发动机异响诊断与分析

于晓飞

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂，山东 青岛266555）



发动机异响诊断与分析

于晓飞

（上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司发动机工厂，山东 青岛266555）

摘要：发动机异响是发动机某些故障的一种表现形式，代表发动机某一机构技术状态已经发生变化，需要根据异响具体表现模式，及时准确判断异响部位，确定异响原因，采取有效控制或解决措施，避免发动机损坏及出现制造过程批量质量问题。

关键词：发动机；异响；诊断；故障模式

技术状况良好，工况正常的发动机在怠速时会发出一种平稳而有节奏的排气声，并在发动机上端伴有凸轮轴桃片拨挺柱的清脆声响。随转速变化虽然发出声音的响度、音调、频率和音色有所变化，但都有一定的规律和范围，总体协调而没有突兀，能感受到机械精密配合高速运转之美。如果在发动机运转过程中，伴随有其它间歇或连续性的金属敲（撞）击声、金属件摩擦（干磨）声，即表明发动机运转工况存在一定变异，所伴随的不正常声音即为发动机异响。

发动机异响是发动机某些故障的一种表现形式，例如发动机制造过程异常、零件质量问题等。发动机出现异响时候需及时判断异响部位，确定异响原因，采取有效控制或解决措施，避免发动机损坏及出现批量质量问题。

普通自吸发动机［1］运转时发出的声音来自发动机本体、发动机外部附件、离合器及变速箱。出现异响时应首先判断异响是来自发动机本体还是外部附件（如发电机、压缩机、水泵、皮带张紧轮等），断掉外挂皮带后异响仍存在即为发动机本体异响，若异响消失则说明是发动机外部附件异响。若踩下离合踏板异响消失则说明异响是来自变速箱或离合器。

本文将有针对性的对整车工厂下线的零公里车辆的发动机异响问题中的常见的典型发动机本体异响的诊断方法及常见故障模式做一简单的解析。

1　诊断方法

对于发动机异响问题，应首先判断异响声源大概位置及异响种类，并通过断缸［2］试验看是否与某一缸工况相关，以便拆解零件查找原因时重点关注某一缸零件的状态。

（1）初步确认声源位置。除部分微车发动机是斜置在驾驶舱座椅底部，绝大多数乘用车及新开发微车发动机是正置在车辆前舱内的。所以通过打开发动机舱，将耳朵置于发动机正上方听有无异响及用举升机将车辆举起听发动机正下方油底壳处有无异响，可初步判定异响声源位置。一般情况下气门挺柱间隙异常、气门杆弯曲、气门挺柱孔磕伤、气门弹簧断裂、挺柱孔内多一颗气门锁夹、凸轮轴室异物等原因导致的发动机异响，异响声音在发动机上方更为明显；活塞方向装反、连杆方向装反、连杆盖方向装反、连杆盖混装、连杆盖松装、连杆轴瓦漏装、连杆轴瓦厚度超下差、主轴承盖装反、松装、顺序错装、主轴瓦漏装、主轴瓦厚度超下差、活塞销外径超下差、曲轴与缸孔壁干涉等原因导致的发动机异响，异响声音在发动机下方油底壳处更为明显。

（2）判断异响种类。发动机在各部件连接可靠、配合间隙适当、润滑良好、工作温度正常、燃料供给充足、着火时间准确等技术情况良好，工况正常的情况下，怠速运转时，排气声音均匀轻微；加速时转速过渡平稳；高速运转时轰鸣声有力而平稳。发动机异响主要有机械异响、燃烧异响、空气动力异响、润滑异响和电磁异响［3］等。异响可分为良性和恶性。良性异响是指在短期内不对机件造成明显破坏的异响；恶性异响是指很快造成机件严重损坏的异响。良性和异响主要看发生在什么部位。有些异响对机件的损害很大，属恶性；有些异响对机件的损害不大，比如气门杆端响，属良性异响，可推迟修理。气门间隙异常导致异响为清脆轻快的金属敲击声，声音密集，频率较高，随发动机转速提高而被掩盖；曲柄连杆机构运动副间隙异常导致异响为低沉有力而又紧凑的金属撞击声，怠速时多为不明显，随转速提高响声增大，在某一转速范围内声音最为明显；燃烧室内异物导致异响声音为单一明显的敲击声，怠速时多有明显声音，频率随转速提高而提高；排气歧管密封面漏气导致异响多为怠速时低频噪音并伴有发动机明显抖动，转速提高时伴有类似尖锐金属撞击声并常伴有低沉咆哮和放炮声；连杆盖或主轴承盖未拧紧导致异响在怠速时候多不明显或无异响，猛踩油门踏板转速提高的瞬间异响声音出现，声音类似金属撞击声。发动机具体某一部位异常导致的异响虽然初听时噪杂无序，但仔细分别还是有其各自跟工况与功能相近的特点，需在处理问题过程中认真分辨，积累总结。

（3）断缸验证。断缸就是在多缸发动机运转时，利用断电法（拔掉某缸火花塞线束）或断油法（断开某缸喷油器线束）让某一缸停止工作，如果这时工况恶化说明该缸工作正常反之断缸后发动机工况无变化说明该缸工作不正常，存在问题。这样就能根据发动机运行情况，确定故障范围，这种方法可以在发动机工作不正常时，不用拆卸发动机就可较快地找出故障气缸的所在，这是一种非常实用而简单的方法。对于异响声源位置位于发动机底部的情况，断缸法尤为适用。若断开某一缸后异响声音减弱或消失，则异响多与该缸活塞连杆总成或与其相关零件有关，拆解分析时需要重点检查、关注。

