WD615系列發(fā)動機敲缸的故障分析及防范措施

楊泳

摘要：動機活塞敲缸的經(jīng)驗診斷方法，分析了活塞橫向敲缸和縱向敲缸的表現(xiàn)形式、原因及特點，得出活塞與汽缸壁的間隙大小是影響活塞敲缸的最重要原因。WD615發(fā)動機敲缸是—種常見的故障現(xiàn)象，嚴重影響發(fā)動機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和工作壽命。

WD615系列柴油機是從奧地利斯太爾公司整體引進的柴油機，為直列6缸型，缸徑126mm，行程130mm，發(fā)動機排量9.726L。有自然吸氣、增壓、增壓中冷等機型，功率范圍176kW-280kW。具有可靠性、動力性、經(jīng)濟性技術(shù)指標優(yōu)良；體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單和維護方便；排放指標先進、噪聲低、通用性強等優(yōu)點。是重型汽車及工程機械的理想動力。但是若日常操作維護不精心；或在發(fā)動機整機大修過程中，選用質(zhì)量不合格零部件；維修加工工藝達不到標準、技術(shù)精度達不到要求。那么，發(fā)動機不但性能降低，同時還會引起發(fā)動機故障。WD615發(fā)動機活塞敲缸就是一個很普遍的例子。

1.活塞敲缸的故障特征及形成機理

1.1.常見活塞敲缸的特征

1.1.1.在發(fā)動機汽缸體中上部，聽到一種嗒、嗒的響聲，是一種比較清晰而尖銳的金屬敲擊聲。

1.1.2.響聲發(fā)生在活塞作功行程剛開始瞬間發(fā)動機爆發(fā)面缸壁與活塞之間。

1.1.3.發(fā)動機怠速、溫度較低或重負荷時，響聲更清晰，溫度升高，轉(zhuǎn)速提高后，響聲減弱或消失。

1.1.4.急加速時，響聲減弱或消失。

1.1.5.單缸斷火后，響聲減弱或消失。

1.2.原因分析

1_2.1.活塞與汽缸壁間隙過大。 由于修配不當或汽缸磨損嚴重造成活塞與汽缸配合間隙較大，使活塞在運行過程中，裙部在活塞行程上下止點時撞擊汽缸壁而發(fā)出響聲。

1.2.2.活塞方向裝反或活塞變形，破壞了活塞與汽缸配合的正常間隙，造成活塞敲缸異響。

1.2.3.由于潤滑條件不良，機油壓力過低或粘度過低，壓力過低不能使機油飛濺到汽缸壁，無法形成潤滑油膜；粘度過低不能形成正常的潤滑油膜，致使活塞與汽缸壁直接碰撞而產(chǎn)生敲缸。

1.2.4.連桿彎曲、扭曲使活塞出現(xiàn)不正常的運行軌跡，不但使?jié)櫥瑮l件惡化，而且造成汽缸不正常磨損，活塞與汽缸壁直接碰撞而產(chǎn)生敲缸。

1.2.5.燃燒室內(nèi)積炭嚴重。積炭過多造成燃燒室容積減小，壓縮比增大，氣體壓力溫度都過高，產(chǎn)生爆震。爆震時火焰以極高的速率向外傳播，溫度和壓力急劇升高，形成壓力波以聲速向前推進。當這種壓力波作用到活塞時撞擊汽缸壁就發(fā)出尖銳的敲缸聲。

1.2.6.噴油提前角過大，即過早形成可燃混合氣。在缸內(nèi)壓力未達到正常工作壓力之前，可燃混合氣迅速燃燒膨脹，使缸內(nèi)壓力迅速上升，造成壓力過大，而此時，該缸活塞在曲軸的帶動下繼續(xù)向上止點運行，造成在連桿擺動平面內(nèi)活塞總是不斷地左右橫向擺動，敲擊汽缸壁而出現(xiàn)敲缸異響。

