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1、 第七节 发动机异响的检测与故障诊断 一、发动机故障与异响 1.发动机正常响声 是一种平稳而有节奏、协调的声音。 2.发动机异响声 发动机在工作中产生的超出规定的响声称为发动机异响。 2. 发动机异响的诊断方法 根据响声的大小、发出的部位、声响的特征、振动的程度、出现的时机以及声响变化的规律等因素初步诊断。 然后，排气烟色与烟量的观察，发动机温度、机油压力的变化及使用中的其他相关情况等作全面分析与推断， 在诊断中还要借助断缸法与简单的诊断仪器辅助法，使异响的诊断更准确。 二、影响发动机异响的因素 发动机的异响与配合间隙、润滑条件、温度、负荷、速转有关。 1. 配合间隙 当润滑、温度、负荷和速度
2、等一定时，异响是随配合间隙的增大而变得明显的。如活塞与缸套的配合间隙越大，响声也越明显。 2. 润滑条件润滑条件 品质好的润滑油和适宜的压力就能产生较好的润滑油膜。润滑油膜越厚，机械冲击就越小，噪声也就越轻，异响就不易发生。 3. 温度温度 金属零部件受到高温作用引起几何形状变化，这种变形又影响到配合间隙变化， 润滑油在高温下易变质和变稀（润滑油粘度下降），使润滑油膜厚变薄，润滑性能变差。 4. 负荷负荷 负荷越大异响就越明显。根据异响随负荷变化的规律和特点就可判定故障的性质和位置。例如：发动机稳定在怠速运转，就可听到清晰的活塞敲缸响；而不严重的连杆轴承响则需要急抖节气门才能听到；活塞敲缸响和
3、连杆轴承响都有在单缸断火后异响减弱或消失的特点，利用这一特点不仅能确定故障的性质，而且还能找出故障的位置。 发动机所以出现异响，是因为每种异响都有其特定的振动频率，当运动速度的频率是异响频率的整数倍时，会产生共振现象，于是异响加剧。即每种异响在其响声最明显时都对应一个运动速度段（速度范围）。如活塞敲缸响在发动机的低速段最明显；连杆轴承响在发动机的中速段最明显，传动轴不平衡响在汽车中速以上行驶时最突出，随着车速的升高，传动轴的振动也随之加剧。 5. 速度速度 6. 部位 异响部位一般离故障位置较近，据此可以判定是什么机构、总成或系统出现故障，从而缩小诊断故障的范围。如异响在气门室处明显，说明气门
4、机构有故障；在曲轴箱内异响明显，说明活塞、活塞销、连杆或曲轴轴承有故障等。 三、异响鉴别 1.分清主机与附件的响声 如果将V带松开后响声消失，说明该响声与水泵或发动机及其旋转部件有关；松开空气压缩机V带后响声消失，说明该响声与空气压缩机及其旋转部件有关。若将V带松开后响声仍不消失，应考虑是主机及其他部件发响。 2. 分清连响与间响 连响提指曲轴每转一周响一次，间响是曲轴每转两周响一次。气门机构所发出的响声属于间响，活塞连杆组间隙过大发出的响声一般也是间响。这是由于摩擦副配合间隙较大，活塞在工作行程中产生的冲击所造成的。如果活塞顶部与气缸盖相撞，更换活塞环时未刮缸口或燃烧室里进人异物，所发出的撞
5、击声一般都是连响。 3分清“上缸”与“反上缸” 将某缸单缸断火后，响声减弱或消失，复火时又重新出现，称该响声“上缸”；若单缸断火后响声增强或出现，称“反上缸”。配气机构所发出的响声一般不“上缸”。活塞、活塞销、连杆衬套及轴瓦由于配合间隙过大所发出的响声一般都“上缸”。活塞有破损、连杆螺栓松脱、连杆轴瓦合金严重脱落，有时容易造成“反上缸”（某缸断火后，由间响变为连响，这也是“反上缸”的一种表现）。 4. 分清良性响声与恶性响声 所谓良性响声，是指在短期内不会对机件造成明显损坏的响声。例如，气门间隙稍大所发出的碰击声，发动机怠速运转时空气滤清器发出的振动声等。这些响声虽不会马上对机件带来损害，但容
