車用柴油機活塞敲缸故障及診斷技術研究

何傳璽

摘要：隨著能源與污染問題的日益嚴重以及排放法規的逐漸嚴格，車用柴油發動機因具有的動力好、熱效率高、油耗低等優點而被廣泛應用。但是車用柴油機在運行中常見活塞敲缸的故障，長期嚴重的敲缸故障還會打碎氣缸，為汽車帶來的危害。對此展開對車用柴油機活塞敲缸故障及診斷技術的研究具有重要性和必要性。下文主要從車用柴油機活塞敲缸故障類型展開概述，明確影響活塞敲缸噪聲的關鍵因素，提出相應敲缸故障診斷技術，為解決噪聲問題提供方向。

關鍵詞：車用柴油機;活塞敲缸故障;診斷技術

0? 引言

汽車柴油發動機的活塞是發動機重要的配件，它同活塞環、活塞銷組成活塞組，與氣缸蓋組成燃燒室，承受燃氣作用并通過活塞銷和連桿把動力傳給曲軸，以此完成發動機的工作過程。一旦活塞出現故障，會導致燃燒室的工作原理出現問題，繼而影響汽車發動機的正常運行。通過分析車用柴油機的活塞車用柴油機活塞敲缸故障主要是指當汽車發動時，活塞在氣缸體內作往復運動動作，活塞的運動軌跡偏離正常的軌道和方式，導致活塞的頭部和裙部同汽缸壁出現不定時的碰撞從而發生“當當”或是“嗒嗒”的聲音。一般情況下，活塞敲缸發出“當當”聲響，則可能是因為汽缸壁潤滑不良所引起。若是發出“嗒嗒”聲響，則可能是因為活塞同汽缸璧間隙過大所導致。可以說車用柴油機活塞敲缸故障類型不同，導致其產生活塞敲缸的原因是不同的，具體如下所示。

1? 車用柴油機活塞敲缸故障分析

1.1 車用柴油機活塞敲缸故障表現

柴油機活塞敲缸主要是指活塞往復運作中活塞側面同汽缸璧發生碰撞的所帶來的異常響聲。這種響聲會隨著溫度的變化而產生不同。即一般的柴油機內的活塞運作方向同軸向力方向相同，將柴油機的燃燒力傳給曲軸，為汽車提供驅動力。當出現活塞運作的方向變為作工沖程的時候，活塞的組成部件就會同汽缸璧發生異響。

①活塞敲缸的影響因素。根據活塞的運作原理可知，活塞是否會同汽缸璧產生碰撞，帶來敲缸聲音，取決于活塞同缸璧之間的間隙。正常情況下，若是活塞同汽缸璧之間的間隙較小，則柴油機處于正常運作，柴油機運作聲音柔和穩定。而若是兩者之間的距離在安全運作范圍之外，則會導致活塞運作撞擊汽缸璧帶來異常噪聲。

②活塞敲缸的表現形式。柴油發動機在啟動、加速以及冷態階段的溫度都是不同的，此時活塞敲缸聲響也有各自不同的標志和變化特點。即在不同溫度下對于活塞間隙的影響也有所不同。具體表現為：冷態啟動的發動機活塞間隙最大，此時敲擊聲也較大。隨著汽車開始加速，發動機溫度上升，此時活塞間隙相應變小，敲缸聲也隨之變小。而在車用柴油機正常運行過程中，發動機保持穩定的低溫狀態，此時活塞間隙保持不變，敲缸聲基本正常（同柴油發動機的既有的聲響相同），突然加速的話，汽車敲缸聲響明顯。

③活塞敲缸的幾種類型。柴油機汽車在不同狀態下的活塞敲缸聲響是不同的，常見的車用柴油機活塞敲缸故障主要表現為以下幾種類型：

一是冷啟動后的柴油發動機，敲缸聲響明顯，此時發出敲缸聲音為清脆、有節奏且較大聲的“嗒嗒”金屬敲擊聲;隨著柴油發動機啟動加熱后，敲缸聲音隨著溫度上升而減輕或是消失;

