汽車發(fā)電機(jī)皮帶組件故障診斷經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)滴

何 琨,張 斌

(黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院 交通學(xué)院，湖北 黃岡 438002)

1 汽車發(fā)電機(jī)皮帶組件異響的故障特征及診斷方法

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶一般有兩類，一類是主要用于驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、平衡軸等部分的同步帶(正時(shí)皮帶)，另一類是用于驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)附件的摩擦帶，通常稱作發(fā)電機(jī)皮帶。汽車發(fā)電機(jī)皮帶組件主要由皮帶、漲緊輪和張緊器等組成，主要用于驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)電機(jī)、水泵、空調(diào)壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)向助力泵等重要部件。該套組件失效會(huì)直接影響到汽車發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)散熱、空調(diào)制冷、轉(zhuǎn)向性能，甚至?xí)?dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸。該套組件在達(dá)到其使用壽命或失效前通常都會(huì)發(fā)出異響，其異響一般有皮帶打滑響、漲緊輪軸承響和張緊器響。幾種常見的異響故障特征和具體診斷方法如下：

(1)皮帶打滑響：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中能聽到有皮帶在皮帶輪上滑動(dòng)摩擦的“嘰嘰”響聲，開關(guān)空調(diào)或突然改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)聲音變化更明顯，有時(shí)會(huì)伴隨有充電指示燈點(diǎn)亮，且通常冷車比熱車時(shí)更明顯，往皮帶上澆水后異響會(huì)略有好轉(zhuǎn)。

(2)漲緊輪軸承響：由于軸承磨損超出公差范圍或軸承潤滑劑(潤滑脂)失效或流失造成軸承內(nèi)、外圈和滾珠間產(chǎn)生尖銳的金屬摩擦“嘰嘰”聲，開關(guān)空調(diào)或突然改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)聲音變化不明顯，可用聽診器縮小故障范圍和查找故障部位，通常冷車比熱車更明顯。

(3)張緊器響：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷發(fā)生改變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)附件皮帶被拉伸或收縮，此時(shí)張緊器通過改變漲緊輪的位置來保證皮帶的張緊力。張緊器因工作頻率高，其機(jī)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損失時(shí)會(huì)使張緊力下降并產(chǎn)生異響，有時(shí)是發(fā)出“咯咯咯”響聲，有時(shí)是發(fā)出“噠噠噠”的響聲，開關(guān)空調(diào)或突然改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)聲音變化更明顯，若用撬棍頂住漲緊輪搖臂時(shí)響聲變小或消失，此類響聲通常對(duì)溫度變化不敏感。

2 典型故障案例

本文通過上汽榮威350 15S4U發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)皮帶及其張緊裝置失效的兩個(gè)典型故障案例來進(jìn)行分析。

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

一輛2012款榮威350S轎車裝用15S4U發(fā)動(dòng)機(jī)，行駛到9.5萬公里時(shí)，車輛起步、急加速或減速(收油門)時(shí)都會(huì)聽到從車輛前部傳來的“嘰嘰吱吱”響聲，勻速行駛時(shí)響聲不會(huì)出現(xiàn)，開空調(diào)時(shí)會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)艙傳出有節(jié)奏的“噠噠噠”聲音。

2.1.2 故障原因分析

根據(jù)客戶描述的情況，在行駛中出現(xiàn)異響，改變車速時(shí)出現(xiàn)“嘰嘰吱吱”聲，勻速行駛響聲消失通常是底盤部分或發(fā)動(dòng)機(jī)支承等部分產(chǎn)生的。對(duì)于開空調(diào)時(shí)產(chǎn)生的“噠噠噠”聲音可能是空調(diào)壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)的附件上產(chǎn)生的。

2.1.3 故障診斷與排除

試車檢查故障現(xiàn)象，經(jīng)驗(yàn)證，該車故障現(xiàn)象如客戶描述情況一致，初步判斷是發(fā)動(dòng)機(jī)艙或底盤部分的機(jī)械故障。

打開發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，原地急加速時(shí)能偶爾聽到發(fā)出的“嘰嘰吱吱”聲音，從這個(gè)現(xiàn)象來看，基本鎖定故障點(diǎn)是在發(fā)動(dòng)機(jī)附件上(排除底盤部件故障的可能)。

