汽車發(fā)動機異響分析

盧 意，宋 浩，陳玉潔，李永祿

（泰州職業(yè)技術學院，江蘇 泰州 225300）

發(fā)動機是現(xiàn)代汽車上最精密、最重要、最復雜的動力總成，包括曲柄連桿、配氣兩大機構和點火、啟動、潤滑、冷卻、供給五大系統(tǒng)。由于其自身結構的復雜性和功能的高集成性，發(fā)動機出現(xiàn)故障的概率也一直是居高不下，且一旦出現(xiàn)故障，維修起來費時費力。發(fā)動機異響是發(fā)動機的一種典型故障，引起該故障的原因有成百上千種，如果從故障位置作為切入口，那么維修診斷工作將會非常低效。本文將會從異響聲的大小、聲調、頻率入手，分析不同的異響聲音所對應的故障現(xiàn)象，并提出處理方案。

1 發(fā)動機異響分析

異響是發(fā)動機出現(xiàn)故障的一種表現(xiàn)形式，不同的部位出現(xiàn)不同的故障會發(fā)出不同聲調和頻率的噪聲。這樣的噪聲大致有以下幾種表現(xiàn)形式：“突突”“鐺鐺”“嗒嗒”等，下面就各種故障現(xiàn)象一一分析。

1.1 發(fā)動機“突突”的異響

發(fā)動機發(fā)出“突突”的異響，可能是以下兩個原因：1）發(fā)動機缺缸；2）進入氣缸的混合氣空燃比過小。如果是缺缸引起，那么發(fā)動機上部除了發(fā)出“突突”的異響外，應該還同時出現(xiàn)其他的故障現(xiàn)象，最為典型的是發(fā)動機抖動嚴重，因為發(fā)動機有一個或者多個氣缸無法工作時，自身的工作平衡被打破，當輪到故障氣缸做功時，沒有能量輸出，曲軸的轉動規(guī)律改變突兀。與此同時在尾部觀察排氣情況，可以發(fā)現(xiàn)排氣速率不均勻有明顯的間歇且排氣管也存在抖動現(xiàn)象。解決缺缸的故障現(xiàn)在主要依靠診斷儀，先讀取出哪個氣缸不工作，第一步檢查該缸火花塞本體（圖1）和電路中是否有故障，若沒有檢查出問題，第二步檢查該缸點火線圈的本體和電路是否有故障，若仍然沒有檢查出問題，第三步檢查該缸噴油器本體和電路是否有故障。若以上的檢查均正常，則要考慮缸壓是否正常，各種機械配合間隙是否失調[1]。

圖1 完好和污損的火花塞

氣缸的混合氣空燃比過小，即日常所說的混合氣過濃。通過診斷儀可以讀出數(shù)據(jù)，不同的車型提醒信息不一樣，但是內容一致，如雪佛蘭提示“燃油修正系統(tǒng)富化”、豐田提示“系統(tǒng)空燃比太濃”等?？杖急仁д{的原因很多：1）空氣流量傳感器故障造成發(fā)動機電腦無法準確掌握進氣量，進而無法根據(jù)進氣量準確供油；2）氧傳感器故障，該故障發(fā)生發(fā)動機既喪失了閉環(huán)控制的準確性，也缺乏自我微調供油量的能力[2]；3）進氣系統(tǒng)通道不暢，空氣濾清器被灰塵堵塞，進氣管被樹葉等大雜物堵塞。第四節(jié)氣門步進電機功能障礙，無法正常打開到對應角度。若排除了以上配氣的原因，則應考慮供油的原因，檢查燃油壓力調節(jié)器，核實油壓是否過高。檢查噴油嘴，是否泄露或損壞。

1.2 發(fā)動機“鐺鐺”的異響

發(fā)動機發(fā)出“鐺鐺”的異響，可能是以下三個原因：1）發(fā)動機敲缸；2）曲軸主軸承或連桿軸承處間隙不嚴或損傷；3）發(fā)動機和車架之間撞擊所致[3]。