二是汽車勻速行駛下突然加速，此時發動機機體溫度會持續上升，導致敲缸聲明顯，排氣管冒黑煙，出現放炮聲或是向外噴火;

三是隨機敲缸故障。車用柴油機在大維修后，可能發生敲缸異常。此種狀態下敲缸聲音大小受到汽車冷啟動或是熱啟動因素的影響。冷啟動下敲缸較小，熱啟動下敲缸明顯;

四是車用柴油機某一個汽缸發生異常敲響故障，當該汽缸“斷油”后，敲缸聲音減弱或是消失;

五是車用柴油機的多個汽缸都同時出現敲缸聲響，響聲雜亂，此時汽車如果加大油門則敲缸聲更加急劇且嘈雜。

1.2 車用柴油機活塞敲缸故障主要原因

上述提到車用柴油機活塞敲缸故障的影響因素主要是活塞間隙，而導致活塞間隙產生的原因也是多種多樣的。有人為修配不當;有車用柴油機使用期限較長所帶來的嚴重磨損問題。對此通過對車用柴油機活塞敲缸的故障產生的根本原因分析，能夠為活塞敲缸故障診斷工作，乃至是為活塞敲缸的防范維護提供重要支持。

①車用柴油機設備故障。

一是活塞磨損后體積縮小造成間隙增大，碰撞聲加大。二是柴油機汽缸璧潤滑不良時，活塞和缸璧的摩擦變大，增加活塞敲缸的聲響，且此時的活塞敲缸故障會伴隨著下竄氣以及排氣管出現藍煙等現象。三是柴油機內部的連桿軸出現扭曲變形導致敲缸異響明顯。柴油機活塞會將燃燒室的壓力傳遞到連桿軸，由連桿軸轉為機械能為汽車帶來驅動力。當連桿軸彎曲或是扭曲變形時，活塞在汽缸內的傾斜量超出設計范圍，導致燃燒室密封性被破壞，造成汽缸的不正常耗損，繼而帶來活塞同汽缸璧的間隙過大。

②柴油機的修配維護不足。

一是活塞與汽缸配合間隙過大。一般情況下，活塞在汽缸內不擺動需要一定的間隙，當前認為的修配維護采取不當措施，容易導致兩者之間的配合間隙過大，導致活塞頭部和裙部同汽缸璧發生碰撞響聲。二是柴油機的故障維護不足。柴油機在著火滯后期會噴入太多的柴油，使得燃氣壓力過于激烈為活塞帶來巨大的沖擊，活塞由此同汽缸璧產生噴撞。三是柴油機的出油閥、排氣管等設備出現微小的故障而未能夠得到適當的修配維護，導致小故障引起柴油發動機減壓環帶同閥座內孔的間隙變大，柴油機燃燒室密封性變差。

③柴油燃燒不盡。

柴油燃燒不盡會導致不能燃燒的柴油積存在活塞頂上，一旦這些燃料出現爆燃。將大大拉開活塞同汽缸璧之間的間隙，出現嚴重的敲缸聲響。但是這類敲缸是間接性的，帶來的聲響是低沉、沙啞且伴隨著排氣管出現黑煙現象。

2? 車用柴油機活塞敲缸故障診斷與排查

2.1 車用柴油機活塞敲缸故障診斷技術

①逐缸斷油試驗診斷技術。

當柴油機活塞敲缸聲響較為清脆單一的時候，則可能是出現單個汽缸活塞故障。此時可以采用逐缸斷油診斷技術。將柴油機轉速固定在每一個汽缸上，對此進行斷油處理，如果試到某個汽缸時聲音顯著減弱或是消失的話，對其進行復油處理，復油后的敲擊聲增大，則代表是該汽缸出現活塞敲缸故障。