2.活塞敲缸的種類及產(chǎn)生原因

2.1.活塞橫向敲缸

橫向敲缸是活塞敲缸中最常見的一種。發(fā)動機工作時，在連桿擺動平面內(nèi)活塞總是不斷地左右橫向擺動，這是活塞橫向敲缸的根源?；钊麢M向敲缸必須同時具備兩個條件：一是活塞側(cè)向力在換向時迅速達到足夠大的數(shù)值，足以克服摩擦力及慣性力，使活塞獲得足夠大的橫向加速度；二是活塞與缸壁間有足夠大的間隙，以使活塞在換向過程中獲得足夠的加速時間，即獲得足夠的撞擊缸壁的速度。顯然，活塞換向時的側(cè)向力越大，以及活塞與缸壁配合間隙越大，則活塞橫向敲缸越嚴重?；钊麢M向敲缸的時刻就是活塞換向完畢的時刻，也就是汽缸壁被活塞撞擊而開始強烈振動的時刻。可用測量缸套振動的方法測量活塞換向結(jié)束的時刻。實際測量數(shù)值證實，活塞換向結(jié)束時刻是在速燃期后期附近，即在壓縮行程上止點后10°～15°。

2.2.活塞縱向敲缸

活塞縱向敲缸是指沿發(fā)動機縱向，活塞向汽缸前壁或后壁撞擊。凡是活塞在行程中改變偏缸方向，而且活塞與缸壁配合間隙比較大時都會發(fā)生縱向敲缸?；钊v向敲缸的表現(xiàn)形式及原因：

2.2.1.活塞只在上下止點位置敲缸。此現(xiàn)象多數(shù)是由于檢修后或運轉(zhuǎn)中發(fā)生曲軸彎曲，或連桿軸線與主軸線平行度偏差過大，活塞在上止點時偏靠缸壁前側(cè)（或后側(cè)），活塞在下止點時偏靠缸壁后側(cè)（或前側(cè)），而在行程中間位置時活塞居中不偏缸。因而，曲軸每旋轉(zhuǎn)一周，活塞在上下止點時分別敲擊一次，而敲缸方向相反。曲軸彎曲引起活塞縱向敲缸的情況與上述類似。

2.2.2.活塞只行程中間位置敲缸。此現(xiàn)象是由于連桿扭曲造成的，無論連桿順時針或逆針扭曲，都在每一行程中間位置敲缸一次，而且活塞上行時和下行時敲缸相反。

2.3.活塞縱、橫向敲缸的比較

2.3.1.橫向敲缸為間響，即每一個工作循環(huán)響一次，而縱向敲缸為連響，即活塞每一行程響一次；

2.3.2.縱向敲擊較輕；

2.3.3.縱向敲缸不斷缸，即缸試驗時敲擊聲不明顯減弱或消失；而橫向敲缸，斷缸試驗時敲擊聲明顯減弱或消失；

2.3.4.橫向敲缸在發(fā)動機低溫和低速運轉(zhuǎn)時較明顯，而縱向敲缸在高溫和高速運轉(zhuǎn)時較明顯。

3.柴油發(fā)動機敲缸的簡單診斷及排除方法

3.1.把發(fā)動機轉(zhuǎn)速固定在敲擊聲最大的位置上，采取斷缸法進行試驗。如果試到某缸時，聲響變化明顯，卸下噴油器，從其安裝孔處向汽汽缸內(nèi)加注1/20L機油，用起動機帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)幾圈，使活塞與缸壁間形成油膜，然后起動發(fā)動機。若在起動后的瞬間響聲明顯減弱或消失。說明敲缸異響發(fā)生在該缸。

3.2.用聽診器昕缸體中部，可明顯察覺到敲擊異響，且響聲區(qū)域清新，并略有振動感，但應與正常聲響、振動區(qū)分開。

3.3.柴油發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時活塞敲缸異響明顯而清晰，隨著發(fā)動機溫度升高或轉(zhuǎn)速處于中速以上，響聲減弱或消失。

3.4.拆下汽缸蓋，檢查燃燒室積炭情況。如果積炭太多，應用機械或化學方法清除，另外，