發(fā)動機敲缸時，利用聽診器可以在問題氣缸上方聽到清脆有節(jié)奏的“鐺鐺”聲。異響聲音跟發(fā)動機的溫度有很大關聯(lián)，汽車剛啟動發(fā)動機溫度較低，此時異響聲明顯，尤其是怠速狀態(tài)，發(fā)動機溫度上升之后異響減弱甚至消失。發(fā)動機敲缸的原因很多，以下幾種出現(xiàn)的概率最大：1）活塞與汽缸壁之間的間隙過大，間隙過大可能是活塞裝反了，也可能是氣缸磨損嚴重（圖2）。這也是敲缸異響會跟發(fā)動機溫度有關的原因，溫度較低時間隙較大異響明顯，溫度較高時間隙較小異響減弱。2）發(fā)動機潤滑條件不佳，活塞與汽缸壁之間的潤滑方式主要是飛濺潤滑，當油底殼機油液位過低或機油粘度不良時，活塞與汽缸壁之間不能形成油膜，無法有效潤滑，活塞與汽缸壁之間發(fā)生撞擊。在處理敲缸故障時，首先利用聽診器確定是哪一缸，然后對該缸“斷火”，此時再次聽取異響，如“鐺鐺”聲消失，則可坐實該缸敲缸。然后向該缸內人為注入少量機油，觀察發(fā)動機運轉后異響是否減弱或消失，若消失則潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障。如果加入機油后“鐺鐺”聲沒有任何改變，則應檢測冷態(tài)下問題氣缸活塞與汽缸壁之間的配合間隙，對照維修手冊，若配合間隙過大，更換活塞或者先鏜缸再更換活塞[4]。

圖2 磨損嚴重的氣缸

若“鐺鐺”聲是由曲軸主軸承或者連桿軸承處間隙不嚴或損傷所致，則該聲音的來源應該是氣缸的下部，且隨著轉速的變化而發(fā)生變化。怠速時聲音較輕，轉速提高時聲音較大，尤其是在急踩油門時，“鐺鐺”聲最為明顯。故障原因主要包括以下幾個方面：1）曲軸主軸承或者連桿軸承磨損過大，軸承與軸頸之間的間隙過大，兩者撞擊所致[5]；2）曲軸主軸承或者連桿軸承和軸承蓋之間的螺栓松動，螺栓緊固力矩達不到維修手冊的規(guī)定；3）軸承潤滑不良或潤滑油道堵塞，軸承合金層損傷或燒蝕。出現(xiàn)這方面的故障，需要解體發(fā)動機，首先確認主軸承、連桿軸承與軸承蓋之間收否松動，用扭力扳手將力矩加到規(guī)定值。其次檢查軸承與軸頸之間配合間隙以及軸承表面的合金層是否損傷或脫落，若出現(xiàn)則應更換同一修理尺寸的主軸承，若軸頸磨損過度，應先修磨軸頸再配以相應級別的軸承。

若“鐺鐺”聲來自發(fā)動機下方，即發(fā)動機和車架之間支撐點處。則很可能是兩者之間的緩沖膠脫落或者老化。緩沖膠是為了減緩發(fā)動機工作時的震動加上緩沖，并兼顧固定發(fā)動機的功用。若緩沖膠脫落或老化，則發(fā)動機會與車架之間無緩沖硬碰硬地撞擊，且“鐺鐺”會隨著轉速加大而增強，出現(xiàn)該現(xiàn)象應檢查緩沖膠并及時補充或更換。

1.3 發(fā)動機“嗒嗒”的異響

發(fā)動機發(fā)出“嗒嗒”的異響，原因有很多種。比如有的汽車在保養(yǎng)時更換了高粘度的機油，新機油粘度高、循環(huán)中內阻大，這時就可以聽到“嗒嗒”的聲音，如果是這種情況，發(fā)出的噪音會較小，車內無法察覺，對發(fā)動機也不會造成什么不利影響。此外還有兩個原因也會導致發(fā)動機“嗒嗒”異響，不及時排除的話會嚴重影響發(fā)動機的正常工作[6]。

氣門是構成燃燒室的一部分，做功沖程時，燃燒室的溫度高達2 200～2 800 K，壓力升至3～5 MPa，氣門頭部長期處于高溫高壓的惡劣工作環(huán)境中。部分發(fā)動機使用的是非液壓挺柱即存在氣門間隙，其中進氣門間隙應在0.25～0.3 mm之間，排氣門間隙則為0.3～0.35 mm，氣門間隙過大，不僅會影響發(fā)動機的進氣和排氣，還會使得配氣機構的零件之間發(fā)生碰撞發(fā)出異響。在確認發(fā)動機是否是該故障時，首先此噪音應來自發(fā)動機上部，當發(fā)動機轉速較低時，“嗒嗒”聲頻率較低聲音較小，當轉速升高時，噪音頻率增大聲貝提高。且對單缸做斷火試驗時，異響仍然出現(xiàn)。想要排除該故障，首先應拆解發(fā)動機，用塞尺檢查各缸氣門間隙值（圖3），若超出指標，應擰緊調整螺釘直至拉動塞尺時有阻力。若氣門間隙不超標，則應檢查氣門桿尾部斷面和調整螺釘之間以及凸輪和搖臂圓弧工作面之間的磨損情況，若磨損已超標，則應更換氣門、調整螺釘?shù)认嚓P零部件[7]。