檢查發(fā)動(dòng)機(jī)支承座、發(fā)電機(jī)皮帶及漲緊輪的外觀，無明顯異常，皮帶無明顯老化、磨損和松動(dòng)現(xiàn)象。

兩名維修工配合，一人駕駛汽車，另一人站在右前輪一側(cè)觀察，發(fā)現(xiàn)車輛在起步瞬間皮帶張緊器被壓縮，且聲音正是在張緊器被壓縮瞬間發(fā)出的。用聽診器檢測車輛起步瞬間的異響來源，經(jīng)驗(yàn)證，異響果然來自皮帶張緊器。

由于該車漲緊輪和張緊器是制成一體的，沒有單獨(dú)的張緊器可供購買，因此只能更換漲緊輪總成。更換一套新的皮帶漲緊輪、張緊器總成后再次試車，故障排除。

2.1.4 故障總結(jié)

該車發(fā)動(dòng)機(jī)附件皮帶周圍一共有7個(gè)帶輪，它們分別是曲軸皮帶輪、空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪、轉(zhuǎn)向助力泵皮帶輪、水泵皮帶輪、發(fā)電機(jī)皮帶輪、漲緊輪和惰輪(過橋輪)，其安裝位置如圖1所示。

圖1 皮帶輪安裝位置

發(fā)動(dòng)機(jī)在急加速或減速瞬間能清楚地看到皮帶被拉伸或收縮，該過程中漲緊輪發(fā)生了位移，由此看出該張緊器的工作頻率非常高，且工作環(huán)境的溫度高，易產(chǎn)生疲勞損壞，會(huì)造成皮帶張緊力不夠，引起皮帶打滑響和張緊器自身發(fā)出異響等癥狀。

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

一輛2012款榮威350S轎車，行駛里程10萬公里，車輛在行駛途中儀表盤上的充電指示燈突然點(diǎn)亮，同時(shí)出現(xiàn)轉(zhuǎn)向沉重。車主將車及時(shí)停放至路邊，打開發(fā)動(dòng)機(jī)艙檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)皮帶已被撕開并斷裂。

2.2.2 故障原因分析

充電指示燈點(diǎn)亮和轉(zhuǎn)向變沉重是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)皮帶斷裂后使發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)向助力泵因失去動(dòng)力而停止工作引起的。皮帶斷裂的原因一般有4種：①發(fā)電機(jī)皮帶問題；②帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有異物(樹枝、石頭等)；③帶輪變形或損傷；④帶輪漲緊輪、惰輪等軸承卡滯。

2.2.3 故障診斷與排除

到現(xiàn)場對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的狀況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)皮帶已經(jīng)被嚴(yán)重?fù)p壞，皮帶中的鋼絲、尼龍繩也已斷裂并纏繞在帶輪周圍的附件上，如圖 2所示。該車發(fā)動(dòng)機(jī)附件皮帶周圍一共有7個(gè)帶輪，即發(fā)電機(jī)皮帶輪、水泵皮帶輪、空調(diào)壓縮機(jī)皮帶輪、轉(zhuǎn)向助力泵皮帶輪、曲軸皮帶輪、漲緊輪和惰輪。如果在沒有安裝發(fā)電機(jī)皮帶的情況下強(qiáng)行驅(qū)車行駛會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過熱(因水泵停止工作)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)因溫度過高而損壞(有燒壞汽缸墊甚至發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸的風(fēng)險(xiǎn))。于是，等發(fā)動(dòng)機(jī)原地降溫，再另外備好4 L冷卻液，將車輛每開2 km～3 km就停車降溫，待水溫表顯示溫度降低后繼續(xù)行駛2 km～3 km，連續(xù)幾個(gè)回合將車輛開至修理廠車間內(nèi)。

圖2 皮帶損壞 圖3 皮帶起毛邊 圖4 損壞的漲緊輪

經(jīng)詢問得知，該車是3個(gè)月前做了一次發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)，并更換了發(fā)電機(jī)皮帶和漲緊輪，在更換發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油時(shí)不慎將機(jī)油傾瀉到了新安裝的皮帶上，皮帶受到了機(jī)油的浸泡。修理廠隨即對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)的所有帶輪和漲緊輪進(jìn)行就車檢查，未發(fā)現(xiàn)異物、帶輪變形等情況，于是斷定該皮帶斷裂是因?yàn)闄C(jī)油對(duì)皮帶的腐蝕作用引起的。

修理廠給客戶車免費(fèi)更換了一根新的發(fā)電機(jī)皮帶后試車，故障現(xiàn)象消失。第二次更換皮帶的兩周后，客戶在清理發(fā)動(dòng)機(jī)艙時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)皮帶又出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p壞，當(dāng)時(shí)皮帶已有一半的部分被撕裂起毛，如圖 3所示。由于這已是發(fā)電機(jī)皮帶問題造成的第二次返修，而且都是在更換發(fā)電機(jī)皮帶和漲緊輪后出現(xiàn)的問題，修理廠決定再次拆檢發(fā)電機(jī)皮帶和漲緊輪，并對(duì)所有帶輪和惰輪進(jìn)行全面檢查。

