摘要：发动机异响标志柴油发电机组某一机构的技术状态已发生变化，通过分析发动机产生异响的现象和原因，正确使用发动机产生异响的判断方法，及时、正确地诊断并排除发动机各种异响故障，从而保证柴油发电机组的技术状况，对降低故障率具有非常重要的现实意义。柴油机汽缸内异响主要由位于气缸盖上的运动部件产生，气缸盖部件可能产生噪音的部件有气门间隙响、气门弹簧断裂响、气门导杆响等。机体内部噪音主要有活塞销响、活塞敲缸、连杆敲击和主轴承响等。本文系统阐述曲轴主轴承响、连杆轴承响、活塞敲缸、活塞销响和气门脚响的故障现象、原因及诊断方法，为柴油发电机异响故障的排查提供技术指导。
一、曲轴主轴承响
1. 故障现象
发动机稳定运转时声响不明显，急加载或负荷较大时，发出较沉重、有力、有节奏的“当当”声，严重时机体振抖。主轴承响声比连杆轴承响声更为低沉、沉闷，类似于用重锤敲击厚铁板的声音，通常在发动机中下部可清晰听到。
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。主轴颈磨损后圆度误差超过0.05 mm时，轴承间隙沿圆周方向分布不均，在作功冲程中轴颈挤压轴承时产生冲击异响。
（2）润滑不良。机油压力过低（低于0.15 MPa怠速时）或机油变质，使主轴承无法形成完整的承载油膜，轴颈与轴承直接接触产生敲击声。
（3）主轴承盖螺栓松动，轴承合金脱落、烧损、轴承破裂等。主轴承盖螺栓松动会使轴承间隙急剧增大，轴颈在轴承内发生径向窜动，产生剧烈敲击。
（4）曲轴弯曲。曲轴弯曲后，在旋转过程中产生周期性交变弯曲应力，使主轴承承受不均匀载荷，局部过载产生异响。曲轴弯曲量超过0.05 mm时，通常伴随主轴承响。
3. 故障诊断
（1）改变发动机转速，转速增高，响声增大，中速向高速过渡时响声明显，急加载异响明显。当转速从怠速突然提高到中速时，可听到一声沉闷的“咚”声，随后随转速升高连续出现。
（2）负荷增大（如爬坡、载重时），响声加大，负荷变化时响声较明显。在加载瞬间，响声最为突出。
（3）发动机温度变化时，异响变化不明显。主轴承响通常不受冷却液温度的影响，热机后响声不消失，与活塞敲缸（冷敲缸）不同。
（4）单缸断火时，响声不变（末道主轴承响时响声减弱），相邻两缸均断火时，响声明显减弱。这是因为单缸断火只能卸去该缸的作功压力，但曲轴仍继续旋转，主轴承仍承受其他缸的动力，因此响声不变；而末道主轴承与相邻两缸的曲柄臂相连，断相邻两缸时，该轴承的载荷显著减小，响声减弱。
（5）发动机跳火1次，发响2次，即每工作循环响2次（四冲程发动机每两圈曲轴旋转有一次响声）。
（6）润滑不良时，响声加重，一般有明显的油压降低现象。当机油压力表指示值低于正常值0.1 MPa以上时，往往伴随主轴承异响。
（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。若主轴承严重烧蚀，还可观察到机油中有金属碎屑。
二、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，急加载时有较重且短促的“当当当”明显连续的敲击声（如图1所示）。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，类似于用较小的锤子敲击铸铁的声音，在发动机侧面听诊最为明显。
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。连杆轴颈磨损后，轴承与轴颈之间的间隙超过0.08 mm时，在作功冲程的瞬间轴颈撞击轴承合金层，发出清脆的敲击声。
（2）油压过低，或机油变质，或连杆轴油道堵塞，致使润滑不良。连杆轴承靠曲轴内部的油道供油，若油道堵塞或油压不足，轴承在短时间内即可烧毁。
（3）连杆轴承盖螺栓松动或折断。螺栓松动后轴承间隙逐渐增大，最终可导致轴承转动或连杆断裂。
（4）连杆轴承尺寸不符，引起转动或断裂。使用非标准尺寸的轴承或安装时方向错误，会使轴承在连杆大头内转动，堵塞油孔导致烧瓦。
（5）连杆轴承减摩合金脱落或烧毁。轴承合金层脱落或熔化后，轴颈与轴承钢背直接接触，产生剧烈摩擦和敲击声。
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，急加载时敲击声随之增加，高速时因其它杂音干扰而不明显。
（2）负荷增大，响声加剧。加载瞬间响声最为突出，且随负荷增加呈线性增大。
（3）发动机温度变化时，响声通常不变，但有时也受润滑油温度的影响。当润滑油温度升高、粘度下降时，响声可能略有增大。
（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（如图2所示），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、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，当触试相应的故障缸位时有明显振动感。
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图1 连杆轴承异常声音状态 |
图2 柴油机异响故障听诊方法 |
三、活塞敲缸
活塞上下运动时在气缸内摆动或窜动，其头部或裙部与气缸壁、缸盖碰撞发出的响声。通常专指活塞与气缸壁间隙较大，活塞上下运动时撞击气缸壁发出的响声。
1. 故障现象
发动机怠速或低速运转时，在气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，状态如图3所示。敲缸声在冷机时最为明显，随着发动机温度的升高，响声逐渐减弱甚至消失。
2. 故障原因
（1）活塞与气缸壁配合间隙过大，如图4所示。当间隙超过设计值0.10 mm以上时，活塞在气缸内摆动，裙部撞击缸壁产生敲击声。