6、易与其他响声混淆，造成误判。 所谓恶性响声，是指能很快造成机件严重损坏的响声。发动机有明显的“上缸”响声时，应引起足够的注意，特别是“反上缸”响声及汽车所发出的沉重或振动较大的响声，都属于恶性响声。若此种响声随着温度、转速及负荷的升高而增大，则应立即停车检查。 四、异响诊断 1曲轴主轴承响 （1）故障现象 发动机稳定运转时声响不明显，急加速或负荷较大时，发出较沉重、有力、有节奏的“当当”声，严重时机体振抖。 （2）故障原因 1）因主轴颈磨损失圆造成的主轴承配合间隙过大或配合不良。 2）润滑不良。 3）主轴承盖螺栓松动，轴承合金脱落、烧损和轴承破裂等。 4）曲轴弯曲 （3）故障诊断 1）改变发动
7、机转速，转速增高，响声增大，中速向高速过渡时响声明显，急加速异响明显。低速时，用手微微抖动并反复加大节气门，同时仔细察听异响，如响声随转速升高而增大，抖动节气门时在加速的瞬间响声较明显，一般是主轴承松旷：如在怠速或低速时响声较明显，高速时杂乱，可能是曲轴弯曲；如在高速时有较大振动，油压显著降低，一般是主轴承松旷严重、烧损或减摩合金脱落。 2）负荷增大，响声加大，负荷变化时响声较明显。 3）发动机温度变化时，异响变化不明显。 4）单缸断火时，响声不变（末道主轴承响，响声减弱），相邻两缸均断火时，响声明显减弱。 5）发动机跳火1次，发响2次，即每工作循环响2次。 6）润滑不良时，响声加重，一般有明
8、显的油压降低现象。 7）反复抖动节气门，从加机油口（或曲轴箱通风管口）处听诊，可听到明显的沉重有力的金属敲击声。或用听诊器触在油底壳或曲轴箱与曲轴轴线齐平的位置上听诊，响声最强的部位即为发出异响的主轴承。 8）伴随现象。主轴承异响往往会伴随有油压降低现象，严重时发动机振抖，尤其是在高速或大负荷时。 2. 连杆轴承响连杆轴承响 （1）故障现象 发动机怠速运转时无异响或响声较小，急加速时有较重且短促的“当当当”明显连续的 敲击声。这是连杆轴承响的主要特征，严重时怠速也能听到明显响声。连杆轴承响比主轴承响清脆、缓和、短促。 （2）故障原因 1）连杆轴承或轴颈磨损，使配合间隙过大或配合不良。 2）油压
9、过低，或机油变质，或连杆轴颈油道堵塞，致使润滑不良。 3）连杆轴承盖螺栓松动或折断。 4）连杆轴承尺寸不符，引起转动或断裂。 5）连杆轴承减摩合金脱落或烧毁。 （3）故障诊断 1）改变发动机转速，怠速时声响较小，中速时较为明显，稍稍加大节气门有连续的敲击声，急加速时敲击声随之增加高速时因其他杂音干扰而不明显。 诊断时使发动机怠速运转，然后由怠速向低速、由低速向中速、再由中速向高速加大节气门进行试验，同时结合单缸断火法，并在加机油口处听诊，响声随转速的升高而增大，抖动节气门时，在加油的瞬间异响突出。响声严重时，在任何转速下均可听到清晰、明显的敲击声。 2）负荷增大，响声加剧。 3）发动机温度变化
