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故障检修与技术维护

柴油机异响与转速、温度、负荷的关系

 

摘要：通过对柴油机异响的分析，可以判断柴油机各工况的燃烧情况。因此，柴油机异响分析的结论对柴油机故障的诊断有着很重要的参考价值。在故障诊断中，科学有效地使用听诊器进行异响听诊，利用现代仪器及计算机对柴油机异响进行全面的分析能够帮助你解决维修难题，此外维修技术、分析思路也将得到提升与拓展。

 

一、柴油机异响与转速的关系

柴油机运转时的大多数常见异响的存在与柴油机的转速状态有关。在不同的转速时，异响的特征有所不同，掌握柴油机异响的特性，是判断柴油机存在异响的原因的关键所在。

1、柴油机异响只是在怠速或低速运转时存在。产生该类异响的原因有：

（1）活塞和汽缸壁之间的间隙过大,造成冲击；

（2）活塞销与连杆衬套装配过紧或连杆轴承装配间隙过小；

（3）气门挺杆与导孔之间的间隙过大；配气机构凸轮轴轮廓磨损等。

2、柴油机在某个转速范围内时声响紊乱，急减速时发出短暂声响。发响的原因有：

（1）凸轮轴正时齿轮破裂或其固定螺母松旷；

（2）曲轴折断；

（3）活塞销与衬套之间配合松旷；

（4）凸轮轴的轴向间隙过大形成游动或其衬套松旷。

（5）曲轴主轴承径向配合间隙过小，运转中发出特别尖锐而刺耳的声音，当转速提高时响声更为明显，曲轴主轴承径向间隙过大时，运转中发出沉闷的“霍霍”冲击声。

3、柴油机的异响在急加速时出现，维持高速运转时声响仍然存在。发生异响的原因主要有：

（1）连杆轴承配合间隙过大、轴瓦表面烧熔;

（2）曲轴轴承配合间隙过大；

（3）活塞销断裂；

（4）曲轴断裂。

表1 柴油机异响与转速的关系

特征	产生异响原因及所占比例
由怠速突然加速到中速时，有明显连续敲击声	1.连杆轴承盖螺栓松动或折断20% 2.连杆轴颈或轴承磨损过度，径向间隙增大10% 3.轴承烧毁，脱落20%
怠速或略低于中速时，响声比较明显，呈上下双响	1.活塞销与销孔或连杆铜套配合松旷20% 2.机油压力不足，曲轴箱内机油飞溅不足30%
怠速时，发出连续不断的声响；转速升高响声也增高	1.气门间隙过大40% 2.凸轮磨损，顶到挺杆时有跳动10% 3.气门导管衬套磨损严重20%

二、柴油机异响与负荷的关系

柴油机的异响与负荷存在明显关系，诊断时可采取逐缸断火解除该汽缸负荷的方法进行试验，通常采用有单缸断火法、双缸断火法，分别解除一缸或两缸的负荷，以鉴别异响与断火汽缸负荷的关系。当某缸断火时，异响减轻或消失。

1、异响发生的原因有：

（1）该缸活塞敲缸；

（2）连杆轴承松旷；

（3）气门或气门座烧蚀漏气；

（4）活塞环漏气；

（5）活塞销断裂。

2、当某缸断火时，异响反而加重，或原来无异响，此时反而出现异响。原因有：

（1）活塞销衬套松旷；

（2）活塞裙部锥度过大；

（3）活塞削卡环折断活塞销窜出；

（4）连杆螺栓松动或连杆轴瓦表面耐磨合金烧蚀；

（5）飞轮固定螺栓松动过甚。

3、当相邻两缸断火时异响减轻或消失。发响的原因有：在两缸之间的曲轴轴承配合间隙过大。

 表2  柴油机异响与负荷的关系

特征	产生异响原因及所占比例
单缸断火，异响消失或减轻	1.活塞敲缸30% 2.连杆轴承松旷10% 3.活塞环漏气10% 4.活塞销折断5%
单缸断火，异响加重	1.活塞销铜套松旷5% 2.活塞销窜出10% 3.连杆轴承螺栓松动或轴瓦合金烧蚀40%
相邻两缸断火，异响减轻或消失	1.曲轴主轴承松旷20% 2.轴承润滑不良，机油粘度低，摩擦过热使轴承烧毁20%

