柴油機(jī)發(fā)出噪雜聲和振動的原因分析

龔厚寬

往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的組成部分主要有曲柄連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體和氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動裝置等。

氣缸是一個(gè)圓筒形金屬機(jī)件。密封的氣缸是實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動力的源地。各個(gè)裝有氣缸套的氣缸安裝在機(jī)體里，它的頂端用氣缸蓋封閉著。活塞可在氣缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，并從氣缸下部封閉氣缸，從而形成容積作規(guī)律變化的密封空間。燃料在此空間內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)鈩恿ν苿踊钊\(yùn)動。活塞的往復(fù)運(yùn)動經(jīng)過連桿推動曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，曲軸再從飛輪端將動力輸出。由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)傳遞動力的主要部分。

活塞組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷等組成。活塞呈圓柱形，上面裝有活塞環(huán)，借以在活塞往復(fù)運(yùn)動時(shí)密閉氣缸。上面的幾道活塞環(huán)稱為氣環(huán)，用來封閉氣缸，防止氣缸內(nèi)的氣體漏泄，下面的環(huán)稱為油環(huán)，用來將氣缸壁上的多余的潤滑油刮下，防止?jié)櫥透Z入氣缸。活塞銷呈圓筒形，它穿入活塞上的銷孔和連桿小頭中，將活塞和連桿聯(lián)接起來。連桿大頭端分成兩半，由連桿螺釘聯(lián)接起來，它與曲軸的曲柄銷相連。連桿工作時(shí)，連桿小頭端隨活塞作往復(fù)運(yùn)動，連桿大頭端隨曲柄銷繞曲軸軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，連桿大小頭間的桿身作復(fù)雜的搖擺運(yùn)動。

曲軸的作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將膨脹行程所作的功，通過安裝在曲軸后端上的飛輪傳遞出去。飛輪能儲存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲軸旋轉(zhuǎn)均勻。為了平衡慣性力和減輕內(nèi)燃機(jī)的振動，在曲軸的曲柄上還適當(dāng)裝置平衡質(zhì)量。

氣缸蓋中有進(jìn)氣道和排氣道，內(nèi)裝進(jìn)、排氣門。新鮮充量（即空氣或空氣與燃料的可燃混合氣）經(jīng)空氣濾清器、進(jìn)氣管、進(jìn)氣道和進(jìn)氣門充入氣缸。膨脹后的燃?xì)饨?jīng)排氣門、排氣道和排氣管，最后經(jīng)排氣消聲器排入大氣。進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉是由凸輪軸上的進(jìn)、排氣凸輪，通過挺柱、推桿、搖臂和氣門彈簧等傳動件分別加以控制的，這一套機(jī)件稱為內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu)。通常由空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管和排氣消聲器組成進(jìn)排氣系統(tǒng)。

為了向氣缸內(nèi)供入燃料，內(nèi)燃機(jī)均設(shè)有供油系統(tǒng)。汽油機(jī)通過安裝在進(jìn)氣管入口端的化油器將空氣與汽油按一定比例（空燃比）混合，然后經(jīng)進(jìn)氣管供入氣缸，由汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)控制的電火花定時(shí)點(diǎn)燃。柴油機(jī)的燃油則通過柴油機(jī)噴油系統(tǒng)噴入燃燒室，在高溫高壓下自行著火燃燒。

內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的燃料燃燒使活塞、氣缸套、氣缸蓋和氣門等零件受熱，溫度升高。為了保證內(nèi)燃機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，上述零件必須在許可的溫度下工作，不致因過熱而損壞，所以必須備有冷卻系統(tǒng)。

柴油機(jī)作為機(jī)車、船舶等常用機(jī)械的動力設(shè)備，其動力性和可靠性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文對柴油機(jī)進(jìn)行了動力學(xué)分析，指出了引起缸蓋、機(jī)體振動的動力來源，并指出了振動的產(chǎn)生機(jī)理及影響振動的因素：

一、燃油系統(tǒng)

（1）噴油提前角過大或過小。噴油提前角過大，柴油機(jī)工作粗暴，汽缸發(fā)出有節(jié)奏而清脆的金屬敲擊聲，噴油提前角過小，即噴油時(shí)間太遲，汽缸發(fā)出低沉的敲擊聲。

