曲柄连杆机构典型故障诊断

任务情境

一、任务描述

一辆丰田卡罗拉GL型轿车，进厂报修发动机异响（噪声），你的主管分配你对发动机进行诊断，你能完成吗？

二、任务提示

发动机异响（噪声）是一种普遍存在的故障现象，分发动机下部噪声和发动机上部噪声。发动机上部主要是配气机构，发动机下部主要是曲柄连杆机构。

任务目标

一、知识目标

（1）能描述发动机曲柄连杆机构典型的故障现象；

（2）能描述曲柄连杆机构各组成发出噪声的辨别方法。

二、能力目标

（1）能判断曲柄连杆机构的噪声部位；

（2）能对曲柄连杆机构噪声部位零件进行检测。

必备知识

一、基本知识

发动机曲柄连杆机构的典型故障是噪声（异响），发出噪声通常与敲击声有关，且发动机每转动一周即出现一次噪声。当发动机转速为 600 r/min 时，发动机下部噪声将每秒钟出现10 次左右。过大的活塞销间隙、错误的活塞安装以及过大的主轴承间隙都可能导致发动机下部敲击噪声。

二、基本技能

1．曲轴主轴承响诊断

（1）现象。

发动机突然加速时会发出沉重而有力的“镗、镗”的金属敲击声，严重时机体发生很大的振动。响声随发动机转速的提高而增大，随负荷的增加而增强，产生响声的部位是在气缸体下部的曲轴箱内。

（2）原因。

①主轴承盖固定螺栓松动。

②主轴承减磨合金烧毁或脱落。

③主轴承和轴颈磨损过甚、轴向止推装置磨损过甚，造成径向和轴向间隙过大。

④曲轴弯曲。

⑤机油压力太低、机油变质或曲轴内通连杆轴颈的油道堵塞。

（3）诊断方法。

①在气缸体下部用听诊仪听诊或在机油加油口处察听，并反复改变发动机转速。当突然加速或减速时，如有明显的沉重响声，则是主轴承响。单缸“断火”时，响声无变化，而相邻两缸“断火”时，响声会明显减弱。当曲轴转速由低速到中速时，出现有节奏而沉重的响声。

②排放机油，观察如有银白色的粉末，说明拉瓦。打开油底壳进行检查，严重时需拆卸发动机进行检测。

③若主轴承盖螺栓松动，必须拆卸瓦盖，检查轴瓦、螺栓、轴颈是否损伤。如果正常，按规定的拧紧力矩拧紧。若主轴承磨损致使与轴颈的配合间隙过大或主轴承表面合金层燃烧脱落，可更换同一修理尺寸的主轴承。当主轴颈磨损时，应修磨主轴颈并配相应修理级别的主轴承。

（4）诊断流程图。

曲轴主轴承响诊断流程如图 2-4-1 所示。

2．连杆轴承响诊断

（1）现象。

当发动机突然加速时，有“铛、铛、铛”连续明显、轻而短促的金属敲击声，这是连杆轴承响的主要特征；当轴承严重松旷时，怠速运转也能听到明显的响声，机油压力降低；发动机温度变化时，响声不变化；发动机负荷变化时，响声随负荷增加而加剧；单缸断火时，响声明显减弱或消失，但复火时又能立即出现。

（2）原因。

①连杆轴承盖的固定螺栓松动或折断。

②连杆轴承减磨合金烧毁或脱落。

③连杆轴承或轴颈磨损过甚，造成径向间隙太大。

④机油压力太低、机油变质或曲轴内通连杆轴颈的油道堵塞。

图2-4-1　主轴承响诊断流程图

（3）诊断方法。

①快速变换发动机转速，找出异响出现时的发动机转速范围。

②打开机油加注口盖或用听诊器可听到明显的异响声（气缸盖部位）。

③单缸断火时，异响声减弱或消失，可确认为该缸连杆轴承异响。

（4）诊断流程图。

连杆轴承响诊断流程如图2-4-2所示。

图2-4-2　连杆轴承响诊断流程图

3．活塞销响诊断

（1）现象。

发动机在怠速、低速和从怠速向低速抖动节气门时，可听到清脆而又连贯的“嗒、嗒、嗒”的金属敲击声。响声严重时，随转速的升高而增大，随负荷的增大而加重。发动机温度变化时，对响声稍有影响或影响不大。机油压力不降低，单缸断火时，响声明显减弱或消失，复火瞬间响声又出现或连续出现两次响声。

