發(fā)動(dòng)機(jī)異響的形成機(jī)理及故障分析

發(fā)動(dòng)機(jī)異響的形成機(jī)理及故障分析

發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)械。如果一個(gè)或多個(gè)零件的技術(shù)狀態(tài)下降，整個(gè)機(jī)器的工作狀態(tài)將受到影響。發(fā)動(dòng)機(jī)良好的技術(shù)狀況下,無論轉(zhuǎn)速、負(fù)荷怎樣變化,雖然工作時(shí)發(fā)出聲響的頻率、波長、聲級(jí)和衰減系數(shù)不同,但都是一種平穩(wěn)而有節(jié)奏、協(xié)調(diào)而又圓滑的轟鳴聲。這種響聲稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)正常響聲。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的使用時(shí)間的增長,因?yàn)闄C(jī)械零件的磨損、性能老化、連接松動(dòng)、電氣元件的接觸不良、短路、斷路等因素的影響而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)出間歇或連續(xù)的金屬敲擊聲或連續(xù)摩擦聲等聲響,就表明發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲響不正常,并將這種響聲稱之為發(fā)動(dòng)機(jī)異響。一、異聲源和影響因素發(fā)動(dòng)機(jī)的常見異響根據(jù)產(chǎn)生的機(jī)理不同分為:機(jī)械異響、燃燒異響、空氣動(dòng)力異響和電磁異響等幾種。1.運(yùn)動(dòng)副配合間隙過大造成的噪聲和振動(dòng)主要是因運(yùn)動(dòng)副配合間隙過大或配合面有損傷,運(yùn)轉(zhuǎn)中引起沖擊和振動(dòng)造成的。因磨損或調(diào)整不當(dāng)造成運(yùn)動(dòng)副配合間隙過大時(shí),運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)引起沖擊和振動(dòng),產(chǎn)生聲波。如曲軸主軸承響、連桿軸承響、凸輪軸軸承響、活塞敲缸響、活塞銷響、氣門響、正時(shí)齒輪響等,多是因配合間隙過大造成的。但有些異響也可能是配合面(如正時(shí)齒輪齒面)有損傷或其它原因造成的。2.氣體和金屬的風(fēng)險(xiǎn)主要是發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒造成的異響。如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生突爆和表面點(diǎn)火時(shí),柴油發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴時(shí),氣缸內(nèi)均會(huì)產(chǎn)生極高的壓力波。這些壓力波撞擊燃燒室壁及活塞連桿組,發(fā)出了強(qiáng)烈的類似敲擊金屬的異響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管發(fā)出回火聲,排氣管發(fā)出放炮聲或“突、突”聲時(shí),也屬于燃燒異響。3.空氣動(dòng)力學(xué)異響主要是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口、排氣口和運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)扇處,氣流振動(dòng)而造成的。4.發(fā)動(dòng)機(jī)異響變化主要是在發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和某些電磁元件內(nèi),由于磁場(chǎng)的交替變化,引起機(jī)械中某些部件或某一部分空間容積產(chǎn)生振動(dòng)而造成的。發(fā)動(dòng)機(jī)的異響變化與配合間隙、潤滑條件、溫度、負(fù)荷、速轉(zhuǎn)等有關(guān)。因此,通過對(duì)影響異響變化的因素分析,就可以找出異響變化的規(guī)律,從而為異響故障的診斷提供條件。1.合作空間當(dāng)潤滑、溫度、負(fù)荷和速度等一定時(shí),異響是隨配合間隙的增大而變得明顯的。如活塞與缸套的配合間隙越大,響聲也越明顯。2.潤油條件品質(zhì)好的潤滑油和適宜的壓力就能產(chǎn)生較好的潤滑油膜。潤滑油膜越厚,機(jī)械沖擊就越小,噪聲也就越輕,異響就不易發(fā)生,3.