)，方可量產(chǎn)，量產(chǎn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)再經(jīng)過(guò)重重檢測(cè)檢驗(yàn)再測(cè)試才能出售，輕易不會(huì)產(chǎn)生什么故障，但是一旦異常往往問(wèn)題都不簡(jiǎn)單。任何故障發(fā)生前期或多或少都會(huì)有一些明顯或不明顯的癥狀，如同人類(lèi)病倒之前都有生病先兆，只要我們善于總結(jié)這些病理先兆，敏銳洞察異常原因，方可避免發(fā)動(dòng)機(jī)故障停機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)是將自然界某種能量直接轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并拖動(dòng)某些機(jī)械進(jìn)行工作的機(jī)器，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的發(fā)動(dòng)機(jī)[1]。四沖程汽油機(jī)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣行程、壓縮行程、燃燒做功行程、排氣四個(gè)行程，完成一個(gè)工作循環(huán)。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)將往復(fù)不停地做此循環(huán)。在工作過(guò)程中由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)零部件之間會(huì)有摩擦，所以發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)存在正常的、規(guī)則的工作噪音。當(dāng)噪音幅度變大或無(wú)規(guī)律時(shí)，該類(lèi)響聲就可以稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)異響。只要我們善于掌握這些異常的規(guī)律后，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，其實(shí)常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)異響就那么幾類(lèi)，而且各自具有各自的特點(diǎn)。

2 汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)異響常見(jiàn)的故障和排除診斷方法

2.1 故障1連桿活塞組件-活塞銷(xiāo)的配合間隙

活塞連桿組將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動(dòng)汽車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞銷(xiāo)的功用是連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿[1]（如圖 1）。當(dāng)活塞銷(xiāo)與活塞的間隙或活塞銷(xiāo)與連桿的間隙因?yàn)槟p變大，就會(huì)導(dǎo)致活塞運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在上止點(diǎn)和下止點(diǎn)換向時(shí)因?yàn)橥饬Φ臎_擊產(chǎn)生異響?；钊N(xiāo)異響在怠速時(shí)響動(dòng)明顯，可通過(guò)斷高壓火的方法挨個(gè)缸判斷是否異常。如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，磨損間隙會(huì)越來(lái)越大，導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械故障。

2.2 故障2活塞敲缸

活塞敲缸時(shí)當(dāng)活塞越過(guò)上止點(diǎn)時(shí)側(cè)壓力的作用方向改變，會(huì)使活塞敲擊氣缸壁面發(fā)出噪音[1]。表現(xiàn)的現(xiàn)象是金屬與金屬之間的敲擊聲，頻率固定聲音清脆。一般受溫度影響比較明顯，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)噪音強(qiáng)烈；冷態(tài)時(shí)明顯，機(jī)溫升高后逐漸減弱或消失，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)高速時(shí)聲響大，中速不易聽(tīng)出，氣缸斷火或注入少量機(jī)油后，響聲會(huì)減輕或消失[2]?；钊共繛闄E圓形結(jié)構(gòu)，與氣缸壁之間的冷態(tài)裝配間隙便可減少，使之不產(chǎn)生冷“敲缸”現(xiàn)象[1]。

2.2.1 活塞敲缸故障的原因

（1）氣缸磨損嚴(yán)重造成活塞與氣缸配合間隙過(guò)大；

（2）活塞與氣缸裝配時(shí)，配合間隙過(guò)大（如圖2）；

（3）活塞方向裝反；

（4）活塞與活塞銷(xiāo)配合過(guò)緊；

（5）連桿軸承配合間隙過(guò)小。

圖2 活塞結(jié)構(gòu)剖視圖

2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞敲缸造成異響故障的診斷方法

（1）檢查不同的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度下響聲的變化；

（2）斷火檢查；

（3）加機(jī)油診斷；

（4）聽(tīng)診。

2.3 故障3氣門(mén)異響

氣門(mén)位于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中心部位，就類(lèi)似心臟的瓣膜開(kāi)閉動(dòng)作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)發(fā)出有規(guī)律的“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”（從氣門(mén)組件位置）的響聲；隨著轉(zhuǎn)速增加，響聲“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”頻率隨之增加，一般都是氣門(mén)出現(xiàn)了問(wèn)題，氣門(mén)異響一般有以下幾個(gè)原因：

2.3.1 機(jī)油量過(guò)大或過(guò)少

因?yàn)闄C(jī)油量直接影響到機(jī)油的壓力，機(jī)油壓力與設(shè)計(jì)的參數(shù)不同，將影響氣門(mén)挺桿對(duì)氣門(mén)的相應(yīng)性，不能及時(shí)準(zhǔn)確地打開(kāi)氣門(mén)，造成異響。

