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汽车发动机曲柄连杆机构常见故障诊断与排除

2020-09-10李宽宽

看世界·学术上半月 2020年4期
关键词:发动机故障

李宽宽

摘要:曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构,当曲柄连杆机构出现故障时,将直接影响汽车运行,发动机的动力性和经济性下降、噪声增加、运行不平稳,甚至造成发动机不能启动和发动机报废等严重故障。

关键词:发动机;曲柄连杆;故障

一、气缸压力不足

气缸压力是指活塞到达压缩上止点时,气缸内压力的大小。气缸压力不足,就意味着气缸密封性降低,将使发动机功率下降,启动困难,若个别气缸压力不足会使发动机运转不稳定。

(一)故障原因

(1)活塞环的侧隙、开口端隙过大,或气环开口的迷宫路线变短,或活塞环的第一密封面磨损后,其密封性变差。(2)活塞与气缸磨损过大,可使气缸间隙增大,活塞在气缸内运动摇摆,从而影响活塞环与气缸的良好贴合密封。(3)因活塞环结胶、积炭而卡在活塞环槽内,使环的自身弹性不能发挥,从而失去了气环与气缸壁的第一密封面。(4)氣缸拉伤。当气缸拉伤之后,活塞环与气缸的密封被破坏,造成气缸压力低。(5)安装了不匹配的活塞。如有的发动机所选用的活塞顶部凹坑深度不一,用错后将影响气缸压力。(6)气缸垫冲坏,气门座圈松动,气门弹簧折断或弹力不足,气门与气门导管因积炭或间隙过小,可使气门上下运动受阻等,从而导致气门密封不严。(7)正时齿轮安装错误,齿轮键槽不正确,正时齿轮损坏或磨损过甚,凸轮轴正时齿轮上的轮毂与轮松动等,导致配气相位不正确。(8)使用了不匹配的气缸盖,如有的气缸盖燃烧室容积可能不同,若装错会影响气缸压力。(9)进排气门间隙调整不当,或与气门座密封不严,或测试气缸压力时操作不当。(10)装有减压装置的发动机,其减压装置的间隙调整不当,使气门关不严。

(二)故障检修

当前使用气缸压力表检测气缸压力的方法较多,可用测启动机电流和启动机电压检测气缸压力;另外,也可用胶管和压缩空气逐缸测量的方法。用气缸压力表检测气缸压力时,应使发动机处在正常热态下冷却液在85~95℃,润滑油温度在70~90℃时进行。同时,应拔掉发动机转速传感器。

二、连杆弯曲、扭曲和双重弯曲

连杆的弯曲、扭曲和双重弯曲变形将使活塞在气缸中歪斜,造成活塞与气缸、连杆轴承与连杆轴颈的偏磨。

(一)故障原因

发动机工作时,气缸内的气体压力始终作用在活塞顶上。由于气体压力的作用,使活塞与活塞销、活塞销与连杆小头衬套压紧,并通过连杆使连杆轴承与连杆轴颈、主轴承与主轴颈相互压紧,由于上述各传力机件都具有一定的质量,具有保持原有运动状态的趋势,即惯性力的作用,再加上发动机超负荷和爆燃等原因,使连杆弯曲、扭曲或双重弯曲。

(二)故障检修

连杆弯曲、扭曲变形的检测可在连杆检验器上进行。

检测时,如果三点规的三个测点都与检测平板接触,说明连杆不弯曲也不扭曲。如果上测点与平板接触,下面两测点与平板不接触,且与平板的间隙相等,或下面的两测点与平板接触,而上测点与平板不接触,则表明连杆纯弯曲;如果一个下测点与平板接触,上测点与平板间的间隙等于另一个下测点与平板间隙的一半,说明连杆是纯扭曲;否则,是弯扭并存。连杆的弯曲、扭曲变形,通常用连杆校正器的附设工具进行校正。当连杆弯扭并存时,一般先校正扭曲后校正弯曲。连杆经过弯、扭校正后,两端座孔轴心线的距离变化应不大于0.15 mm,否则会影响气缸的压缩比。

