第二章发动机机械故障诊断与维修第一节曲柄连杆机构常见故障第二节曲柄连杆机构的维修第三节配气机构常见故障诊断分析第四节配气机构的维修第一节曲柄连杆机构常见故障一、缸体、缸盖变形气缸体与气缸盖的变形将造成气缸密封不严、漏气、漏水,甚至燃烧气体冲坏气缸垫。气缸体变形不仅影响发动机的装配质量,还影响飞轮壳及变速器的装配关系,造成离合器、变速器工作时发响和磨损加剧,导致发动机的动力性、经济性下降。1故障现象①发动机排白烟。②怠速运转时,打开水箱盖看到水箱冒气泡。③缸压低。下一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障2故障原因①缸体在铸造和机械确保有残余应力,由于零件的时效处理不足,造成内应力很大,高温时内应力重新分布。②曲柄连杆机构往复运动产生的力作用在气缸体上,使气缸拉压、弯曲和扭转作用,使气缸体平面翘曲变形。③在拧进气缸盖螺栓时,不按规定顺序拧紧,扭力过大或不均匀,以及在高温下拆卸气缸盖等原因,也会造成气缸体与气缸盖的变形。④在使用中,发动机长期在高转速、大负荷条件下工作,润滑不足、烧瓦抱轴等也会引起气缸体变形、抱轴,承座孔中心线的变化。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障3故障诊断检查对气缸体及缸盖进行检测。参见本章第二节。二、气缸体与气缸盖的裂纹1故障现象①发动机排白烟。②怠速运转时,打开水箱盖看到水箱冒气泡。③缸压低。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障2故障原因①气缸体与气缸盖水套壁厚较薄。②缸体结冰冻裂、冷热急剧变化、碰撞受振。③水垢集聚过多而散热不良。④铸造时的残余应力影响。⑤发动机在高速运转时的惯性、热应力、气缸体受交变应力作用等原因,使水套壁产生裂纹。3故障诊断检查对气缸体及缸盖进行检测。参见本章第二节。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障三、气缸垫烧蚀1故障现象①发动机运转不平稳,排气管有“突、突”的响声。②发动机工作性能变坏,动力下降,转速不能提高。③相邻两缸窜气,气缸压力降低,有时化油器回火,排气管放炮。④气缸垫水道处窜气,致使发动机散热器内有气泡。⑤冷却液漏入气缸内,排白烟,发动机难以启动。⑥冷却液漏入曲轴箱,使润滑油油面升高,且变质。⑦发动机温度高,有时会发现在发动机外部气缸垫边缘有漏水之处。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障2故障原因①气缸盖螺栓拧紧力不均匀,或拧紧力不够。②气缸体和气缸盖接合面变形。③发动机经常在大负荷、点火过早、发动机过热、爆震等情况下运行。④气缸垫本身质量差。3故障诊断及时拆检更换气缸垫,必要时研磨气缸盖平面。图2-1为缸盖螺栓拧紧顺序图。下一页上一页返回图2-1返回第一节曲柄连杆机构常见故障四、气缸磨损1故障现象①冷启动时有明显的嗒嗒的敲击声,温度升高,响声减弱或消失。②缸压低。③有时排气管排蓝烟,加机油口处冒蓝烟。④发动机动力性下降。⑤油耗增加。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障2气缸的磨损规律及其原因(1)气缸的磨损规律气缸是在润滑不良、高温、高压、交变载荷和腐蚀性物质作用下工作的。气缸磨损是不均匀的,但正常情况下有一定的规律性。从气缸的纵断面看,活塞环行程内的磨损一般是上大下小的不规则“锥形”或“锥体”,如图2-2(a)所示。磨损的最大部位在活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的缸壁。个别磨损呈中间的腰鼓形,见图2-2(b)。在气缸内活塞环接触不到的上口,没有磨损而形成了明显的台阶,称为“缸阶”或“缸肩”,如图2-2所示。下一页上一页返回图2-2返回第一节曲柄连杆机构常见故障气缸下部活塞运动区域外的气缸壁,由于润滑条件比较好,温度适中,没有活塞环摩擦作用,气缸也几乎没有磨损。在特殊情况下,气缸的磨损不在上部,而是在中部,形成中间大的“腰鼓形”磨损。