溫度和時(shí)間對(duì)潤滑色潤滑的影響金屬零部件受到高溫作用引起幾何形狀變化,這種變形又影響到配合間隙變化,潤滑油在高溫下易變質(zhì)和變稀(潤滑油粘度下降),使?jié)櫥湍ず褡儽?潤滑性能變差。4.利用節(jié)氣門,可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)整體運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷越大異響就越明顯。根據(jù)異響隨負(fù)荷變化的規(guī)律和特點(diǎn)就可判定故障的性質(zhì)和位置。例如:發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在怠速運(yùn)轉(zhuǎn),就可聽到清晰的活塞敲缸響;而不嚴(yán)重的連桿軸承響則需要急抖節(jié)氣門才能聽到;活塞敲缸響和連桿軸承響都有在單缸斷火后異響減弱或消失的特點(diǎn),利用這一特點(diǎn)不僅能確定故障的性質(zhì),而且還能找出故障的位置。5.異響加響的異響發(fā)動(dòng)機(jī)之所以出現(xiàn)異響,是因?yàn)槊糠N異響都有其特定的振動(dòng)頻率,當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度的頻率是異響頻率的整數(shù)倍時(shí),會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象,于是異響加劇。即每種異響在其響聲最明顯時(shí)都對(duì)應(yīng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)速度段(速度范圍)。如活塞敲缸響在發(fā)動(dòng)機(jī)的低速段最明顯;連桿軸承響在發(fā)動(dòng)機(jī)的中速段最明顯,傳動(dòng)軸不平衡響在汽車中速以上行駛時(shí)最突出,隨著車速的升高,傳動(dòng)軸的振動(dòng)也隨之加劇。6.系統(tǒng)故障診斷異響部位一般離故障位置較近,據(jù)此可以判定是什么機(jī)構(gòu)、總成或系統(tǒng)出現(xiàn)故障,從而縮小診斷故障的范圍。如異響在氣門室處明顯,說明氣門機(jī)構(gòu)有故障;在曲軸箱內(nèi)異響明顯,說明活塞、活塞銷、連桿或曲軸軸承有故障等。如圖1所示為發(fā)動(dòng)機(jī)異響分布簡圖。二、系統(tǒng)發(fā)響原因的確定如果將V帶松開后響聲消失,說明該響聲與水泵或發(fā)動(dòng)機(jī)及其旋轉(zhuǎn)部件有關(guān);松開空氣壓縮機(jī)V帶后響聲消失,說明該響聲與空氣壓縮機(jī)及其旋轉(zhuǎn)部件有關(guān)。若將V帶松開后響聲仍不消失,應(yīng)考慮是主機(jī)及其它部件發(fā)響。連響提指曲軸每轉(zhuǎn)一周響一次,間響是曲軸每轉(zhuǎn)兩周響一次。氣門機(jī)構(gòu)所發(fā)出的響聲屬于間響,活塞連桿組間隙過大發(fā)出的響聲一般也是間響。這是由于摩擦副配合間隙較大,活塞在工作行程中產(chǎn)生的沖擊所造成的。如果活塞頂部與氣缸蓋相撞,更換活塞環(huán)時(shí)未刮缸口或燃燒室里進(jìn)人異物,所發(fā)出的撞擊聲一般都是連響(三)發(fā)動(dòng)機(jī)部分的噪聲將某缸單缸斷火后,響聲減弱或消失,復(fù)火時(shí)又重新出現(xiàn),稱該響聲“上缸”;若單缸斷火后響聲增強(qiáng)或出現(xiàn),稱“反上缸”。配氣機(jī)構(gòu)所發(fā)出的響聲一般不“上缸”?；钊?、活塞銷、連桿襯套及軸瓦由于配合間隙過大所發(fā)出的響聲一般都“上缸”?；钊衅茡p、連桿螺栓松脫、連桿軸瓦合金嚴(yán)重脫落,有時(shí)容易造成“反上缸”(某缸斷火后,由間響變?yōu)檫B響,這也是“反上缸”的一種表現(xiàn))。所謂良性響聲,是指在短期內(nèi)不會(huì)對(duì)機(jī)件造成明顯損壞的響聲。例如,氣門間隙稍大所發(fā)出的碰擊聲,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空氣濾清器發(fā)出的振動(dòng)聲等。這些響聲雖不會(huì)馬上對(duì)機(jī)件帶來損害,但容易與其它響聲混淆,造成誤判。所謂惡性響聲,是指能很快造成機(jī)件嚴(yán)重?fù)p壞的響聲。發(fā)動(dòng)機(jī)有明顯的“上缸”響聲時(shí),應(yīng)引起足夠的注意,特別是“反上缸”響聲及汽車所發(fā)出的沉重或振動(dòng)較大的