浅谈曲柄连杆的故障分析与拆装问题

赵世来，王博洋，张治国

（华晨汽车工程研究院动力总成设计处，辽宁 沈阳 110141）

前言

曲柄连杆机构由活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮、TVD等零件组成，这些都属于运动件，简图见图 1。其作用是把热能转换成机械能，活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动；活塞上的气压力经连杆传给曲轴，对外输出功率。

图1

下面分两部分详细介绍一下曲柄连杆的故障分析和拆装问题。

1 曲柄连杆机构故障分析

1.1 活塞、活塞环、气缸套磨损异常

故障现象

这些零件一旦发生异常磨损，最直接的体现是密封性下降，漏气量增加，动力性、经济性变差，起动困难；机油耗增加，使得缸内积碳增加，排气管冒黑烟和冒蓝烟。排放颗粒增多，影响到整机的排放指标。

图2

活塞发生偏磨，并且磨损量大，见图2；缸筒出现划痕，见图3。

图3

故障分析

（1）零部件工作时间长，超出了工作年限，达到极限磨损量，这样必须的更换零件。

（2）空气滤清器和进气管功能失效或密封不严，使得杂质进入气缸内。保养时必须清洗干净和及时更换空滤。

（3）温度高，润滑油变稀或失去润滑功效，还有积碳过多。

（4）缸体变形量大，导致活塞与缸体匹配不当，可以采用压板垳磨缸体。

1.2 拉缸

故障现象

活塞与气缸受到机械刮伤时，严重破坏了密封性，漏气量增大，出现窜机油现象，一旦发生这种现象，活塞会卡死在缸体内，发动机会熄火，再次启动时，无法启动。

图4

故障分析

（1）严重缺水或冷却不好，引起温度升高，活塞膨胀量大。

（2）气缸间隙过大。正确选配缸套和活塞。

（3）活塞环工作间隙小，积碳增多，环局部卡死折断，需更换新件。

（4）活塞销卡簧脱落，或折断，活塞销外窜。

1.3 曲轴磨损、刮伤及弯曲、折断

故障现象

曲轴轴颈磨损、刮伤及弯曲、折断。

故障分析

（1）润滑油中有杂质，或长时间超负荷运转，会使曲轴磨损严重。

（2）烧瓦、抱轴等问题会引起轴颈刮伤。

（3）主轴瓦间隙过大会导致曲轴弯曲。

（4）抱轴容易导致断轴，折断大多发生在轴柄与轴颈连接处。

1.4 活塞敲缸

故障现象

（1）发动机怠速时，在缸孔的上部发出清晰的“嗒嗒嗒”敲击声。

（2）冷车时，响声明显，热车时响声减弱或消失。故障分析

（1）用听诊器在缸体上部听，声响明显。响声在冷车时明显，热车时减弱或消失。

该缸“断火”后，响声减弱或消失，表明是该缸活塞响声。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，使机油附于气缸壁和活塞之间，再起动发动机察听。若敲击声减轻或消失，但运转短时间后又出现，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。

（2）活塞销与连杆衬套装配过紧。

（3）活塞顶碰到气缸衬垫。

（4）连杆变形。

1.5 连杆瓦响

故障现象

（1）在突然加速时，有明显连续“铛铛”敲击声。

（2）响声在怠速时较小，中速时较为明显。

故障分析

（1）连杆轴瓦盖的固定螺栓松动或折断。

（2）轴瓦合金烧毁或脱落。

（3）连杆轴承瓦与轴颈磨损过甚，而使径向间隙过大。

（4）轴颈失圆，使轴与轴瓦间接触不良而造成的早期损坏。

（5）轴瓦接触面积太小，单位面积上压力过大。

（6）机油压力太低或机油变质。

1.6 活塞销响

故障现象

（1）怠速和中速时响声比较明显、清脆，呈现节奏的“嗒、嗒”声。

（2）发动机的转速变化时，响声的也随着变化。

（3）发动机温度升高后，响声不减弱。

（4）该缸“断火”后，响声减弱或消失；恢复该缸工作时的瞬间，会出现明显的响声或连续两个响声。

故障分析

抖动节气门试验：发动机怠速运转，然后由怠速向低速急抖节气门，响声能随转速的变化而变化。每抖一次节气门，如能听到清脆而连贯的“嗒、嗒、嗒”的响声，则有可能是活塞销响。

