故障檢修與技術維護

柴油機異響與轉速、溫度、負荷的關系

 

摘要：通過對柴油機異響的分析，可以判斷柴油機各工況的燃燒情況。因此，柴油機異響分析的結論對柴油機故障的診斷有著很重要的參考價值。在故障診斷中，科學有效地使用聽診器進行異響聽診，利用現代儀器及計算機對柴油機異響進行全面的分析能夠幫助你解決維修難題，此外維修技術、分析思路也將得到提升與拓展。

 

一、柴油機異響與轉速的關系

柴油機運轉時的大多數常見異響的存在與柴油機的轉速狀態有關。在不同的轉速時，異響的特征有所不同，掌握柴油機異響的特性，是判斷柴油機存在異響的原因的關鍵所在。

1、柴油機異響只是在怠速或低速運轉時存在。產生該類異響的原因有：

（1）活塞和汽缸壁之間的間隙過大,造成沖擊；

（2）活塞銷與連桿襯套裝配過緊或連桿軸承裝配間隙過小；

（3）氣門挺桿與導孔之間的間隙過大；配氣機構凸輪軸輪廓磨損等。

2、柴油機在某個轉速范圍內時聲響紊亂，急減速時發出短暫聲響。發響的原因有：

（1）凸輪軸正時齒輪破裂或其固定螺母松曠；

（2）曲軸折斷；

（3）活塞銷與襯套之間配合松曠；

（4）凸輪軸的軸向間隙過大形成游動或其襯套松曠。

（5）曲軸主軸承徑向配合間隙過小，運轉中發出特別尖銳而刺耳的聲音，當轉速提高時響聲更為明顯，曲軸主軸承徑向間隙過大時，運轉中發出沉悶的“霍霍”沖擊聲。

3、柴油機的異響在急加速時出現，維持高速運轉時聲響仍然存在。發生異響的原因主要有：

（1）連桿軸承配合間隙過大、軸瓦表面燒熔;

（2）曲軸軸承配合間隙過大；

（3）活塞銷斷裂；

（4）曲軸斷裂。

表1 柴油機異響與轉速的關系

特征	產生異響原因及所占比例
由怠速突然加速到中速時，有明顯連續敲擊聲	1.連桿軸承蓋螺栓松動或折斷20% 2.連桿軸頸或軸承磨損過度，徑向間隙增大10% 3.軸承燒毀，脫落20%
怠速或略低于中速時，響聲比較明顯，呈上下雙響	1.活塞銷與銷孔或連桿銅套配合松曠20% 2.機油壓力不足，曲軸箱內機油飛濺不足30%
怠速時，發出連續不斷的聲響；轉速升高響聲也增高	1.氣門間隙過大40% 2.凸輪磨損，頂到挺桿時有跳動10% 3.氣門導管襯套磨損嚴重20%

二、柴油機異響與負荷的關系

柴油機的異響與負荷存在明顯關系，診斷時可采取逐缸斷火解除該汽缸負荷的方法進行試驗，通常采用有單缸斷火法、雙缸斷火法，分別解除一缸或兩缸的負荷，以鑒別異響與斷火汽缸負荷的關系。當某缸斷火時，異響減輕或消失。

1、異響發生的原因有：

（1）該缸活塞敲缸；

（2）連桿軸承松曠；

（3）氣門或氣門座燒蝕漏氣；

（4）活塞環漏氣；

（5）活塞銷斷裂。

2、當某缸斷火時，異響反而加重，或原來無異響，此時反而出現異響。原因有：

（1）活塞銷襯套松曠；

（2）活塞裙部錐度過大；

（3）活塞削卡環折斷活塞銷竄出；

（4）連桿螺栓松動或連桿軸瓦表面耐磨合金燒蝕；

（5）飛輪固定螺栓松動過甚。

3、當相鄰兩缸斷火時異響減輕或消失。發響的原因有：在兩缸之間的曲軸軸承配合間隙過大。

 表2  柴油機異響與負荷的關系

特征	產生異響原因及所占比例
單缸斷火，異響消失或減輕	1.活塞敲缸30% 2.連桿軸承松曠10% 3.活塞環漏氣10% 4.活塞銷折斷5%
單缸斷火，異響加重	1.活塞銷銅套松曠5% 2.活塞銷竄出10% 3.連桿軸承螺栓松動或軸瓦合金燒蝕40%
相鄰兩缸斷火，異響減輕或消失	1.曲軸主軸承松曠20% 2.軸承潤滑不良，機油粘度低，摩擦過熱使軸承燒毀20%