當(dāng)拆下漲緊輪后檢查發(fā)現(xiàn)，漲緊輪表面有嚴(yán)重的磨損，漲緊輪軸承有卡滯現(xiàn)象，對(duì)漲緊輪進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)漲緊輪軸承內(nèi)部纏繞有大量皮帶尼龍繩，如圖4所示。故障主因是因?yàn)闈q緊輪軸承卡滯，引起漲緊輪與皮帶之間打滑摩擦，使得皮帶偏離導(dǎo)槽造成皮帶損傷。為了徹底根治損壞皮帶的故障，對(duì)其他幾個(gè)輪子也進(jìn)行了細(xì)致的檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常(帶輪周圍無異物、輪子無變形、無損傷、無卡滯)情況，同時(shí)對(duì)惰輪軸承進(jìn)行了拆卸和保養(yǎng)(加注潤滑脂)。再次裝復(fù)后試車，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況正常。由于該故障現(xiàn)象是慢性發(fā)作的，需要在客戶用車時(shí)做跟蹤檢查和反饋，在車主用車兩周后(行駛約700 km)再次對(duì)皮帶進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)皮帶有異常磨損，因此，該車皮帶易斷裂的故障得以徹底排除。

2.2.4 故障總結(jié)

該車是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)皮帶漲緊輪軸承卡滯，引起皮帶與漲緊輪之間打滑，使皮帶偏離導(dǎo)槽，造成皮帶異常磨損和斷裂。在故障診斷和排除過程中走了不少彎路，主要是因?yàn)樵\斷過程中工作不夠細(xì)致。

帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，皮帶分別受到緊邊和松邊間的拉應(yīng)力σ1和σ2、離心力產(chǎn)生的拉應(yīng)力σb、皮帶繞過帶輪時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力σc的作用，這三個(gè)應(yīng)力可以分別表示為：

其中：F1為緊邊的拉力；F2為松邊的拉力；A為皮帶的橫截面積；E為皮帶的彈性模量；y0為皮帶中性層到最外層的距離；d為帶輪直徑；q為每米帶長質(zhì)量；v為皮帶速度。

將這三種應(yīng)力進(jìn)行疊加，皮帶上的各點(diǎn)在不同工作位置(不同的皮帶輪處)上的應(yīng)力是變化的，最大拉應(yīng)力在緊邊進(jìn)入主動(dòng)帶輪(主動(dòng)輪)處。從圖1中可以看出，該處皮帶內(nèi)側(cè)靠近發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)下蓋的邊緣，舉升車輛并對(duì)此處進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)正時(shí)下蓋邊緣上有明顯的磨損痕跡，由此確定是皮帶內(nèi)側(cè)在正時(shí)下蓋邊緣上摩擦產(chǎn)生的損傷。

第一次診斷過于武斷將故障點(diǎn)確定為機(jī)油對(duì)皮帶的腐蝕，沒有同時(shí)對(duì)所有帶輪、漲緊輪、惰輪的外觀和技術(shù)狀況進(jìn)行細(xì)致檢查，造成了第二次返工。這起案例說明，在排查故障時(shí)不能僅僅為了查找故障點(diǎn)而查找，而是要以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度對(duì)故障的所有可能性進(jìn)行通盤考慮和檢查，對(duì)每一個(gè)檢查和檢測步驟都要做到精細(xì)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

3 結(jié)語

當(dāng)今我國汽車制造工藝技術(shù)比較成熟，對(duì)汽車零件的品質(zhì)控制相比過去有很大進(jìn)步，汽車原裝配件生產(chǎn)及其裝配質(zhì)量已接近老牌汽車工業(yè)國家水平，因此，原車發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶組件在正常使用和維護(hù)條件下，在其正常使用周期內(nèi)基本不會(huì)發(fā)生故障。但這類部件屬于汽車易損件，通常是按行駛里程、使用年限、定期檢查的狀況來確定更換，也就是在出現(xiàn)故障癥狀之前就需換掉。一般汽車發(fā)電機(jī)皮帶及漲緊輪的更換里程為(6～8)萬公里，并在常規(guī)保養(yǎng)過程中應(yīng)定期檢查皮帶技術(shù)狀況，在故障診斷過程中結(jié)合廠家提供的維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作會(huì)少走彎路。