淺析汽車發動機異響的排查維修方法

吳善元，程雙安，葛偉廷，張松鶴，陳政弘，汪記偉

（1.寧波吉利羅佑發動機零部件有限公司，浙江 寧波 315336；2.浙江吉利動力總成有限公司，浙江 寧波 315800）

1 引言

發動機可以說是一輛車所有零部件里面最精密最復雜的一部分，一款發動機經過一輪輪臺架耐久試驗、冷熱沖擊試驗、整車三高試驗，方可量產，量產后的發動機再經過重重檢測檢驗再測試才能出售，輕易不會產生什么故障，但是一旦異常往往問題都不簡單。任何故障發生前期或多或少都會有一些明顯或不明顯的癥狀，如同人類病倒之前都有生病先兆，只要我們善于總結這些病理先兆，敏銳洞察異常原因，方可避免發動機故障停機。發動機是將自然界某種能量直接轉換為機械能并拖動某些機械進行工作的機器，將熱能轉換為機械能的發動機[1]。四沖程汽油機經過進氣行程、壓縮行程、燃燒做功行程、排氣四個行程，完成一個工作循環。汽車在行駛過程中，發動機將往復不停地做此循環。在工作過程中由于機械運動零部件之間會有摩擦，所以發動機會存在正常的、規則的工作噪音。當噪音幅度變大或無規律時，該類響聲就可以稱為發動機異響。只要我們善于掌握這些異常的規律后，我們就會發現，其實常見的發動機異響就那么幾類，而且各自具有各自的特點。

2 汽車發動機異響常見的故障和排除診斷方法

2.1 故障1連桿活塞組件-活塞銷的配合間隙

活塞連桿組將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，同時將作用于活塞上的力轉變為曲軸對外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動，活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿[1]（如圖 1）。當活塞銷與活塞的間隙或活塞銷與連桿的間隙因為磨損變大，就會導致活塞運動過程中在上止點和下止點換向時因為外力的沖擊產生異響。活塞銷異響在怠速時響動明顯，可通過斷高壓火的方法挨個缸判斷是否異常。如果不及時發現并排除，磨損間隙會越來越大，導致嚴重的機械故障。

2.2 故障2活塞敲缸

活塞敲缸時當活塞越過上止點時側壓力的作用方向改變，會使活塞敲擊氣缸壁面發出噪音[1]。表現的現象是金屬與金屬之間的敲擊聲，頻率固定聲音清脆。一般受溫度影響比較明顯，發動機怠速時噪音強烈；冷態時明顯，機溫升高后逐漸減弱或消失，發動機無負荷運轉高速時聲響大，中速不易聽出，氣缸斷火或注入少量機油后，響聲會減輕或消失[2]。活塞裙部為橢圓形結構，與氣缸壁之間的冷態裝配間隙便可減少，使之不產生冷“敲缸”現象[1]。

2.2.1 活塞敲缸故障的原因

（1）氣缸磨損嚴重造成活塞與氣缸配合間隙過大；

（2）活塞與氣缸裝配時，配合間隙過大（如圖2）；

（3）活塞方向裝反；

（4）活塞與活塞銷配合過緊；

（5）連桿軸承配合間隙過小。

圖2 活塞結構剖視圖

2.2.2 發動機活塞敲缸造成異響故障的診斷方法

（1）檢查不同的發動機溫度下響聲的變化；

（2）斷火檢查；

（3）加機油診斷；

（4）聽診。

2.3 故障3氣門異響

氣門位于汽車發動機中心部位，就類似心臟的瓣膜開閉動作，當發動機怠速時發出有規律的“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”（從氣門組件位置）的響聲；隨著轉速增加，響聲“嗒、嗒、嗒”或“啪、啪、啪”頻率隨之增加，一般都是氣門出現了問題，氣門異響一般有以下幾個原因：

2.3.1 機油量過大或過少

因為機油量直接影響到機油的壓力，機油壓力與設計的參數不同，將影響氣門挺桿對氣門的相應性，不能及時準確地打開氣門，造成異響。

2.3.2 氣門導管異常磨損，間隙增加

氣門與氣門導管之間靠油膜建立密封層，若氣門與氣門導管之前異常磨損，勢必氣門在運功過程中受力不均，更甚者產生漏氣積碳現象，這種故障必須打開發動機，拆解氣門組件（如圖3）才能排查故障。

圖3 氣門組件

2.3.3 氣門彈簧異響

當氣門彈簧長時間并圈，氣門彈簧可能產生斷裂風險（如圖3），氣門彈簧仍然在氣門組件中工作，但是不能完全密封燃燒室，產生漏氣，從而產生異響。

2.3.4 滾子搖臂與液壓挺桿錯位

在冷啟動過程中或工況突變過程中，滾子搖臂和液壓挺桿可能出現錯誤，導致其中一個氣門失效，機械異響。

2.3.5 積碳嚴重

由于異常工況導致氣門錐面積碳嚴重，導致氣門無法正常關閉，且氣門與活塞的相對間隙與行程發生位移，從而導致漏氣聲或氣門與活塞磕碰的金屬敲擊聲。

2.4 故障4軸瓦異響

在發動機這個一直在摩擦運動的機構中，曲軸一直處于高速轉動狀態，且與缸體、連桿之間靠特殊材料的軸瓦配合著摩擦副，同時在良好的機油潤滑的條件下良好生存，若機油溫度過高或過低，導致軸瓦異常磨損，導致燒瓦現象從而異響。如果機油中的雜質被帶入軸瓦摩擦副中，可使軸瓦異常接觸，導致異響，嚴重導致軸瓦抱死。判斷曲軸瓦異響，可以使車輛在載重或大坡上進行大負荷起步試驗，如果異響明顯就是由于曲軸瓦異常導致的故障。連桿瓦異響在空擋高轉速下聲音明顯，可以在空擋狀態下踩油門聽診。