在同一台发动机上,不同气缸磨损情况不尽相同,一般水冷却发动机的第一缸前壁和最后一缸的后壁处磨损较为严重。从气缸横断面来看,气缸的磨损也是不均匀的,磨损成不规则的椭圆形,如图2-3所示。各气缸沿圆周方向的最大磨损部位随气缸结构、车型、使用条件的不同而异。一般是进气门对面附近缸壁磨损最大。下一页上一页返回图2-3返回第一节曲柄连杆机构常见故障(2)气缸磨损的原因气缸磨损主要是由机械磨损、腐蚀磨损和磨料磨损等造成的,如图2-4所示。①机械磨损。发动机工作时,活塞环在自身弹力和高压气体窜入活塞环背面的作用下,致使活塞环对气缸壁的正压力加大,摩擦力也加大,润滑油膜被破坏,形成半干摩擦或干摩擦,造成活塞位于上止点时,第一道活塞环对应的气缸壁磨损最为严重,形成沿气缸轴上大下小的锥形磨损。下一页上一页返回图2-4返回第一节曲柄连杆机构常见故障②腐蚀磨损。气缸内可燃混合气燃烧后,产生水蒸气和酸性氧化物CO2、SO2、NO2,它们溶于水而生成矿物酸,同时在燃烧过程中还生成有机酸(硫酸、碳蚁脂、醋酸)。这些物质附在气缸表面。对气缸表面产生腐蚀作用,使受腐蚀的气缸表面组织结构松散,并在活塞往复运动中逐步被活塞环刮掉,造成腐蚀磨损。由于气缸体上部不能完全被润滑油膜覆盖,其腐蚀作用更加严重。矿物酸的生成及对磨损的影响与工作温度有直接关系。冷却液温度低于80℃时,在气缸体表面易形成水珠,酸性氧化物溶于水而生成酸,这一作用随发动机冷却液温度的降低而增加。发动机未达到工作温度时,其负荷不要过大,并且应尽量缩短低温运转时间,加快发动机的升温,以减少腐蚀磨损。对于多缸发动机,各缸磨损不均匀。如6缸发动机,由于1缸和6缸前后壁冷却效率较高和进气门对面被较冷的可燃混合气冲刷,润滑油膜难以形成,致使这些部位受到严重的腐蚀磨损。这使气缸上部磨损大并形成明显的椭圆形。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障③磨料磨损。空气中的尘埃、润滑油中的机械杂质、发动机中的磨屑等进入气缸壁间造成磨料磨损。空气中的尘埃被吸入气缸上部,其棱角锋利,因而气缸上部磨损也最大。在风沙严重地区,大量灰尘进入气缸后,由于活塞在气缸中部运动速度最大,致使气缸形成腰鼓形。3故障诊断①检测故障缸压力。②检测气缸直径及圆柱度。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障五、发动机拉缸1故障现象①发动机运转有明显响声,温度升高,响声明显加重。②发动机动力下降。③发动机明显抖动。④怠速运转时易熄火、停机。⑤排气管排蓝烟,加机油口处冒蓝烟。⑥手摇曲轴阻力大。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障2故障原因①活塞与气缸配合间隙小。②活塞加工几何形状变形。③缸孔过脏。④活塞环与缸壁发卡、活塞环隙过小。⑤机油变质、压力过低。⑥发动机过热。⑦走合期驾驶员不正确使用。3故障诊断①单缸断火蓝烟消失。②拆检故障缸。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障六、活塞环故障1故障现象①发动机动力下降。②气缸压力不足。③从加机油口处冒大量蓝烟。④烧机油,机油严重变质。⑤有漏气响。2故障原因①活塞环弹性不足。②活塞环与活塞环隙大。③活塞环断了。④活塞环对口。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障3故障诊断①单缸断火后,响声减弱为故障缸。②手摇曲轴阻力小。③测缸压,压力低。采用注机油法再测缸压,缸压瞬间升高。④延迟点火时刻,响声减弱。七、活塞的故障活塞的故障主要有:①活塞环槽的磨损。②活塞裙部磨损。③活塞销与销座孔的磨损。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障④活塞的刮伤(或称拉缸)。主要是由于活塞与气缸壁间隙过小,不能形成足够的油膜或气缸表面严重不清洁,存有较大和较多的机械杂质;活塞销与销座孔配合过紧等原因。⑤活塞烧伤。