圖3 氣門間隙檢測

現(xiàn)代汽車液壓挺柱逐步全面取代傳統(tǒng)挺柱，液壓挺柱的最大優(yōu)點是不需要調整氣門間隙。這是因為液壓挺柱可以利用機油的壓力、液體的不可壓縮性及油缸與柱塞間的縫隙調整自身高度。液壓挺柱有使用壽命，當功能衰退或發(fā)生故障時，“嗒嗒”異響發(fā)生。在發(fā)動機怠速運轉時，在發(fā)動機中部、氣門液壓挺柱則會聽到“嗒嗒”的響聲。響聲規(guī)律不明顯，提高發(fā)動機轉速后聲響減弱或雜亂，高速時消失。冷車較明顯，熱車響聲逐漸減弱。若斷火試驗，響聲依然存在。引起液壓挺柱故障的原因大致以下幾種。第一機油過量或不足，機油中產(chǎn)生氣泡，有氣泡的機油在液壓挺柱中，形成彈性體而產(chǎn)生氣門腳響。第二油泵工作不良油壓不足，液壓挺柱中缺少潤滑油，使空氣進入液壓挺柱中，產(chǎn)生氣門腳響。因此，解決該故障時首先應先檢查機油液位是否正常，油泵產(chǎn)生的機油壓力是否正常。若不是以上兩種，則需要拆解發(fā)動機，檢查液壓挺柱的密封性，重點檢查挺柱的外工作表面是否磨損過度、內工作配合表面是否密封不良，必要時可直接更換新的液壓挺柱。

2 維修實例

某品牌轎車，行駛里程67 000 km，發(fā)動機是2.0 L渦輪增壓，車主反映近期啟動車輛怠速時，發(fā)動機有“嗒嗒”的響聲，經(jīng)維修人員檢查后發(fā)現(xiàn)，該車怠速和中速時響聲明顯，為有節(jié)奏的“嗒嗒”聲。異響頻率隨著轉速變化而變化，冷車和熱車狀態(tài)下的異響沒有變化。檢查過程中，維修人員首先用聽診器確認噪音發(fā)出位置，發(fā)現(xiàn)“嗒嗒”的異響來自于缸蓋液壓挺柱處，而且缸體內3缸的內部還有“鐺鐺”異響。第二步檢查機油液位和加油壓力，發(fā)現(xiàn)機油液位和機油壓力均正常。第三步拆解發(fā)動機，發(fā)現(xiàn)凸輪軸表面呈鐵銹色，各缸液壓挺柱的油槽兩邊均有明顯磨損，磨損深度超過2 mm，綜上所述初步判定上部的“嗒嗒”聲是液壓挺柱故障所致。將 3缸的活塞連桿整體從缸體中取出，發(fā)現(xiàn)此發(fā)動機的活塞銷是半浮式，即活塞銷只可在銷座內自由擺動，無法在連桿小頭中自由擺動。將取出的活塞和連桿平放到桌面上，活塞銷垂直于桌面，固定住活塞，用手上下拉動連桿，發(fā)現(xiàn)活塞銷與活塞銷座之間的間隙較大。于是使用專用工具，將活塞銷壓出來進行檢查，發(fā)現(xiàn)該缸的活塞銷兩端有一半圓周磨損，將該缸的活塞銷更換后，重復之前的操作，發(fā)現(xiàn)間隙消失。證明該缸磨損過渡的僅為活塞銷，活塞銷座并未磨損。與此同時將該車的全部液壓挺柱和機油、汽缸墊更換后，發(fā)動機異響消失，故障排除。

3 結語

發(fā)動機異響是發(fā)動機的一種常見故障，異響的表現(xiàn)形式多種多樣，產(chǎn)生故障的原因和牽涉到的零部件更是數(shù)不勝數(shù)。如何根據(jù)不同的故障現(xiàn)象，判斷出故障位置和故障零件，需要具備豐富的經(jīng)驗、系統(tǒng)的知識以及熟練的裝配技術。當遇到實際困難時，只要牢牢抓住油、電、氣、機械四大要點，并一一分析和排查，問題就一定可以解決。