三、曲轴弯曲和扭转

(一)故障原因

(1)曲轴在修磨加工时,装卡定位不当,磨床本身精度不高。(2)发动机超负荷运转,连续“爆燃”,工作不平稳使各轴颈受力不均匀。(3)曲轴轴承和连杆轴承间隙过大,松紧不一,造成主轴颈中心不重合,运转时受冲击。(4)发动机发生轴承烧坏和抱住曲轴时,曲轴将出现弯曲和扭转。(5)曲轴轴向窜动过大或活塞连杆组重量不一,相差过大。(6)点火时间过早,或经常有1~2个火花塞工作不良,使发动机运转不平衡,曲轴受力不均匀。(7)曲轴的平衡被破坏,或曲轴连杆组以及飞轮的平衡被破坏;曲轴过多磨损和超细,强度、刚度不足,或由于装配不当而产生弯、扭变形。(8)曲轴材质不佳,或曲轴长期不合理放置造成变形。(9)汽车起步行驶时,放松离合器踏板动作过快,接合时不柔和。或用冲力启动发动机,使曲轴受到突然扭转。(10)行车中使用紧急制动或在发动机动力不足的情况下,用高挡低速勉强行驶。

(二)故障检修

曲轴弯曲变形后,其主轴颈的同轴度偏差增大。检验时,一般将曲轴的第一道和最后一道主轴颈搁置在检验平板的V型块上,将百分表头垂直地触及在中间一道主轴颈上(通常此道变形量最大),慢慢转动曲轴一圈,此时百分表指针所示的最大摆差,即为该轴颈对前后两主轴颈轴线的同轴度偏差,其偏差一般应不大于0.15 mm,否则应予校正,低于此限可结合磨削轴颈予以修正。

曲轴弯曲的校正通常采用冷压法和表面敲击法。

曲轴扭曲的检测时,可将曲轴置于检测平板的V型块上,然后将第一、六缸连杆轴颈转到水平位置,用百分表分别测量第一缸连杆轴颈和第六缸连杆轴颈至平板的距离,求得这同一方位上两个连杆轴颈的高度差。

曲轴轻微的扭转变形,可在曲轴磨床上磨削校正,大的扭转变形可用液压扳杆校正。

四、活塞裙部烧蚀

(一)故障原因

(1)冷却液不足或其他原因引起的发动机过热造成活塞过度膨胀,缩小了气缸的间隙(2)活塞与气缸的装配间隙过小,使油膜不能保存,结果出现干摩擦生热而导致烧蚀。(3)润滑油牌号不符或润滑油被汽油稀释,使气缸壁不能形成油膜,出现干摩擦或半干摩擦而生热,从而造成裙部烧蚀。(4)活塞质量不佳。裙部无椭圆或椭圆过小,致使活塞受热后,因活塞销座膨胀量大,出现反椭圆(活塞销轴方向加长),使活塞销轴线方向与气缸无间隙,或因加工、安装不当,使活塞与气缸的装配间隙过小。

(二)故障预防和检修

(1)汽车不能在缺冷却液、高温、大负荷的情况下长期运行。出车前,应检查润滑油数量和质量。(2)维修时应保证活塞与气缸的配缸间隙,选好活塞,活塞的圆度要符合规定。对全浮式活塞销座孔的加工,不能使其与销轴配合过紧。

五、活塞环槽磨损

(一)故障原因

(1)活塞环槽磨损比较严重的是第一、二道气环槽。因为活塞头部的热量是由活塞环传给气缸壁的,所以第一道气环受热最严重,若第一环槽得不到良好的散热,将使其裙部加速磨损。(2)在活塞工作时,环槽的上下侧面与活塞环产生冲击磨损,使配合间隙加大,密封性能变坏。环槽的磨损主要是下平面磨损。(3)气缸内壁在磨损成椭圆和锥形或因其他原因变形后,活塞环做往复运动时,形成时胀时缩的现象,加速了环槽的磨损。侧压力使活塞左右摆动,活塞环在槽内产生左右摩擦。(4)可燃混合气和点火提前角调整不当,均会导致燃烧不正常,使发动机受热时间长,温度增高,降低了活塞环岸的机械强度。(5)维修时清洁度不够,安装活塞环的工具制作或使用不当,气缸口台阶未进行修理,活塞顶和环槽内积炭等物未彻底清除等。(6)外界温差变化幅度大,而发动机未采取相应的保温或降温措施;在尘土和风沙大的地区对进气系统防尘工作不重视,即对空气滤清器的维护不及时。(7)不遵守发动机使用操作规程,启动后急于提高发动机转速,或起步后温度过高时又强制降温等。(8)活塞质量低劣,环槽及环岸加工粗糙,金相组织不佳。

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