淺談曲柄連桿的故障分析與拆裝問題

趙世來，王博洋，張治國

（華晨汽車工程研究院動力總成設計處，遼寧 沈陽 110141）

前言

曲柄連桿機構由活塞、活塞銷、連桿、曲軸、飛輪、TVD等零件組成，這些都屬于運動件，簡圖見圖 1。其作用是把熱能轉換成機械能，活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動；活塞上的氣壓力經連桿傳給曲軸，對外輸出功率。

圖1

下面分兩部分詳細介紹一下曲柄連桿的故障分析和拆裝問題。

1 曲柄連桿機構故障分析

1.1 活塞、活塞環、氣缸套磨損異常

故障現象

這些零件一旦發生異常磨損，最直接的體現是密封性下降，漏氣量增加，動力性、經濟性變差，起動困難；機油耗增加，使得缸內積碳增加，排氣管冒黑煙和冒藍煙。排放顆粒增多，影響到整機的排放指標。

圖2

活塞發生偏磨，并且磨損量大，見圖2；缸筒出現劃痕，見圖3。

圖3

故障分析

（1）零部件工作時間長，超出了工作年限，達到極限磨損量，這樣必須的更換零件。

（2）空氣濾清器和進氣管功能失效或密封不嚴，使得雜質進入氣缸內。保養時必須清洗干凈和及時更換空濾。

（3）溫度高，潤滑油變稀或失去潤滑功效，還有積碳過多。

（4）缸體變形量大，導致活塞與缸體匹配不當，可以采用壓板垳磨缸體。

1.2 拉缸

故障現象

活塞與氣缸受到機械刮傷時，嚴重破壞了密封性，漏氣量增大，出現竄機油現象，一旦發生這種現象，活塞會卡死在缸體內，發動機會熄火，再次啟動時，無法啟動。

圖4

故障分析

（1）嚴重缺水或冷卻不好，引起溫度升高，活塞膨脹量大。

（2）氣缸間隙過大。正確選配缸套和活塞。

（3）活塞環工作間隙小，積碳增多，環局部卡死折斷，需更換新件。

（4）活塞銷卡簧脫落，或折斷，活塞銷外竄。

1.3 曲軸磨損、刮傷及彎曲、折斷

故障現象

曲軸軸頸磨損、刮傷及彎曲、折斷。

故障分析

（1）潤滑油中有雜質，或長時間超負荷運轉，會使曲軸磨損嚴重。

（2）燒瓦、抱軸等問題會引起軸頸刮傷。

（3）主軸瓦間隙過大會導致曲軸彎曲。

（4）抱軸容易導致斷軸，折斷大多發生在軸柄與軸頸連接處。

1.4 活塞敲缸

故障現象

（1）發動機怠速時，在缸孔的上部發出清晰的“嗒嗒嗒”敲擊聲。

（2）冷車時，響聲明顯，熱車時響聲減弱或消失。故障分析

（1）用聽診器在缸體上部聽，聲響明顯。響聲在冷車時明顯，熱車時減弱或消失。

該缸“斷火”后，響聲減弱或消失，表明是該缸活塞響聲。為進一步證明某缸敲缸，可向懷疑發響的氣缸內注入少量機油，使機油附于氣缸壁和活塞之間，再起動發動機察聽。若敲擊聲減輕或消失，但運轉短時間后又出現，則判斷是該缸活塞敲缸響，這是由于活塞與氣缸壁間隙過大所致。

（2）活塞銷與連桿襯套裝配過緊。

（3）活塞頂碰到氣缸襯墊。

（4）連桿變形。

1.5 連桿瓦響

故障現象

（1）在突然加速時，有明顯連續“鐺鐺”敲擊聲。

（2）響聲在怠速時較小，中速時較為明顯。

故障分析

（1）連桿軸瓦蓋的固定螺栓松動或折斷。

（2）軸瓦合金燒毀或脫落。

（3）連桿軸承瓦與軸頸磨損過甚，而使徑向間隙過大。

（4）軸頸失圓，使軸與軸瓦間接觸不良而造成的早期損壞。

（5）軸瓦接觸面積太小，單位面積上壓力過大。

（6）機油壓力太低或機油變質。

1.6 活塞銷響

故障現象

（1）怠速和中速時響聲比較明顯、清脆，呈現節奏的“嗒、嗒”聲。

（2）發動機的轉速變化時，響聲的也隨著變化。

（3）發動機溫度升高后，響聲不減弱。

（4）該缸“斷火”后，響聲減弱或消失；恢復該缸工作時的瞬間，會出現明顯的響聲或連續兩個響聲。

故障分析

抖動節氣門試驗：發動機怠速運轉，然后由怠速向低速急抖節氣門，響聲能隨轉速的變化而變化。每抖一次節氣門，如能聽到清脆而連貫的“嗒、嗒、嗒”的響聲，則有可能是活塞銷響。