10、时，响声通常不变，但有时也受润滑油温度的影响。 4）单缸断火，响声明显减弱或消失，但复火时又能立即出现，即响声上缸。但当连杆轴承松旷过甚时，单缸断火声响无明显变化。 5）点火1次，发响2次，即每工作循环响2次。 6）连杆轴承响声在油底壳侧面较大。如用听诊器触在机体上听诊，响声不十分清晰，但在加机油口处或曲轴箱通风管口处直接察听，可清楚听到连杆轴承敲击声。 7）伴随现象。连杆轴承响伴随有油压明显降低现象，严重时机体振抖，这有别于活塞销响和活塞敲缸。可用手将螺丝刀或听诊器抵住缸体下部或油底壳处，当触及相应的故障缸位时有明显振动感。 3.活塞敲缸活塞敲缸 活塞敲缸指活塞上下运动时在汽缸内摆动或窜动，
11、其头部或裙部与汽缸壁、缸盖碰撞发出的响声。通常专指活塞与汽缸壁间隙较大，活塞上下运动时撞击汽缸壁发出的响声。 （1）故障现象 发动机怠速或低速运转时，在汽缸的上部发出清晰而明显的、有节奏的“达达达”的连续不断的金属敲击声，严重时响声变沉重，即为“当当当”声响。 （2）故障原因 1）活塞与汽缸壁配合间隙过大。 2）活塞裙部腐蚀，或汽缸磨损过大。 3）油压过低，汽缸壁润滑不良。 （3）故障诊断 1）怠速或低速时比较清晰，中速以上运转时，异响减弱或消失。 2）负荷加大，响声加大。 3）一般冷车时响声明显，热车后响声减弱或消失，即冷敲缸，严重时冷热均敲缸，并伴有振抖。 4）将发动机置于异响明显的转速下
12、，进行单缸断火试验，响声明显减弱或消失。 5）曲轴转1圈，发响1次，且有节奏性，转速提高响声加快。 6）润滑不良响声加重。 7）将听诊器或听诊杆触在机体上部两侧进行听诊。若响声较强并稍有振动，再结合断火试验，即可确定出异响汽缸。 8）伴随现象。排气管排蓝烟、缸压降低等。用手将螺丝刀或听诊器抵紧汽缸侧部触试，有明显振动感。 发动机敲缸包括冷态敲缸、热态敲缸和冷热态均敲缸。 发动机冷态不响，热车后怠速发响，并伴有机体轻微抖动，且温度越高，响声越大，即为热态敲缸。热态敲缸要及时排除，否则转化成拉缸事故。 热态敲缸的故障原因为连杆轴颈与主轴颈不平行、连杆弯曲、连杆衬套轴向偏斜等造成的活塞偏缸，活塞配合
13、间隙过小、椭圆度过小或反椭圆、活塞变形等造成的活塞过紧，活塞环端隙、背隙过小造成的活塞环卡滞等。冷热均敲缸的故障原因为活塞销与连杆衬套或与连杆小头装配过紧，连杆轴承装配过紧，活塞裙部圆柱度过大等，冷敲缸或热敲缸较为严重时也会导致冷热均敲缸。 4.活塞销响活塞销响 （1）故障现象 在怠速、低速和从怠速向低速抖动节气门时，发出响亮、尖脆而有节奏的“嘎嘎嘎”金属敲击声，类似两个钢球相碰的声音，呈上下双响。略将点火时间提前，声响加剧，在同样转速下比活塞敲缸响连续而尖锐。 （2）故障原因 1）活塞销与销孔、连杆衬套磨损严重，配合间隙过大。 2）卡环松旷、脱落。 3）润滑不良等。 4）活塞销断裂。 （3）
14、故障诊断 1）转速变化时，响声也随之周期性变化，加速时声响更大，在发动机转速稍高于怠速时比较明显，比轴承响清脆。抖动节气门，从怠速向低速加速时，响声能随转速的变化而变化，且在转速升高的瞬间，发出清脆、连续而有节奏的响声。 2）温度上升，响声没有减弱，甚至更明显。有时冷车时响声小，热车时响声大。 3）单缸断火时，响声减弱或消失。复火时响声会明显出现1响或连续2响。严重时，在响声较大的转速下进行断火试验时，往往响声不消失且变得杂乱。 4）用螺丝刀或听诊器抵触在发动机上侧部或汽缸盖上察听，同时变换转速，在汽缸壁上部听诊比在下部明显。若响声不明显，可略将点火时间提前，这时响声会较前明显，特点是上下双响