主要是发动机在超负荷条件下或爆燃情况下长时间工作,造成活塞顶或侧面局部或大面积熔化。⑥活塞脱顶。即活塞头部与裙部分离。主要原因是活塞环开口间隙过小,工作中受高温膨胀后在气缸中卡死;活塞环与气缸壁间发生粘结,而活塞在连杆的拖动下运动。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障八、曲轴轴颈的磨损1故障现象①主轴颈、连杆轴颈磨损成椭圆形。轴颈的磨损规律见图2-5。②机油压力明显降低。③接合离合器,总有短暂颤抖。2故障原因①润滑不好,机油牌号不对。②热处理工艺不当。③轴颈磨削之前,校正不好,加工时,磨掉淬硬层。④曲轴飞轮组动平衡不好。⑤长时间承受大负荷。下一页上一页返回图2-5返回第一节曲柄连杆机构常见故障3故障诊断①长期使用中,机油压力逐渐降低。②出现连杆轴瓦响、曲轴主轴瓦响。九、曲轴裂纹1故障原因①轴颈圆角半径小或圆角淬硬不好造成应力集中。②热处理工艺不好。③长期在恶劣条件下工作、临界转速下工作,形成共振。2检查磁力探伤。下一页上一页返回第一节曲柄连杆机构常见故障十、曲轴弯、扭变形主要原因有:①发动机工作不平稳,各轴颈受力不均匀。②发动机突然超负荷工作,使曲轴过分受振。③发动机经常发生“突爆”燃烧。④曲轴轴瓦和连杆轴瓦间隙过大,工作时受到冲击。⑤曲轴轴瓦松紧不一,中心线不在一条直线上。⑥点火时间过早。⑦活塞质量不一致。⑧曲轴端隙过大,运转时前后移动。⑨驾驶时紧急制动;上坡时换挡不及时,利用冲力带动发动机,使曲轴受到较大的扭力。上一页返回第二节柄连杆机构的维修一、气缸体检验及修理1气缸体上平面的检验检验前,彻底清理气缸体上、下平面及内、外部的油污、积炭和水垢。使用刮刀将气缸体接触表面上所有衬垫材料清除掉,注意不要刮伤表面。消除毛刺并铲平或刮平螺孔周围的轻微凸起。操作步骤如下:①气缸体上平面的外观检验。检查有无磨损、损伤及裂纹。②气缸体上平面的平面度误差的检测。将刀口尺放在气缸体上平面,如图2-6所示的六个位置上,用塞尺测量刀口尺与上平面间的间隙,塞入塞尺的最大厚度值就是变形量,即为平面度误差。检验标准:轿车气缸体上平面的平面度误差一般不大于0.15mm。下一页返回图2-6返回第二节柄连杆机构的维修2气缸体主轴承座孔的检验①对主轴承座孔外观进行初步检验,检查有无磨损、拉伤及裂纹。②将主轴承盖装上并按规定扭矩拧紧螺栓。③对主轴承座孔圆度及圆柱度的检测。用内径量表沿圆周测量两点,沿轴线方向测量两处,如图2-7所示。④计算圆度、圆柱度。⑤检验标准(以轿车为例):主轴承座孔的圆度及圆柱度对于铸铁气缸体不大于0.01mm,对于铝合金气缸体不大于0.015mm。下一页上一页返回图2-7返回第二节柄连杆机构的维修⑥主轴承座孔的同轴度的检测。可用标准心棒进行,心棒的直径应比主轴承座孔径的最小尺寸小。检验时,将所有的轴承瓦片卸去,将心棒放入,然后从中间开始逐个将主轴承盖装上,按规定拧紧主轴承盖螺栓,一边拧紧螺栓,一边转动心棒,找出各主轴承孔的同轴度误差。如果拧紧主轴承盖螺栓后心棒不能转动,则此孔不同轴度误差就超过检验标准。在实际修理中,可用配套的标准曲轴代替心棒,但应按规定装配主轴承盖,检验方法一样。3气缸体螺纹的检验①对螺纹外观进行初步检验,检查有无拉伤、滑行脱牙,螺纹的拉伤不应多于2个牙。②检查螺孔孔口,其周围应无明显凸起。对于主要部位的螺纹用标准螺栓用手拧入2/3以上深度时,应无明显的松旷感。下一页上一页返回第二节柄连杆机构的维修4缸体平面修理(1)对于气缸体上、下平面翘曲变形量较大的情况,采用铣削或磨削的方法来修整。①选择定位基准:为保证气缸轴线与主轴承座孔的垂直度,应选择气缸体主轴承座中心线为基准;如气缸体底平面变形小,也可作为定位基准,此时,应对气缸下平面进行检验和修整。②将气缸体垂直地放在铣床或磨床平台的两块垫铁上,两块垫铁分别支承在第一道和最后一道轴承盖的结合面上,使其贴合好并装卡牢固。③进行平面的铣削或磨削:总磨削量不宜过大,约0.24~0.50mm,否则将使气缸压缩比的变化过大。下一页上一页返回第二节柄连杆机构的维修(2)对于气缸体上、下平面变形量不大的情况,可采用下述两种方法来修整。①用铲削的方法进行修平:用铲刀修刮气缸体平面的凸出部分,