斷火試驗：將發動機穩定在響聲較強的轉速上，逐缸進行斷火試驗。當某缸斷火后響聲明顯減弱或消失，在復火的瞬間又能立即出現或連續出現兩個響聲，則可斷定為此缸活塞銷響。如果響聲嚴重，并且轉速越高，響聲越大，此時在較大的轉速下進行斷火試驗，往往響聲不消失且變得雜亂，這一般是由于配合間隙增大的緣故。

以上兩種方法如能配合使用，即在抖動節氣門的同時，反復進行斷火試驗，響聲會被聽得更清楚

1.7 活塞環響

故障現象

活塞環響會發出鈍啞的啪、啪、啪聲，轉速升高后，聲音加大，且逐漸變成雜碎的聲音，響聲類似敲缸的聲音，在機油口查聽明顯，單缸斷缸后響聲減弱。

故障分析

（1）單缸斷火試驗，響聲減小，但是還是存在。用聽診器在火花塞上聽，如果環已經折斷了，會聽見唰、唰的摩擦聲音。

（2）發動機溫度降低時，發出嘣、嘣、嘣的響聲，在機油口處不時的冒藍煙，變換轉速時，其響聲隨之減小，發動機溫度升高后，其響聲逐漸減少或消失，做斷火試驗時，響聲消失，再次啟動時，聲音又出現即可判斷為漏氣產生的聲音，主要是環與缸體的漏光度大，環在環槽內卡死或已拉缸。發動機溫度升高，有明顯的竄氣響聲，在斷火試驗，竄氣減弱，機油口處有明顯竄氣現象，主要是開口間隙增大，彈力減小引起的。

2 曲柄連桿機構拆裝問題

2.1 拆卸

（1）清除外部灰塵后才允許進行拆卸，抽出活塞連桿前，缸套上部的積碳必須清理干凈，以避免積碳顆粒損壞活塞和活塞環。

（2）取活塞連桿組件時，用橡膠棒直接推出，活塞連桿抽出后，立即把連桿蓋、瓦、連桿螺栓安裝復位。

（3）所有活塞連桿抽完后，將活塞連桿總成分解，拆下活塞、連桿、連桿瓦、活塞銷和活塞環，清理表面的積碳和油污，每個缸的每種零件單獨放入自封塑料袋內，并做好標記。

（4）在拆卸活塞環時，標記好開口在活塞的位置。

（5）在用飛輪拉出器拆卸飛輪時，擰緊拉出器的兩個螺栓要交替進行，忌諱用手錘硬敲。

2.2 安裝

（1）裝配前，檢查清潔度是否符合要求，是否滿足圖紙要求，檢查裝配間隙，對于不符合技術要求的零件必須更換。

（2）用潔凈機油潤滑曲軸主軸頸后將曲軸安裝到缸體上。

（3）安裝主軸承蓋到缸體上，用機油潤滑主軸承蓋螺栓，并用手預緊。

（4）在安裝活塞連桿時，如果是過盈連接，則是通過壓裝機，壓緊活塞銷，如果是間隙配合，利用活塞銷把活塞和連桿連接在一起，銷兩端靠卡簧限位。

（5）安裝活塞環時，不要刮傷活塞和折斷活塞環，先裝第二道氣環，再裝第一道油環，最后裝油環，環的上平面有“top”標識，標識表示此面朝上，如果油環是螺旋撐簧油環，三個環的開口要相隔120°，見圖5。如果油環是鋼帶組合油環，見圖6。

圖5

圖6

（7）活塞連桿再裝入氣缸前，應在活塞和缸孔表面涂一層潤滑油，在確定好還口后

（8）將連桿導向保護套管插入連桿螺栓孔中，引導連桿，防止與曲軸相撞。

（9）注意活塞頂部箭頭指向發動機的前端。

3 結論

本文首先簡單的介紹一下活塞連桿系統的組成，詳細的介紹了失效故障現象后，對故障進行詳細分析；最后又介紹了拆卸方法。這些都是經驗數據的積累，希望今后對大家有所幫助。

[1] 魏成輝.平面連桿結構綜合的改進混動方法[J]機械科學與技術,2005.24

[2] 吳兆漢.車輛發動機設計.國防工業出版社.1982.6

[3] 李春城.汽車發動機曲柄連桿結構和配氣機構的檢查和調整[J].汽車技術,1982.1.