（4）拆解零件检查。当异响声源位于发动机上部时，在排除外观件异响可能后，需拆下油底壳检查凸轮轴室相关零件有无异常。应首先检查凸轮轴室及正时链条处有无异物，例如螺栓、垫片、气门锁夹等；其次应该目视检查凸轮轴瓦盖顺序及方向是否正确，凸轮轴轴颈、桃片和挺柱顶面有无异常磨损；再次应用扭矩扳手测量凸轮轴瓦盖螺栓扭矩是否合格；最后再用塞尺测量确认气门间隙是否正常（按照经验装启动后的发动机气门间隙变化一两个等级属正常情况），并在测量过程中关注气门挺柱回位是否正常，有无卡滞情况。当异响声源位于发动机下方时候，应拆下油底壳，检查曲柄连杆机构相关零件有无异常。第一，应该目视检查主轴承盖、连杆盖顺序及方向是否正确；第二，应该检查连杆等级是否一致，连杆大头涨断面是否完全啮合（连杆盖有无混装），连杆是否弯曲；第三，应该确认连杆盖螺栓、主轴承盖螺栓扭矩是否合格；第四，用手沿曲轴轴向和径向晃动连缸盖，看晃动量是否一致，某一缸连杆盖轴向晃动异常则说明该缸连杆厚度超下差或曲轴轴颈宽度超上差，若某一缸连杆盖径向向晃动异常，则说明该缸存在连杆大头内径超上差、轴瓦厚度超下差或曲轴连杆轴颈宽度超上差；第五，用手沿曲轴轴向晃动，看晃动量是否一致以判断曲轴止推片有无漏装，转动曲轴观察曲轴是否与缸体毛坯面、集滤器等零件干涉；第六，转动曲轴观察缸体缸孔下端面是否有与连杆碰撞痕迹；第七，拆解连杆上下轴瓦观察有无异常磨损、划伤，油孔位置是否正确，并用游标卡尺现场测量连杆轴瓦厚度；第八，拆解主轴承盖盖，检查确认主轴下轴瓦有无异常磨损、划伤，油孔位置是否正确，并用游标卡尺现场测量连杆轴瓦厚度。

通过以上诊断过程，多数常见异响问题都可以初步找到问题原因。对于仍未找到问题原因或发动机本体已经发生实质性损坏响问题，需将发动机完全拆解做进一步分析。

2　常见故障模式

（1）对于发生缸体被击穿、曲柄连杆机构卡滞或极尖锐恶性金属异响的发动机，多为活塞头碎裂，连杆小头击穿缸体，破碎的活塞头及连杆小头端敲击、划伤缸孔，导致异响。这类发动机应避免再次启动，可初步拆下各缸火花塞看电极端是否破裂以判断是否为这一故障模式。拆解分析时若油底壳内有掉落的零件碎片，应重点关注活塞卡环是否漏装、多装，气门锁夹是否漏装、多装，燃烧室内是否存在异物，连杆螺栓扭矩是否合格等情况，需认真检查油底壳内掉落的零件。

（2）对于连杆弯曲异响问题，怀疑方向通常有两方面：燃油导轨常喷［4］或燃烧室进水，这类种情况下放出的机油量通常比正常情况下要多。前者需重点关注气缸内是否残留较多量汽油及活塞头表面燃烧痕迹，若发现异常可做燃油导轨常喷验证以便确认；后者需关注整车空气滤清器是否有水渍及进气歧管内是存留有水。

（3）对于气门间隙异常异响问题，常见原因有员工装配错误等级挺柱、气门杆顶面或者气门座圈压有铝屑、气门杆弯曲。拆解时候需确认挺柱级别是否为系统推荐级别，挺柱实际厚度与标注厚度是否一致，挺柱内表面凸台、气门杆顶面、气门座圈面是否压有铝屑或其它杂质。

（4）对于燃烧室异物问题，在异物被镶嵌到活塞头表面或者燃烧室上表面之前，异物在活塞高速推动敲击下在燃烧室内快速碰撞反弹，异响杂乱、无序而明显，并时有时无；异物镶嵌到活塞头表面或者燃烧室上表面之后，异响声音单调明显，随转速提高而增大。这种情况通常伴有发动机抖动缺缸，因为异物在燃烧室碰撞反弹时会将火花塞头部撞击变形破损，导致该缸失火。

参考文献：

［1］陈家瑞.汽车构造［M］.第4版.北京：人民交通出版社，2002.

［2］陈文华.汽车发动机构造与维修［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］王静文.汽车诊断与检测技术［M］.北京:人民交通出版社，1998：90-120.

［4］陆际清.汽车发动机燃料供给与调节［M］.北京：清华大学出版社，2002.

The Engine Sound Diagnosis and Analysis

YU Xiao-fei
（Quality Section Engine Plant SAIC GM Wuling Automobile Co.，Ltd Qingdao Branch，Qingdao Shandong 266555，China）

Abstract：Engine sound is a form of some failure，on behalf of the engine a state agency technology have changed，such as abnormal engine manufacturing process，parts quality problem etc.Engine appear different ring should be timely and accurate judgment when different parts，to identify the cause of the sound，take effective measures，control or solve avoid engine damage and batch quality problem.

Key words：engine；abnormal sound；diagnosis；failure mode

中图分类号：U468.4

文献标识码：B

文章编号：1672-545X（2016）03-0111-03

收稿日期：2015-12-12

作者简介：于晓飞（1987-），男，山东平度人，本科，质量工程师，助理工程师，研究方向：汽车制造业质量管理。