2.3.2 氣門(mén)導(dǎo)管異常磨損，間隙增加

氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間靠油膜建立密封層，若氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之前異常磨損，勢(shì)必氣門(mén)在運(yùn)功過(guò)程中受力不均，更甚者產(chǎn)生漏氣積碳現(xiàn)象，這種故障必須打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)，拆解氣門(mén)組件（如圖3）才能排查故障。

圖3 氣門(mén)組件

2.3.3 氣門(mén)彈簧異響

當(dāng)氣門(mén)彈簧長(zhǎng)時(shí)間并圈，氣門(mén)彈簧可能產(chǎn)生斷裂風(fēng)險(xiǎn)（如圖3），氣門(mén)彈簧仍然在氣門(mén)組件中工作，但是不能完全密封燃燒室，產(chǎn)生漏氣，從而產(chǎn)生異響。

2.3.4 滾子搖臂與液壓挺桿錯(cuò)位

在冷啟動(dòng)過(guò)程中或工況突變過(guò)程中，滾子搖臂和液壓挺桿可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致其中一個(gè)氣門(mén)失效，機(jī)械異響。

2.3.5 積碳嚴(yán)重

由于異常工況導(dǎo)致氣門(mén)錐面積碳嚴(yán)重，導(dǎo)致氣門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉，且氣門(mén)與活塞的相對(duì)間隙與行程發(fā)生位移，從而導(dǎo)致漏氣聲或氣門(mén)與活塞磕碰的金屬敲擊聲。

2.4 故障4軸瓦異響

在發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)一直在摩擦運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中，曲軸一直處于高速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，且與缸體、連桿之間靠特殊材料的軸瓦配合著摩擦副，同時(shí)在良好的機(jī)油潤(rùn)滑的條件下良好生存，若機(jī)油溫度過(guò)高或過(guò)低，導(dǎo)致軸瓦異常磨損，導(dǎo)致燒瓦現(xiàn)象從而異響。如果機(jī)油中的雜質(zhì)被帶入軸瓦摩擦副中，可使軸瓦異常接觸，導(dǎo)致異響，嚴(yán)重導(dǎo)致軸瓦抱死。判斷曲軸瓦異響，可以使車(chē)輛在載重或大坡上進(jìn)行大負(fù)荷起步試驗(yàn)，如果異響明顯就是由于曲軸瓦異常導(dǎo)致的故障。連桿瓦異響在空擋高轉(zhuǎn)速下聲音明顯，可以在空擋狀態(tài)下踩油門(mén)聽(tīng)診。

2.5 故障5正時(shí)系統(tǒng)異響

正時(shí)系統(tǒng)（如圖 4）不管在任何工況下都處于一種張緊的狀態(tài)，從而可以保證正時(shí)鏈條與各齒輪總能處于正常嚙合。而使正時(shí)系統(tǒng)時(shí)刻緊張的機(jī)構(gòu)就是張緊器（如圖 4）。為了防止鏈條振動(dòng)，緊鏈器裝置中都設(shè)有導(dǎo)鏈板和張緊器裝置[1]。而張緊器則依靠發(fā)動(dòng)機(jī)主油道中機(jī)油壓力進(jìn)行工作。當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障，機(jī)油壓力異常時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致緊鏈器工作異常，正時(shí)鏈條間隙過(guò)大，產(chǎn)生噪音。當(dāng)導(dǎo)鏈板出現(xiàn)異常磨損，鏈條系統(tǒng)走向錯(cuò)誤，齒輪與鏈條嚙合偏移也可能出現(xiàn)異響或跳齒的風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)這種故障一定要及時(shí)檢修，若正時(shí)系統(tǒng)故障導(dǎo)致異響，最終引發(fā)的鏈條跳牙，會(huì)嚴(yán)重發(fā)動(dòng)機(jī)故障，甚至車(chē)毀人亡。

圖4 正時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 發(fā)動(dòng)機(jī)異響的現(xiàn)代化維修

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)發(fā)展已有規(guī)模，所以發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也有所沉淀，發(fā)動(dòng)機(jī)所表現(xiàn)的故障現(xiàn)象都大同小異，有時(shí)候我們只需要留意其中的一些常見(jiàn)現(xiàn)象方可大致判斷故障的主要原因，但每種故障也都千絲萬(wàn)縷，各有聯(lián)系，我們需要具體問(wèn)題具體分析。發(fā)動(dòng)機(jī)維修就像給人看病治療，老中醫(yī)看病講究“望、聞、聽(tīng)、切”，而在現(xiàn)代化車(chē)輛維修中，也講究對(duì)癥下藥，“望”就是察看發(fā)動(dòng)機(jī)外觀及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)；“聞”是聞汽車(chē)尾氣味；“聽(tīng)”是聆聽(tīng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)出的聲響；“切”是找原因和把脈。通過(guò)歸納總結(jié)，我們將從以下幾個(gè)方面具體闡述各種表現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)異響故障的關(guān)系。