15、，声音较脆。 5）根据不同征兆具体诊断：）根据不同征兆具体诊断： 若转速越高，响声越大，单缸断火时响声反而杂乱，则故障为活塞销与衬套间隙过大。 怠速运转时，响声为有节奏而较沉重的响声，提高转速声响不减，同时伴有机体轻微抖动，断火试验响声加重，则说明活塞销自由窜动。 若急加速时声响尖锐而清晰，断火试验响声减轻或消失，则很可能是活塞销折断。 5.气门脚响气门脚响 （1）故障现象 怠速时，在气门室处发出连续不断的有节奏的“嗒嗒嗒”声，响声清脆有节奏，易区分。若有多只气门脚响，则声音杂乱，且断火试验响声无变化。 （2）故障原因 1）气门脚润滑不良，或因磨损、调整不当造成气门间隙过大。 2）气门间隙处两
16、接触面不平。 3）气门杆与气门导管配合间隙过大。 4）摇臂轴配合松旷。 （3）故障诊断 1）转速增高响声增大，节奏加快。怠速、低速时响声明显，中速以上变得模糊杂乱。 2）负荷、温度、缸位对气门脚响无影响，断火试验异响无变化。 3）怠速下在气门室或气门罩处听诊异响非常明显，气门脚响清脆有节奏，在发动机周围就能听到较为清晰的响声。 4）将气门室盖拆下，在怠速时用适当厚度的厚薄规插入气门间隙处，若响声消失或减弱即可确诊为该气门间隙过大。也可用厚薄规检查或用手晃试气门间隙，间隙最大的往往是最响的气门。为进一步确诊是气门脚响还是气门落座响，可在气门间隙处滴入少许机油，如瞬间响声减弱或消失，说明是气门脚响
17、；如响声无变化，说明是气门落座响。 6.液压挺杆响液压挺杆响 (1)故障现象 1)发动机怠速运转时发出有节奏的金属敲击声，中速以上响声减弱或消失。 用听诊器察听，凸轮轴附近响声明显，断火试验，响声无变化。 (2)故障原因 1)挺杆与导孔配合面磨损严重。 2)挺杆液压偶件磨损。 3)润滑油供油不足。 (3)故障诊断与排除 改变发动机转速并用听诊器察听响声的变化。怠速时发动机顶部响声明显，中速以上响声减弱或消失，断火试验响声无变化，即为液压挺杆响。具体部位可用听诊器根据响声变化来判断。在起动时液压挺杆有不大的响声是正常的（润滑油未充分进入液压挺杆），发动机转速达到2500r/min后继续运转2分钟
18、，若挺杆仍有响声，应先检查调整机油压力。若机油压力正常，则应更换液压挺杆。 7.点火敲击响点火敲击响 (1)故障现象 汽油机空转急加速或负荷较大时，发出尖锐、清脆的“嘎啦嘎啦”的金属敲击响，好像几个钢球撞击的声音，随转速升高而逐渐消失。 (2)故障原因 汽油机点火敲击响是由突爆和早燃引起的。突爆发生在火花塞点火之后，而早燃发生在火花塞点火之前，突爆可引起早燃，早燃又促进突爆，两者相互促动，因此很难进行区别。 其主要原因为混合气过稀、汽油质量差、辛烷值太低、点火时间过早、压缩比过高、燃烧室积炭过多、发动机过热、负荷过大等。 （3）故障诊断 路试是诊断点火敲击响常用的可靠方法。热车后以最高挡最低稳
19、定车速行驶，然后将加速踏板急速踩到底，如在急加速中发出“嘎啦嘎啦”的强烈响声并长时间不消失，而当稍抬加速踏板时响声又会立即减弱或消失，再加速时又重新出现，即可确诊为点火敲击响。 诊断中应注意点火敲击响与气门响的区别。气门响可发生在任何转速下，而点火敲击响发生在汽车加速行驶、爬坡和满载等情况下。发动机产生点火敲击响后，只要适当推迟点火正时，即可继续运行。如响声仍不消除，应进一步查明原因，检查是否有发动机过热或积炭过多等现象 五、异响波形观测l发动机异响的仪器诊断法，较常见的是示波器诊断法。利用示波器，能观测到异响，可实现快速诊断。 1示波器诊断异响的基本原理 诊断发动机异响所用的仪器，较常见的是