三、柴油機異響與溫度的關系

1、在柴油機溫度較低時存在異響，當溫度升高后異響顯著減輕甚至消失。產生異響的原因有：

（1）活塞與缸壁配合間隙過大；

（2）活塞因機油壓力過低而潤滑不良。

2、在柴油機溫度升高后存在異響，當溫度降低后異響顯著減輕或甚至消失。產生異響的原因有：

（1）燃燒室過熱引起的早燃；

（2）活塞裙部橢圓的長、短軸方向相反；

（3）活塞的橢圓度過小、活塞與缸壁之間的配合間隙過小；

（4）活塞變形；

（5）各活塞環與環槽之間的配合間隙過小。

 表3  柴油機異響與溫度的關系

特征	產生異響原因及所占比例
冷機時，響聲明顯，機溫升高后響聲減輕或消失	1.活塞與汽缸壁磨損間隙增大40% 2.活塞選材不符熱膨脹系數大10%
機溫上升后，響聲不減反而更明顯	1.活塞銷與銷孔配合松曠30% 2.機油壓力過低40%
低溫時不響，高溫時有異響	1.過熱引起早燃40%

四、柴油機異響與工作循環的關系

柴油機存在異響故障往往與柴油機的工作循環過程有明顯的關系，尤其是曲柄連桿機構和配氣機構存在異響與工作循環有明顯的關系。

1、對于四行程柴油機，由曲柄連桿機構存在故障引起的異響均會因柴油機作功一次而發響兩次；由配氣機構故障引起的異響均只回因柴油機作功一次而發響一次。由曲柄連桿機構故障引起異響的原因有：

（1）活塞與汽缸配合間隙過大使活塞敲擊氣缸壁；

（2）活塞銷與連桿襯套配合間隙過大而發出的敲擊聲；

（3）活塞碰擊氣缸蓋；

（4）連桿軸承配合間隙過大形成沖擊；

（5）活塞環或槽磨損嚴重形成漏氣；

（6）曲軸主軸承配合松曠形成撞擊；

（7）曲軸斷裂。

2、由配氣機構故障引起的異響其原因有：

（1）氣門間隙過大使搖臂與氣門腳形成碰擊；

（2）挺桿與其導孔間隙過大形成敲擊；

（3）凸輪軸輪廓磨損；

（4）氣門桿與其導管間隙過大；

（5）氣門彈簧折斷；

（6）凸輪軸正時齒輪破裂；

（7）氣門座圈松脫；

（8）氣門在導管中卡滯不能關閉。

若異響與柴油機的工作循環無關，則應根據其發響區域進行診斷。一般情況下，與工作循環無關的異響是柴油機的附件存在故障而引起的；如果是與工作循環無關的機件發出連續的金屬摩擦聲，一般是某些部件的旋轉件有故障，如發電機、冷卻水泵、空壓機等，可根據異響存在的部位進行判斷。

表4  柴油機異響與柴油機工作循環的關系

特征	產生異響原因及所占比例
曲軸每轉一圈發響一次	1.活塞敲擊缸壁20% 2.活塞銷敲擊聲10% 3.連桿軸承松曠30% 4.活塞環漏氣20%
曲軸每轉兩圈發響一次	1.氣門間隙過大40% 2.氣門導管襯套磨損嚴重10% 3.氣門彈簧折斷10%

五、柴油機異響與機體部位的關系

聲音是由于物體發生振動而產生的。所以，當柴油機產生異響時，必然會因為某些部件產生了一定程度的振動，根據振動的部位及特點，可以輔助診斷發生異響的原因。柴油機常見異響所引起的振動部件和區域可以按如附圖所示進行劃分，可分為4個區域(A- A、B- B、C- C、D- D)和兩個部位(正時齒輪蓋、機油加注口)。

A- A區域：

可以聽到燃燒室、主軸承和氣門等部位的異響。根據異響的特點可以輔助診斷活塞頂碰擊缸蓋、氣缸凸肩磨損過甚、氣門座圈松曠脫落、曲軸折斷以及主軸承配合間隙過大的敲擊聲等故障。

B- B區域：

在汽缸蓋的氣門室一側,可以聽察氣門搖臂組合件及氣門挺桿等部位， 如在氣門室對面，可輔助診斷活塞敲缸的汽缸和大致部位；在機油加注口處可以聽察并輔助判斷活塞銷異響、連桿軸承異響以及活塞環漏氣異響等故障。

C- C區域：

可以聽察凸輪軸襯套異響和正時齒輪的異響，可根據異響特點輔助診斷凸輪襯套配合松曠故障以及凸輪軸正時齒輪破裂或其固定螺母松動等故障。

D- D區域：

是在氣缸體與油底殼分開面的附近(凸輪軸的對面)，在此區域聽察可以輔助判明主軸承發響或曲軸斷裂等故障的大致部位。

正時鏈蓋區域：

是在柴油機的前端曲軸皮帶輪的后面，在此區域借助聽診器可以判斷曲軸正時鏈輪、凸輪軸正時鏈輪、機油泵及鏈條等原因引起的異響故障。

機油加注口：

是在氣門室蓋上面加注機油的位置，在此位置打開機油加注口蓋就可以明顯的聽到氣門的響聲，進而判斷異響的部位。

柴油機出現某些異響故障時，常常會伴隨出現其他故障現象。因此，這些伴同現象就成為輔助診斷異響原因的重要依據，如連桿軸瓦配合間隙過大則柴油機運轉時機油壓力降低，活塞與汽缸壁間隙過大會出現難啟動、功率下降、煙色發藍及冷卻液溫度升高等。

 

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