3.1 異響與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)運(yùn)行的零部件，異響現(xiàn)象肯定是出現(xiàn)在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，且每種狀態(tài)的表現(xiàn)方式是各不相同。

怠速異響或低轉(zhuǎn)速異響，發(fā)響的原因有，氣門(mén)與氣門(mén)導(dǎo)管之間磨損，間隙過(guò)大，沒(méi)有建立起油膜密封；配氣凸輪軸桃心處有異物導(dǎo)致凸輪軸與滾子搖臂或挺桿異常摩擦導(dǎo)致異響；正時(shí)鏈條長(zhǎng)時(shí)間被拉長(zhǎng)或磨損，怠速初期張緊器中機(jī)油暫時(shí)沒(méi)有足夠油壓，導(dǎo)致正時(shí)系統(tǒng)顫動(dòng)，特別是在怠速階段尤為明顯；

而當(dāng)提高轉(zhuǎn)速后，異響消失，主要原因可能是因?yàn)榛钊c氣缸壁之間間隙過(guò)大，活塞與氣缸相互干涉碰撞；活塞銷(xiāo)裝配過(guò)緊或連桿軸承裝配過(guò)緊引起的異響。

3.2 異響與負(fù)荷的關(guān)系

以四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，排查負(fù)荷與發(fā)動(dòng)機(jī)異響有關(guān)，可以采用斷火排除法，比如一三缸斷火，二四缸工作，觀察異響是否有變化，二四缸斷火，一三缸工作，觀察異響有何變化，通過(guò)使用排除法可以鎖定哪缸負(fù)荷與異響有關(guān)系。

3.3 異響與溫度的關(guān)系

有些情況，發(fā)動(dòng)機(jī)異響會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高而減弱，現(xiàn)象減輕或消失，如活塞與缸壁間隙過(guò)大而敲缸故障等；而另一些發(fā)動(dòng)機(jī)異響，則會(huì)隨發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高而嚴(yán)重，或低溫時(shí)不響，而機(jī)溫升高后出現(xiàn)聲響，如活塞不正常變形與活塞圓度過(guò)小及活塞與缸壁間隙過(guò)小發(fā)響等，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)異響特性主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度變化而導(dǎo)致機(jī)件配合間隙與變形程度、機(jī)油粘度、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部潤(rùn)滑條件、汽油燃燒狀況的變化起的[2]。

3.4 異響與工作循環(huán)的關(guān)系

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)引起的響聲與工作循環(huán)有關(guān)時(shí)，均為火花塞跳火一次就發(fā)響兩次，如活塞銷(xiāo)敲擊聲、連桿軸承松曠響等；配氣機(jī)構(gòu)引起的響聲與工作循環(huán)有關(guān)時(shí)，均為火花塞跳火一次就發(fā)響一次，如氣門(mén)響、氣門(mén)彈簧折斷響、凸輪軸正時(shí)齒輪異響等。

3.5 異響與發(fā)動(dòng)機(jī)部位的關(guān)系

每個(gè)零部件在周期性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生一定量的振動(dòng)異響，而每一種零部件的振動(dòng)頻率都各不相同，我們只需要了解這個(gè)振動(dòng)異響的頻率階次，我們將可以初步判斷出發(fā)動(dòng)機(jī)故障異響的主要部位在哪里。常見(jiàn)異響所引起的振動(dòng)部件和區(qū)域如表1所示，可分為四個(gè)區(qū)域（A-A、B-B、C-C、D-D）。

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)異響聽(tīng)察區(qū)域劃分表

4 結(jié)論

總之，發(fā)動(dòng)機(jī)異響的故障一般是有依據(jù)可言，根據(jù)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象可快速排查出故障原因。只有當(dāng)我們熟悉了發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基本原理，和熟知正常的裝配過(guò)程，充分了解正常發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的聲音，那反過(guò)來(lái)，若出現(xiàn)異常的聲音，我們將馬上能判別此發(fā)動(dòng)機(jī)故障點(diǎn)所在。準(zhǔn)確判斷發(fā)動(dòng)機(jī)異響是一個(gè)比較復(fù)雜，比較系統(tǒng)的工程，因發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的工況各式各樣，故障原因也可能錯(cuò)綜復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)象可能千絲萬(wàn)縷。但發(fā)動(dòng)機(jī)異響汽車(chē)產(chǎn)生故障的前奏，機(jī)械性的故障都有異響的前兆，因此正確、及時(shí)地判斷異響，可預(yù)防故障的產(chǎn)生或減小故障的嚴(yán)重性，有利于提高汽車(chē)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。