②柴油發動機怠速運行時的故障診斷。

一是柴油機處于低速運轉狀態下，若是出現明顯的敲缸聲響，且隨著汽車速度的提升，敲缸聲響的減弱，則可以將噴油嘴卸下，往噴油嘴內加注機油，啟動柴油機曲軸，使得活塞和缸璧之間都充滿潤滑油膜。在啟動柴油發動機后異響聲若是減小或是消失，但是隨著油膜消失，異響聲又出現，則可以診斷其故障為活塞敲缸故障。二是柴油機從高速下降到低速時，柴油發動機出現明顯的“當當”的金屬撞擊聲，這是因為活塞銷同連桿襯套之間的距離過大所導致的敲缸故障。此時將柴油機內部的活塞銷和連桿套襯進行更換，撞擊聲會消失。三是柴油機怠速運轉時，可以在氣門室蓋旁聽到“嗒嗒”的明顯的金屬敲擊聲，此時需要對于柴油機的氣門間隙展開診斷。若是氣門間隙偏離設計的標準，過大或是過小都會導致搖臂和氣門之間的位移過大，接觸時產生的撞擊力度過大。對此可以采用調整氣門間隙的方式，消除故障。四是柴油機正常運轉時所出現的清脆的敲擊聲，此時需要對柴油機的噴油裝備進行診斷檢修。如，噴油提前角的大小是否標準、供油提前角方向是否正確等。通過一一排查和調整之后可以消除活塞敲缸故障。五是針對于正常運行中的柴油機的下部位所產生的沉重的敲擊聲的診斷。這種聲音會隨著柴油機的運行時間和負荷狀態而發生變化。此時需要對柴油機的曲軸相關設備進行磨損度排查和相關的位置調整。如，曲軸主軸瓦同主軸頸之間間隙過大會導致兩者出現不均勻的磨損，由此導致撞擊的聲音鈍重。停機之后，可以檢查主軸瓦螺栓的松緊程度，若出現松動需要從新進行測量計算，算出兩者之間的正常間隙值，若是無法調整則直接更換。

2.2 車用柴油機活塞故障的預防措施

①展開對柴油機的日常維護。

一是為車用柴油機制定日常、一級、二級的維護制度，定時定期展開維護管理。如，在日常維護中對于柴油機的各種零部件進行維護調整。

二是展開對柴油機的日常清潔管理，確保柴油機的各零部件在組裝過程中，沒有異物進入到汽缸內部。

三是采用較高的維護標準。在柴油機運行中，需要適當的對柴油機內部添加機油，形成保護油膜的效果。對此要求能夠使用高質量的潤滑油，各種潤滑油不能夠混在一起使用。還要求觀察潤滑油的黏度情況。往往一瓶潤滑油可運用較長的時間，若沒有做好潤滑油的存儲，則會導致潤滑油質量產生變化，從而出現機油潤滑不良問題。

②建立健全柴油發動汽車的行駛規范。

柴油機發動機具有一定的使用年限，在使用期間若是不注意養護，出現過度應用的情況下，則容易縮短柴油發動機的使用壽命。

一是要求不超載、不超負荷，對于新的柴油機汽車必須做到減載25%。

二是形成養護措施，柴油機的供油時刻需要隨時調整，防止早燃引起敲缸問題。

三是柴油機汽車行駛需要平穩過渡，不要長時間的超負荷行駛。

3? 結束語

綜上所述，車用柴油機活塞敲缸故障種類和表現較多，如何實現對活塞敲缸故障的診斷和維護影響到車用柴油機的使用壽命。與此同時，還要求能夠提升柴油機的相關零配件的質量標準，確保不會因為零配件損壞帶來活塞間隙過大。更要求能夠按規定對柴油機進行日常維護，如，調整噴油時間，保證供油時間適當，噴油量標準可控。另外還要求駕駛人能擁有較高的駕駛技術，開車時能夠保持穩起步、勻速行駛。

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