三、柴油机异响与温度的关系

1、在柴油机温度较低时存在异响，当温度升高后异响显著减轻甚至消失。产生异响的原因有：

（1）活塞与缸壁配合间隙过大；

（2）活塞因机油压力过低而润滑不良。

2、在柴油机温度升高后存在异响，当温度降低后异响显著减轻或甚至消失。产生异响的原因有：

（1）燃烧室过热引起的早燃；

（2）活塞裙部椭圆的长、短轴方向相反；

（3）活塞的椭圆度过小、活塞与缸壁之间的配合间隙过小；

（4）活塞变形；

（5）各活塞环与环槽之间的配合间隙过小。

 表3  柴油机异响与温度的关系

特征	产生异响原因及所占比例
冷机时，响声明显，机温升高后响声减轻或消失	1.活塞与汽缸壁磨损间隙增大40% 2.活塞选材不符热膨胀系数大10%
机温上升后，响声不减反而更明显	1.活塞销与销孔配合松旷30% 2.机油压力过低40%
低温时不响，高温时有异响	1.过热引起早燃40%

四、柴油机异响与工作循环的关系

柴油机存在异响故障往往与柴油机的工作循环过程有明显的关系，尤其是曲柄连杆机构和配气机构存在异响与工作循环有明显的关系。

1、对于四行程柴油机，由曲柄连杆机构存在故障引起的异响均会因柴油机作功一次而发响两次；由配气机构故障引起的异响均只回因柴油机作功一次而发响一次。由曲柄连杆机构故障引起异响的原因有：

（1）活塞与汽缸配合间隙过大使活塞敲击气缸壁；

（2）活塞销与连杆衬套配合间隙过大而发出的敲击声；

（3）活塞碰击气缸盖；

（4）连杆轴承配合间隙过大形成冲击；

（5）活塞环或槽磨损严重形成漏气；

（6）曲轴主轴承配合松旷形成撞击；

（7）曲轴断裂。

2、由配气机构故障引起的异响其原因有：

（1）气门间隙过大使摇臂与气门脚形成碰击；

（2）挺杆与其导孔间隙过大形成敲击；

（3）凸轮轴轮廓磨损；

（4）气门杆与其导管间隙过大；

（5）气门弹簧折断；

（6）凸轮轴正时齿轮破裂；

（7）气门座圈松脱；

（8）气门在导管中卡滞不能关闭。

若异响与柴油机的工作循环无关，则应根据其发响区域进行诊断。一般情况下，与工作循环无关的异响是柴油机的附件存在故障而引起的；如果是与工作循环无关的机件发出连续的金属摩擦声，一般是某些部件的旋转件有故障，如发电机、冷却水泵、空压机等，可根据异响存在的部位进行判断。

表4  柴油机异响与柴油机工作循环的关系

特征	产生异响原因及所占比例
曲轴每转一圈发响一次	1.活塞敲击缸壁20% 2.活塞销敲击声10% 3.连杆轴承松旷30% 4.活塞环漏气20%
曲轴每转两圈发响一次	1.气门间隙过大40% 2.气门导管衬套磨损严重10% 3.气门弹簧折断10%

五、柴油机异响与机体部位的关系

声音是由于物体发生振动而产生的。所以，当柴油机产生异响时，必然会因为某些部件产生了一定程度的振动，根据振动的部位及特点，可以辅助诊断发生异响的原因。柴油机常见异响所引起的振动部件和区域可以按如附图所示进行划分，可分为4个区域(A- A、B- B、C- C、D- D)和两个部位(正时齿轮盖、机油加注口)。

A- A区域：

可以听到燃烧室、主轴承和气门等部位的异响。根据异响的特点可以辅助诊断活塞顶碰击缸盖、气缸凸肩磨损过甚、气门座圈松旷脱落、曲轴折断以及主轴承配合间隙过大的敲击声等故障。

B- B区域：

在汽缸盖的气门室一侧,可以听察气门摇臂组合件及气门挺杆等部位， 如在气门室对面，可辅助诊断活塞敲缸的汽缸和大致部位；在机油加注口处可以听察并辅助判断活塞销异响、连杆轴承异响以及活塞环漏气异响等故障。

C- C区域：

可以听察凸轮轴衬套异响和正时齿轮的异响，可根据异响特点辅助诊断凸轮衬套配合松旷故障以及凸轮轴正时齿轮破裂或其固定螺母松动等故障。

D- D区域：

是在气缸体与油底壳分开面的附近(凸轮轴的对面)，在此区域听察可以辅助判明主轴承发响或曲轴断裂等故障的大致部位。

正时链盖区域：

是在柴油机的前端曲轴皮带轮的后面，在此区域借助听诊器可以判断曲轴正时链轮、凸轮轴正时链轮、机油泵及链条等原因引起的异响故障。

机油加注口：

是在气门室盖上面加注机油的位置，在此位置打开机油加注口盖就可以明显的听到气门的响声，进而判断异响的部位。

柴油机出现某些异响故障时，常常会伴随出现其他故障现象。因此，这些伴同现象就成为辅助诊断异响原因的重要依据，如连杆轴瓦配合间隙过大则柴油机运转时机油压力降低，活塞与汽缸壁间隙过大会出现难启动、功率下降、烟色发蓝及冷却液温度升高等。

 

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