（2）活塞裙部腐蚀，或气缸磨损过大。活塞裙部的阳极氧化层磨损后，铝合金活塞体直接与缸壁接触，摩擦系数增大，敲击声加重。
（3）油压过低，气缸壁润滑不良。气缸壁润滑油膜不足时，活塞与缸壁之间的摩擦力增大，敲击声更明显。
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。转速升高后，活塞与缸壁的接触时间变短，摆动幅度减小，敲击声减弱。
（2）负荷加大，响声加大。负荷增大时，活塞侧压力增加，敲击加剧。
（3）一般冷机时响声明显，热机后响声减弱或消失，即冷敲缸；严重时冷热均敲缸，并伴有振抖。这是活塞敲缸与其它异响最重要的区分特征。
（4）将发动机置于异响明显的转速下，进行单缸断火试验，响声明显减弱或消失。断火后该缸不作功，活塞侧压力消失，敲击声立即消失。
（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，即可确定出异响气缸。
（8）伴随现象。排气管排蓝烟（表明机油窜入燃烧室）、缸压降低等。以手将螺丝刀或听诊器抵紧气缸侧部触试，有明显振动感。
（9）其它敲缸特例。若活塞销与活塞销座孔配合过紧，或活塞裙部锥度过大，也可产生类似的敲击声，但特征有所不同。
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图3 活塞敲缸的声音状态 |
图4 活塞敲缸异响示意图 |
四、活塞销响
1. 故障现象
在怠速、低速和从怠速向低速抖动油门时，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，如图5所示。当活塞销与连杆小头衬套的间隙超过0.05 mm时，活塞销在衬套内产生径向窜动，发出尖脆的敲击声。
（2）卡环松旷、脱落。卡环失效后，活塞销在销孔内轴向窜动，撞击活塞销座端面。
（3）润滑不良等。连杆小头衬套供油不足，导致衬套磨损加剧，间隙迅速增大。
（4）活塞销断裂。活塞销断裂后，在运转中产生随机的金属撞击声，断火试验时响声加重。
3. 故障诊断
（1）转速变化时，响声也随之周期性变化，加载时声响更大，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，从怠速向低速加载时，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。有时冷机时响声小，热机时响声大，这与活塞敲缸相反。
（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（步骤如图6所示），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气缸盖上察听，同时变换转速，在气缸壁上部听诊比在下部明显。
（5）根据不同症状具体诊断：
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。
若急加载时，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。
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图5 活塞销配合间隙过大的异响 |
图6 发动机断火试验步骤图 |
五、气门脚响
对于柴油机配气机构异常响声，在发动机运转时，于发动机的顶部能比较清晰地听到。特别是在发动机怠速运转时能比较清晰听到，并且声音的频率随发动机转速的上升而上升。由于气门室盖的作用，可能使配气机构的噪音产生变音。
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，气门间隙位置如图7所示。气门间隙超过规定值0.05 mm以上时，气门杆端与摇臂头部之间的撞击声明显增大。
（2）气门间隙处两接触面不平。气门杆端或摇臂头部工作面磨损形成凹坑，使间隙测量值与实际接触点不符，产生不规则响声。
（3）气门杆与气门导管配合间隙过大，检查方法如图8所示。间隙过大时，气门在导管内摆动，产生附加敲击声。
（4）摇臂轴配合松旷。摇臂轴与摇臂衬套磨损后，摇臂在轴上晃动，使气门间隙的动态值发生变化。
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、缸位对气门脚无影响，断火试验异响无变化。这是气门脚响与曲柄连杆机构异响的最主要区别。
（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。这是最直接、最可靠的诊断方法。
（5）插入厚薄规后，气门没有间隙，若响声不变，可用螺丝刀撬动气门杆，若响声消除，说明气门杆与导管磨损过甚。
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图7 柴油机气门间隙位置图 |
图8 气门杆与气门导管配合间隙检查示意图 |
总结
柴油发电机气缸内的异响故障主要集中在曲柄连杆机构和配气机构两大系统中。曲轴主轴承响为沉闷的“当当”声，随负荷增大而加剧，单缸断火时响声不变，常伴有油压降低；连杆轴承响较清脆短促，单缸断火时响声明显减弱或消失，是区别于主轴承响的关键特征；活塞敲缸在冷机怠速时最为明显，温度升高后减弱或消失，断火后响声消失；活塞销响为尖脆的“嘎嘎嘎”声，在怠速向低速抖动油门时最易出现，单缸断火时响声减弱或消失；气门脚响为清脆的“嗒嗒嗒”声，在气门室处最为清晰，断火试验无变化，用厚薄规插入气门间隙处可确诊。掌握各类异响的特征差异，结合听诊位置、断火试验、转速和负荷变化等方法，可快速准确判断故障部位，避免盲目拆检，提高维修效率。定期调整气门间隙、保证润滑系统正常工作、避免发动机超负荷运行，是预防上述异响故障的有效措施。
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