（2）原因。

①活塞销与连杆小头衬套配合松旷。

②衬套与连杆小头轴承孔配合松旷。

③活塞销与活塞上的销座孔配合松旷。

（3）诊断方法。

①当发动机转速变化时，将听诊器触及气缸体上部，可听到清脆连续的响声。

②该缸断火后，响声减弱或消失，在恢复点火瞬间，响声会敏感地突然恢复并出现双响。

③若活塞销与连杆小端成套配合间隙过大，应更换新的活塞销和连杆衬套后重新铰削，若活塞销与活塞销座孔配合松旷，应更换新的活塞销和活塞。

（4）诊断流程图。

活塞销响诊断流程如图 2-4-3 所示。

图2-4-3　活塞销响诊断流程图

4．活塞敲缸响诊断

（1）现象。

发动机在怠速或低速运转时，在气缸的上部发出清晰而明显的“嗒、嗒、嗒”的金属敲击声，而中速以上运转时响声减弱或消失。发动机温度变化时，响声亦变化：多数情况下冷车时响声明显，热车时减弱或消失，但个别原因造成的活塞敲缸响反而在温度升高后加重；响声严重时，负荷越大响声也越大，但机油压力不降低。

（2）原因。

①活塞与气缸壁配合间隙太大。

②活塞与气缸壁间润滑条件太差。

③活塞在常温时，反椭圆或椭圆度太小。

④活塞销与活塞上销座孔装配过紧。

⑤活塞销与连杆小头衬套装配过紧。

⑥连杆轴承装配过紧。

⑦活塞圆柱度过大。

（3）诊断。

①用听诊器在气缸体上部听诊，声响明显。

②为进一步证明某缸敲缸，可向怀疑发响的气缸内注入少量机油，使机油附在气缸壁和活塞之间，再启动发动机察听。若敲击声减弱或消失，但运转一段时间后又出现，则判断是该缸活塞敲缸响，这是由于活塞与气缸壁间隙过大所致。

③如果是连杆变形或连杆衬套与活塞销装配过紧而产生的响声，应重新校正连杆或修刮连杆衬套。当活塞与气缸壁的配合间隙过大时，若因活塞磨损过大而产生异响，可更换同一修理级别的新活塞；若因气缸磨损过大时，则应镗磨气缸并配以相应修理级别的活塞。

（4）诊断流程图。

活塞敲缸响诊断流程如图2-4-4所示。

图2-4-4　活塞敲缸响诊断流程图

5．发动机爆震异响

（1）现象。

①发动机功率下降。

②急加油和大负荷出现随转速提高而频率加快的“铛、铛”声，类似于敲缸声。

③油耗增加。

（2）原因。

①正时不正确，点火过早。

②燃油品质不达标。

③积炭过多。

④点火信号不正确，如曲轴位置传感器的安装位置不正确。

（3）诊断方法。

①启动发动机，怠速情况下应无异响。

②缓慢加油门，转速缓慢上升时应无异响。

③来回踩动油门，转速在 1 500～3 000 r/min 快速变化时，应出现很清脆、频率很高的敲击声。

④大负荷换挡加油时，也会出现很清脆、频率很高的敲击声。

⑤检查进气歧管、进气门、活塞顶部是否积炭。

⑥检查点火正时和曲轴位置传感器的安装位置。

⑦检查燃油品质。

（4）诊断流程图。

爆震异响诊断流程如图2-4-5所示。

图2-4-5　爆震异响诊断流程图

三、学习小结

（1）曲轴主轴承响的现象、原因、诊断。

（2）连杆轴承响的现象、原因、诊断。

（3）活塞销响的现象、原因、诊断。

（4）活塞敲缸响的现象、原因、诊断。

（5）发动机爆震异响的现象、原因、诊断。

四、任务分析

除了明显的机械故障以外，曲柄连杆机构是造成发动机异响的原因之一。发动机异响原因复杂，应按流程进行故障诊断。判断故障原因后，根据需要对发动机进行拆检。

五、自我评估

1．填空题

（1）在发动机转速为 600 r/min 时，发动机下部噪声将每秒钟出现________次。

（2）曲轴主轴承异响在________用听诊议听诊或_____________处察听。

（3）放去机油，观察机油如有银白色的粉末，说明________。

（4）当发动机突然加速时，有“铛、铛、铛”的连续明显、轻而短促的金属敲击声，是______响的主要特征。

（5）活塞敲缸声是用听诊器在气缸体___________听诊，声响明显。

2．判断题

（1）由曲柄连杆机构发出的异响声都是随着发动机负荷的增大而增大。（　　）

（2）活塞销异响不会因发动机温度变化，而响声变大或影响不大。（　　）

（3）机油压力降低不会影响活塞销异响。（　　）

（4）单缸断火时响声明显减弱或消失，复火瞬间响声又出现或连续出现两次响声，这种现象属于主轴承异响。（　　）

（5）燃油品质不会引起发动机的爆震。（　　）

3．选择题

（1）下面关于曲轴主轴承异响原因说法不正确的是（　　）。

A.主轴承盖固定螺栓松动

B.主轴承减磨合金烧毁或脱落

C.主轴承和轴颈磨损过甚

D.活塞销松动

（2）关于活塞敲缸声不正确的是（　　）。

A.活塞与气缸壁配合间隙太小

B.活塞与气缸壁间润滑条件太差

C.活塞尺寸不正确

D.活塞销与连杆小头衬套装配过紧