（2）個(gè)別噴油泵不工作。當(dāng)柱塞卡死，彈簧折斷，高壓油泵則發(fā)出嘈雜聲、或柴油機(jī)發(fā)出不正常的聲音及振動。

（3）個(gè)別噴油器不工作。當(dāng)噴油器調(diào)壓彈簧折斷、針閥卡死，噴孔堵塞等會造成噴油器不工作，若是針閥卡死或噴孔堵塞，則高壓油泵發(fā)出嘈雜聲，同時(shí)柴油機(jī)也會造成不正常的振動。

二、配氣機(jī)構(gòu)

（1）氣閥間隙過大，搖臂與氣閥桿頭發(fā)生撞擊會發(fā)生輕微而有節(jié)奏的撞擊聲，間隙過小，閥桿受熱后膨脹伸長并與活塞頂部撞擊，發(fā)出清脆的金屬撞擊聲。

（2）排氣閥面燒壞。

閥面燒壞后，會發(fā)出有規(guī)則的“嘶嘶”聲，且使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速降低，排出黑煙增多。

三、機(jī)械方面

（1）活塞與汽缸間隙過大，初起動時(shí)會沿整個(gè)汽缸長度上發(fā)出有節(jié)奏的敲擊聲隨著汽缸溫度升高敲擊聲減小，停止該缸噴油后，汽缸仍有較微弱的敲擊聲。

（2）活塞環(huán)失去彈力或咬死。若活塞環(huán)失去彈力時(shí)，當(dāng)停止該缸噴油時(shí)會發(fā)出“喝喝”的聲音，要是活塞環(huán)咬死與槽內(nèi)，會發(fā)出較大的敲擊聲。

（3）活塞銷與襯套間隙過大。活塞銷與襯套間隙過大，則是在汽缸中部發(fā)出有節(jié)奏的敲擊金屬的“咯咯”之聲，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更會顯著。

（4）活塞銷襯套燒壞。活塞銷襯套燒壞也會發(fā)出“吱吱”聲。

（5）曲柄銷與連桿軸承間隙過大。曲柄銷與連桿軸承間隙過大時(shí)，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，曲軸箱檢查孔蓋板處可聽到“噠噠”聲，在全速全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)突然改變低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，此響聲就會變得更加沉重而有力，另外連桿軸承間隙過大，在柴油機(jī)初起動時(shí)，響聲也較大，因這時(shí)溫度較低軸承松動、間隙更加明顯，隨著柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，各部分溫度逐漸增加，響聲也就漸漸變小。

（6）連桿軸承燒壞。連桿軸承燒壞發(fā)出異響。

（7）滾柱形主軸承的滾柱過緊或過松。滾柱軸承間隙過小在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)出“喳喳”聲。

特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，此響聲更為尖銳，滾柱軸承間隙過大，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出“咯咯”的響聲，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲更為顯著，對于滾柱軸承間隙過小，只要運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)響聲能逐步減小，則可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如響聲逐步增大則應(yīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

（8）曲柄銷的橢圓度過大。曲柄銷的橢圓度過大，汽缸會發(fā)出清脆而有節(jié)奏的金屬敲擊聲，如減少該缸的供油量仍發(fā)出同樣的敲擊聲，則應(yīng)拆出活塞連桿進(jìn)行檢查，如橢圓度超過極限，應(yīng)予更換或修理。

（9）定時(shí)齒輪間隙過大或過小。定時(shí)齒輪間隙過大，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會發(fā)出“咯咯”聲且在低速時(shí)聲音更明顯，若間隙過小，則運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出“喳喳”聲，在高速時(shí)聲音增大。

（10）汽缸蓋漏氣。由于汽缸蓋固緊螺母未固緊或回松，以及汽缸蓋墊片損壞都會產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。在漏氣時(shí)，在汽缸蓋與汽缸頂之間可以聽到漏氣的“嘶嘶”聲，如發(fā)生漏氣現(xiàn)象時(shí)，可采取固緊螺母的方法予以消除。如擰緊螺母后仍有漏氣，則應(yīng)更換墊片。

（11）螺母不緊。機(jī)座固緊螺栓未固緊或螺母松動，柴油機(jī)發(fā)生振動應(yīng)及時(shí)把螺母固緊。

不同的聲響其產(chǎn)生原因一般來說是不同的，因此根據(jù)響聲的大小音調(diào)的特征發(fā)出的部位、振動的程度以及產(chǎn)生音響時(shí)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷溫度）的大小等情況掌握其規(guī)律，以便發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除。

（作者單位：桂林船舶檢驗(yàn)局）