断火试验：将发动机稳定在响声较强的转速上，逐缸进行断火试验。当某缸断火后响声明显减弱或消失，在复火的瞬间又能立即出现或连续出现两个响声，则可断定为此缸活塞销响。如果响声严重，并且转速越高，响声越大，此时在较大的转速下进行断火试验，往往响声不消失且变得杂乱，这一般是由于配合间隙增大的缘故。

以上两种方法如能配合使用，即在抖动节气门的同时，反复进行断火试验，响声会被听得更清楚

1.7 活塞环响

故障现象

活塞环响会发出钝哑的啪、啪、啪声，转速升高后，声音加大，且逐渐变成杂碎的声音，响声类似敲缸的声音，在机油口查听明显，单缸断缸后响声减弱。

故障分析

（1）单缸断火试验，响声减小，但是还是存在。用听诊器在火花塞上听，如果环已经折断了，会听见唰、唰的摩擦声音。

（2）发动机温度降低时，发出嘣、嘣、嘣的响声，在机油口处不时的冒蓝烟，变换转速时，其响声随之减小，发动机温度升高后，其响声逐渐减少或消失，做断火试验时，响声消失，再次启动时，声音又出现即可判断为漏气产生的声音，主要是环与缸体的漏光度大，环在环槽内卡死或已拉缸。发动机温度升高，有明显的窜气响声，在断火试验，窜气减弱，机油口处有明显窜气现象，主要是开口间隙增大，弹力减小引起的。

2 曲柄连杆机构拆装问题

2.1 拆卸

（1）清除外部灰尘后才允许进行拆卸，抽出活塞连杆前，缸套上部的积碳必须清理干净，以避免积碳颗粒损坏活塞和活塞环。

（2）取活塞连杆组件时，用橡胶棒直接推出，活塞连杆抽出后，立即把连杆盖、瓦、连杆螺栓安装复位。

（3）所有活塞连杆抽完后，将活塞连杆总成分解，拆下活塞、连杆、连杆瓦、活塞销和活塞环，清理表面的积碳和油污，每个缸的每种零件单独放入自封塑料袋内，并做好标记。

（4）在拆卸活塞环时，标记好开口在活塞的位置。

（5）在用飞轮拉出器拆卸飞轮时，拧紧拉出器的两个螺栓要交替进行，忌讳用手锤硬敲。

2.2 安装

（1）装配前，检查清洁度是否符合要求，是否满足图纸要求，检查装配间隙，对于不符合技术要求的零件必须更换。

（2）用洁净机油润滑曲轴主轴颈后将曲轴安装到缸体上。

（3）安装主轴承盖到缸体上，用机油润滑主轴承盖螺栓，并用手预紧。

（4）在安装活塞连杆时，如果是过盈连接，则是通过压装机，压紧活塞销，如果是间隙配合，利用活塞销把活塞和连杆连接在一起，销两端靠卡簧限位。

（5）安装活塞环时，不要刮伤活塞和折断活塞环，先装第二道气环，再装第一道油环，最后装油环，环的上平面有“top”标识，标识表示此面朝上，如果油环是螺旋撑簧油环，三个环的开口要相隔120°，见图5。如果油环是钢带组合油环，见图6。

图5

图6

（7）活塞连杆再装入气缸前，应在活塞和缸孔表面涂一层润滑油，在确定好还口后

（8）将连杆导向保护套管插入连杆螺栓孔中，引导连杆，防止与曲轴相撞。

（9）注意活塞顶部箭头指向发动机的前端。

3 结论

本文首先简单的介绍一下活塞连杆系统的组成，详细的介绍了失效故障现象后，对故障进行详细分析；最后又介绍了拆卸方法。这些都是经验数据的积累，希望今后对大家有所帮助。

[1] 魏成辉.平面连杆结构综合的改进混动方法[J]机械科学与技术,2005.24

[2] 吴兆汉.车辆发动机设计.国防工业出版社.1982.6

[3] 李春城.汽车发动机曲柄连杆结构和配气机构的检查和调整[J].汽车技术,1982.1.