汽车发电机皮带组件故障诊断经验点滴

何 琨,张 斌

(黄冈职业技术学院 交通学院，湖北 黄冈 438002)

1 汽车发电机皮带组件异响的故障特征及诊断方法

汽车发动机皮带一般有两类，一类是主要用于驱动配气机构、平衡轴等部分的同步带(正时皮带)，另一类是用于驱动汽车发动机附件的摩擦带，通常称作发电机皮带。汽车发电机皮带组件主要由皮带、涨紧轮和张紧器等组成，主要用于驱动汽车发电机、水泵、空调压缩机、转向助力泵等重要部件。该套组件失效会直接影响到汽车发电机和发动机散热、空调制冷、转向性能，甚至会导致发动机拉缸。该套组件在达到其使用寿命或失效前通常都会发出异响，其异响一般有皮带打滑响、涨紧轮轴承响和张紧器响。几种常见的异响故障特征和具体诊断方法如下：

(1)皮带打滑响：在发动机运行中能听到有皮带在皮带轮上滑动摩擦的“叽叽”响声，开关空调或突然改变发动机转速时声音变化更明显，有时会伴随有充电指示灯点亮，且通常冷车比热车时更明显，往皮带上浇水后异响会略有好转。

(2)涨紧轮轴承响：由于轴承磨损超出公差范围或轴承润滑剂(润滑脂)失效或流失造成轴承内、外圈和滚珠间产生尖锐的金属摩擦“叽叽”声，开关空调或突然改变发动机转速时声音变化不明显，可用听诊器缩小故障范围和查找故障部位，通常冷车比热车更明显。

(3)张紧器响：当发动机转速和负荷发生改变时，发动机附件皮带被拉伸或收缩，此时张紧器通过改变涨紧轮的位置来保证皮带的张紧力。张紧器因工作频率高，其机构产生疲劳损失时会使张紧力下降并产生异响，有时是发出“咯咯咯”响声，有时是发出“哒哒哒”的响声，开关空调或突然改变发动机转速时声音变化更明显，若用撬棍顶住涨紧轮摇臂时响声变小或消失，此类响声通常对温度变化不敏感。

2 典型故障案例

本文通过上汽荣威350 15S4U发动机的发电机皮带及其张紧装置失效的两个典型故障案例来进行分析。

2.1 案例一

2.1.1 故障现象

一辆2012款荣威350S轿车装用15S4U发动机，行驶到9.5万公里时，车辆起步、急加速或减速(收油门)时都会听到从车辆前部传来的“叽叽吱吱”响声，匀速行驶时响声不会出现，开空调时会从发动机舱传出有节奏的“哒哒哒”声音。

2.1.2 故障原因分析

根据客户描述的情况，在行驶中出现异响，改变车速时出现“叽叽吱吱”声，匀速行驶响声消失通常是底盘部分或发动机支承等部分产生的。对于开空调时产生的“哒哒哒”声音可能是空调压缩机或发动机皮带驱动的附件上产生的。

2.1.3 故障诊断与排除

试车检查故障现象，经验证，该车故障现象如客户描述情况一致，初步判断是发动机舱或底盘部分的机械故障。

打开发动机舱盖，启动发动机，原地急加速时能偶尔听到发出的“叽叽吱吱”声音，从这个现象来看，基本锁定故障点是在发动机附件上(排除底盘部件故障的可能)。

检查发动机支承座、发电机皮带及涨紧轮的外观，无明显异常，皮带无明显老化、磨损和松动现象。

两名维修工配合，一人驾驶汽车，另一人站在右前轮一侧观察，发现车辆在起步瞬间皮带张紧器被压缩，且声音正是在张紧器被压缩瞬间发出的。用听诊器检测车辆起步瞬间的异响来源，经验证，异响果然来自皮带张紧器。

由于该车涨紧轮和张紧器是制成一体的，没有单独的张紧器可供购买，因此只能更换涨紧轮总成。更换一套新的皮带涨紧轮、张紧器总成后再次试车，故障排除。

2.1.4 故障总结

该车发动机附件皮带周围一共有7个带轮，它们分别是曲轴皮带轮、空调压缩机皮带轮、转向助力泵皮带轮、水泵皮带轮、发电机皮带轮、涨紧轮和惰轮(过桥轮)，其安装位置如图1所示。

图1 皮带轮安装位置

发动机在急加速或减速瞬间能清楚地看到皮带被拉伸或收缩，该过程中涨紧轮发生了位移，由此看出该张紧器的工作频率非常高，且工作环境的温度高，易产生疲劳损坏，会造成皮带张紧力不够，引起皮带打滑响和张紧器自身发出异响等症状。

2.2 案例二

2.2.1 故障现象

一辆2012款荣威350S轿车，行驶里程10万公里，车辆在行驶途中仪表盘上的充电指示灯突然点亮，同时出现转向沉重。车主将车及时停放至路边，打开发动机舱检查，发现发电机皮带已被撕开并断裂。

2.2.2 故障原因分析

充电指示灯点亮和转向变沉重是因为发电机皮带断裂后使发电机、转向助力泵因失去动力而停止工作引起的。皮带断裂的原因一般有4种：①发电机皮带问题；②带传动机构有异物(树枝、石头等)；③带轮变形或损伤；④带轮涨紧轮、惰轮等轴承卡滞。