2.5 故障5正時系統異響

正時系統（如圖 4）不管在任何工況下都處于一種張緊的狀態，從而可以保證正時鏈條與各齒輪總能處于正常嚙合。而使正時系統時刻緊張的機構就是張緊器（如圖 4）。為了防止鏈條振動，緊鏈器裝置中都設有導鏈板和張緊器裝置[1]。而張緊器則依靠發動機主油道中機油壓力進行工作。當潤滑系統故障，機油壓力異常時，就會導致緊鏈器工作異常，正時鏈條間隙過大，產生噪音。當導鏈板出現異常磨損，鏈條系統走向錯誤，齒輪與鏈條嚙合偏移也可能出現異響或跳齒的風險，出現這種故障一定要及時檢修，若正時系統故障導致異響，最終引發的鏈條跳牙，會嚴重發動機故障，甚至車毀人亡。

圖4 正時系統結構

3 發動機異響的現代化維修

汽車發動機在國內發展已有規模，所以發動機技術也有所沉淀，發動機所表現的故障現象都大同小異，有時候我們只需要留意其中的一些常見現象方可大致判斷故障的主要原因，但每種故障也都千絲萬縷，各有聯系，我們需要具體問題具體分析。發動機維修就像給人看病治療，老中醫看病講究“望、聞、聽、切”，而在現代化車輛維修中，也講究對癥下藥，“望”就是察看發動機外觀及其內部結構；“聞”是聞汽車尾氣味；“聽”是聆聽發動機運行時發出的聲響；“切”是找原因和把脈。通過歸納總結，我們將從以下幾個方面具體闡述各種表現與發動機異響故障的關系。

3.1 異響與轉速的關系

發動機是一個運行的零部件，異響現象肯定是出現在轉動狀態，且每種狀態的表現方式是各不相同。

怠速異響或低轉速異響，發響的原因有，氣門與氣門導管之間磨損，間隙過大，沒有建立起油膜密封；配氣凸輪軸桃心處有異物導致凸輪軸與滾子搖臂或挺桿異常摩擦導致異響；正時鏈條長時間被拉長或磨損，怠速初期張緊器中機油暫時沒有足夠油壓，導致正時系統顫動，特別是在怠速階段尤為明顯；

而當提高轉速后，異響消失，主要原因可能是因為活塞與氣缸壁之間間隙過大，活塞與氣缸相互干涉碰撞；活塞銷裝配過緊或連桿軸承裝配過緊引起的異響。

3.2 異響與負荷的關系

以四缸發動機為例，排查負荷與發動機異響有關，可以采用斷火排除法，比如一三缸斷火，二四缸工作，觀察異響是否有變化，二四缸斷火，一三缸工作，觀察異響有何變化，通過使用排除法可以鎖定哪缸負荷與異響有關系。

3.3 異響與溫度的關系

有些情況，發動機異響會隨發動機溫度升高而減弱，現象減輕或消失，如活塞與缸壁間隙過大而敲缸故障等；而另一些發動機異響，則會隨發動機溫度的升高而嚴重，或低溫時不響，而機溫升高后出現聲響，如活塞不正常變形與活塞圓度過小及活塞與缸壁間隙過小發響等，這類發動機異響特性主要是由于發動機機油溫度變化而導致機件配合間隙與變形程度、機油粘度、發動機內部潤滑條件、汽油燃燒狀況的變化起的[2]。

3.4 異響與工作循環的關系

在發動機運行過程中，曲柄連桿機構引起的響聲與工作循環有關時，均為火花塞跳火一次就發響兩次，如活塞銷敲擊聲、連桿軸承松曠響等；配氣機構引起的響聲與工作循環有關時，均為火花塞跳火一次就發響一次，如氣門響、氣門彈簧折斷響、凸輪軸正時齒輪異響等。

3.5 異響與發動機部位的關系

每個零部件在周期性運動過程中必然會產生一定量的振動異響，而每一種零部件的振動頻率都各不相同，我們只需要了解這個振動異響的頻率階次，我們將可以初步判斷出發動機故障異響的主要部位在哪里。常見異響所引起的振動部件和區域如表1所示，可分為四個區域（A-A、B-B、C-C、D-D）。

表1 發動機異響聽察區域劃分表

4 結論

總之，發動機異響的故障一般是有依據可言，根據常見的故障現象可快速排查出故障原因。只有當我們熟悉了發動機正常運轉的基本原理，和熟知正常的裝配過程，充分了解正常發動機運行時的聲音，那反過來，若出現異常的聲音，我們將馬上能判別此發動機故障點所在。準確判斷發動機異響是一個比較復雜，比較系統的工程，因發動機運行的工況各式各樣，故障原因也可能錯綜復雜，導致現象可能千絲萬縷。但發動機異響汽車產生故障的前奏，機械性的故障都有異響的前兆，因此正確、及時地判斷異響，可預防故障的產生或減小故障的嚴重性，有利于提高汽車的安全性、可靠性和經濟性。