20、异响示波器。它是利用仪器的加速度传感器（拾振器），把各种异响对应的振动信号拾取出来变为电信号，经过选频、放大后送到示波器显示出振动波形，对异响进行频率鉴别和幅度鉴别，再辅之以单缸断火（或单缸断油）、转速变化、听诊等传统手段，就能快速地判断出异响的种类、部位和严重程度。 2.异响波形观测方法 除了专用异响示波器以外，有些国产和进口发动机综合性能检侧仪（均带有示波器部分)也能观测发动机异响波形。下面以WfJ-1型发动机检测仪和解放CA10C发动机为例，说明异响波形的观测方法。观测前要将仪器上的加速度传感器，接触到发动机的相应部位。 (1)曲轴主轴承响 按仪器使用说明书的要求键入规定的操作码，进行异
21、响频率选择。将加速度传感器抵在发动机油底壳中上部稍前的位置上，提高发动机转速，找出响声明显的转速，并在该转速下稳定运转或微抖节气门反复加速运转。若示波器屏幕上有瞬时波形出现，发出的响声又沉重有力，说明是主轴承响。在稳定运转或不断微抖节气门加速运转的情况下按一下“储存”键，主轴承响故障波形即存储在仪器内，复位后键入规定的操作码即可重显已存人的波形。按下“全缸”键，可显示主轴承响全缸波形. （2）连杆轴承响 按仪器使用说明书的要求键入规定的操作码，进行异响选择。将加速度传感器抵在曲轴箱上部对正连杆轴承处。测1、2、3缸时抵在A点，测4、5、6 缸时抵在B点。在提高发动机转速过程中找出响声明显的转速
22、，并在该转速下稳定运转或微抖节气门反复加速运转。若屏幕上有瞬时波形出现，且发出的响声较主轴承轻而短促，说明是连杆轴承响。调整电位器使波形清晰，可按照主轴承响的方法进行存储、全缸波形重显和缸位判断。 （3）活塞敲缸响 按仪器使用说明书要求键入规定的操作码，将加速度传感器抵在气缸的上部。在怠速和低速下微抖节气门，若屏幕上有波形出现，且响声清晰而明显，说明是活塞敲缸响。调电位器使波形清晰。与诊断主轴承响一样，也可以存储、全缸重显、缸位判断和打印。视需要可结合经验法诊断，如向气缸内加机油确诊等。活塞敲缸响的故障波形。 （4）活塞销响 按仪器使用说明书要求键入规定的操作码，将加速度传感器抵在缸盖上对准各
23、缸活塞处。采用微抖节气门的方法找出响声最明显的转速，若屏幕上有窄而尖的瞬时波形出现，响声又清脆而连贯，说明是活塞销响。调电位器使波形清晰。与诊断主轴承响一样，也可以存储、全缸重显、缸位判断和打印。视需要也可以结合经验法诊断，如察听复火时是否有连续的两响等。活塞销响的全缸波形和第3缸活塞销响的故障波形如图所示。 （5）气门落座响 按仪器使用说明书要求键入规定的操作码，将加速度传感器抵在缸盖上对应进排气门附近。调电位器使波形清晰，屏幕上出现并列线和进排气门的落座波形。当某个气门落座有异响时，其波形幅度明显增大，因而很容易判断。如异响波形相对于其他同名气门波形左移，这一般是气门间隙太大使气门关闭时刻提前造成的。反之，若发现气门落座波形相对于其他同名气门波形右移，这一般是气门间隙太小使气门关闭时刻迟后造成的。和诊断主轴承响一样，对气门落座波形也可以存储、重显、缸位判断和打印。 为了找出振幅大的波形，便于分析、判断，可逐缸打印出气门落座波形。必要时还可以键入规定的操作码，打印出同一缸的缸压波形以找出压缩终了上止点在第1缸的气门落座波形与缸压波形。 发动机各缸处于压缩终了上止点时，各缸的进排气门均处于关闭状态。所以，气门落座波形不会出现在本缸并列线上，这与前述的主轴承响、连杆轴承响、活塞敲缸响、活塞销响等异响波形是不一样的。