2.2.3 故障诊断与排除

到现场对发动机舱的状况进行检查，发现皮带已经被严重损坏，皮带中的钢丝、尼龙绳也已断裂并缠绕在带轮周围的附件上，如图 2所示。该车发动机附件皮带周围一共有7个带轮，即发电机皮带轮、水泵皮带轮、空调压缩机皮带轮、转向助力泵皮带轮、曲轴皮带轮、涨紧轮和惰轮。如果在没有安装发电机皮带的情况下强行驱车行驶会出现发动机过热(因水泵停止工作)，导致发动机因温度过高而损坏(有烧坏汽缸垫甚至发动机拉缸的风险)。于是，等发动机原地降温，再另外备好4 L冷却液，将车辆每开2 km～3 km就停车降温，待水温表显示温度降低后继续行驶2 km～3 km，连续几个回合将车辆开至修理厂车间内。

图2 皮带损坏 图3 皮带起毛边 图4 损坏的涨紧轮

经询问得知，该车是3个月前做了一次发动机维护保养，并更换了发电机皮带和涨紧轮，在更换发动机机油时不慎将机油倾泻到了新安装的皮带上，皮带受到了机油的浸泡。修理厂随即对该发动机的所有带轮和涨紧轮进行就车检查，未发现异物、带轮变形等情况，于是断定该皮带断裂是因为机油对皮带的腐蚀作用引起的。

修理厂给客户车免费更换了一根新的发电机皮带后试车，故障现象消失。第二次更换皮带的两周后，客户在清理发动机舱时，发现发电机皮带又出现了严重损坏，当时皮带已有一半的部分被撕裂起毛，如图 3所示。由于这已是发电机皮带问题造成的第二次返修，而且都是在更换发电机皮带和涨紧轮后出现的问题，修理厂决定再次拆检发电机皮带和涨紧轮，并对所有带轮和惰轮进行全面检查。

当拆下涨紧轮后检查发现，涨紧轮表面有严重的磨损，涨紧轮轴承有卡滞现象，对涨紧轮进行解体检查发现涨紧轮轴承内部缠绕有大量皮带尼龙绳，如图4所示。故障主因是因为涨紧轮轴承卡滞，引起涨紧轮与皮带之间打滑摩擦，使得皮带偏离导槽造成皮带损伤。为了彻底根治损坏皮带的故障，对其他几个轮子也进行了细致的检查，没有发现异常(带轮周围无异物、轮子无变形、无损伤、无卡滞)情况，同时对惰轮轴承进行了拆卸和保养(加注润滑脂)。再次装复后试车，发动机运行状况正常。由于该故障现象是慢性发作的，需要在客户用车时做跟踪检查和反馈，在车主用车两周后(行驶约700 km)再次对皮带进行检查，未发现皮带有异常磨损，因此，该车皮带易断裂的故障得以彻底排除。

2.2.4 故障总结

该车是因为发电机皮带涨紧轮轴承卡滞，引起皮带与涨紧轮之间打滑，使皮带偏离导槽，造成皮带异常磨损和断裂。在故障诊断和排除过程中走了不少弯路，主要是因为诊断过程中工作不够细致。

带传动机构工作时，皮带分别受到紧边和松边间的拉应力σ1和σ2、离心力产生的拉应力σb、皮带绕过带轮时产生的弯曲应力σc的作用，这三个应力可以分别表示为：

其中：F1为紧边的拉力；F2为松边的拉力；A为皮带的横截面积；E为皮带的弹性模量；y0为皮带中性层到最外层的距离；d为带轮直径；q为每米带长质量；v为皮带速度。

将这三种应力进行叠加，皮带上的各点在不同工作位置(不同的皮带轮处)上的应力是变化的，最大拉应力在紧边进入主动带轮(主动轮)处。从图1中可以看出，该处皮带内侧靠近发动机正时下盖的边缘，举升车辆并对此处进行查看，发现正时下盖边缘上有明显的磨损痕迹，由此确定是皮带内侧在正时下盖边缘上摩擦产生的损伤。

第一次诊断过于武断将故障点确定为机油对皮带的腐蚀，没有同时对所有带轮、涨紧轮、惰轮的外观和技术状况进行细致检查，造成了第二次返工。这起案例说明，在排查故障时不能仅仅为了查找故障点而查找，而是要以严谨的工作态度对故障的所有可能性进行通盘考虑和检查，对每一个检查和检测步骤都要做到精细，严把质量关。

3 结语

当今我国汽车制造工艺技术比较成熟，对汽车零件的品质控制相比过去有很大进步，汽车原装配件生产及其装配质量已接近老牌汽车工业国家水平，因此，原车发动机皮带组件在正常使用和维护条件下，在其正常使用周期内基本不会发生故障。但这类部件属于汽车易损件，通常是按行驶里程、使用年限、定期检查的状况来确定更换，也就是在出现故障症状之前就需换掉。一般汽车发电机皮带及涨紧轮的更换里程为(6～8)万公里，并在常规保养过程中应定期检查皮带技术状况，在故障诊断过程中结合厂家提供的维护保养标准进行操作会少走弯路。