柴油机运转时响声异常故障的诊断
郭子强
摘?要：异常响声是柴油机工作中常见故障，不可小视，有些小的异响是大事故的前兆，通过对柴油机几种异常响声故障原因及诊断方法的探讨，为柴油机使用与维修人员提供参考。
关键词：柴油机;响声;故障诊断
中图分类号：TK428?文献标识码：A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.11.044
0?引言
柴油机产生异常响声，主要是因为某些部件连接松动、间隙过大，因而产生不正常的气流声和金属部件的摩擦或碰击声。表现为柴油机运转时出现金属敲击、碰击、撞击声，漏气噪声或连续摩擦声，均是异常响声。
1?产生原因
（1）产生金属敲击、碰击、撞击声的主要原因：活塞与汽缸套间隙过大;供油时间不正时;活塞销与销孔间隙过大;曲轴主轴承或连杆轴承间隙过大;气门推杆弯曲，挺柱磨损，气门弹簧折断;活塞与汽缸盖间隙过小等。
（2）漏气噪声主要原因：换用新气门或气门座圈时，使个别汽缸的气门高出量过多，或者是维修不当使气门下陷量过大，导致气门密封不严、排气管或汽缸盖垫片损坏等。
（3）连续摩擦声主要原因：风扇皮带卡滞或断裂，水泵或电机轴承损坏等。
2?故障诊断
2.1?金属敲击、碰击、撞击声
柴油机运转时响声异常，发出金属敲击、碰击、撞击声，分析诊断如下。
（1）活塞敲缸声。柴油机启动后汽缸发出撞击声，发动机在低温工作时，异响明显，此声音随柴油机温度升高而减轻，同时伴有排气管有蓝烟排出或者在机油加注口出现冒烟现象，可判断为活塞与汽缸配合间隙过大，导致的活塞敲击汽缸而发出响声。
活塞敲缸的主要原因是缸、塞间隙过大，在作功行程开始的瞬间，活塞在汽缸内摆动，其头部或裙部撞击缸壁而发出响声。另外，如果缸壁的润滑条件不良，即使缸塞间隙适宜，也可能出现敲缸声。纵向敲缸声是由于活塞在汽缸内纵向摆动，撞击缸壁而发出的。主要原因有：一是连杆颈与主轴颈的轴线不平行;二是连杆弯曲。
遇到这种异常的现象，尽量及时对柴油机进行检查维护，找到活塞与汽缸配合间隙过大的原因，排除因为连杆轴颈与主轴颈不平行、连杆弯曲、连杆衬套轴向偏斜等造成活塞偏缸的因素。当活塞与汽缸间隙过大，轻微影响就是发动机窜烧机油，机油消耗偏高;严重时会出现拉碎活塞，打坏汽缸，以致于连杆断裂，打坏汽缸体。
（2）着火敲击声。此响声的发声部位在发动机上部。单缸机响声为“当、当”声，有规律而清脆，每工作循环出现一次，停止供油时响声消失。四缸机在中、低速间无负荷运转时，发出“当、当”的声音，有时较连贯。六缸以上的柴油机在中速以下无负荷运转时，有“嘎啦、嘎啦”的响声，且较尖锐、清脆、连贯。一般说来，着火敲击声都随着发动机负荷的增大而增大，随着转速的升高而减弱。
着火敲击声可分为不均匀的响声和均匀而粗暴的响声两种情况。发出不均匀的响声，主要原因是喷油泵供油提前角过大，供油时间过早，柴油机工作粗暴，产生敲缸声，供油角越偏大，缸内敲击声越清晰。如突然加大油门敲击声增大，迅速减小油门响声消失，转速降低后响声又重复出现。柴油机高速运转尚好，降至低速后工作恶化，排气管间断冒黑烟。根据这样的症状，则可初步断定供油时间过早。着火敲击声为均匀而粗暴的响声，主要原因是喷油泵供油提前角过小，供油时间过晚，发动机负荷过大、发动机温度过高、所用柴油品质不符合技术要求等。
不论什么原因造成的供油时间不准，都要进行调整。但是，有时喷油泵安装到发动机上后，会发生无法找准供油提前角问题。其原因有二种，一是喷油泵送修后，传动花键套被错装引起，有的拖拉机花键套定位键槽为0°，而有的拖拉机花键套定位键槽为10°，它们是不能互换的，否则便出现供油提前无法找准的故障，只有更换其匹配的花键套，故障才能排除;另一种情况是定时齿轮记号错装，特别是喷油泵传动齿轮记号往前或迟后，也将引起供油提前角无法找准故障。当这种情况出现时，只有拆开定时齿轮室盖，把错装的齿轮记号纠正过来，故障才可排除。
（3）活塞销敲击声。汽缸内发出轻而尖的声音，怠速时明显，发动机温度升高后，响声减弱或消失。此故障是由活塞销与销孔间隙过大导致的，检查时，利用“断火”的方法，确定是哪一缸有响声。当柴油机在运行中发现严重的活塞销响，应尽早排除，更换零件，保证配合间隙。
（4）连杆轴承响。转速突然降低时，曲轴箱有机件撞击声，发动机温度升高后，响声无明显变化。此响声为连杆轴承响，原因是连杆轴承与轴颈配合间隙过大。柴油机发生此响声时，应立即停机排除，否则可能导致柴油机连杆脱出，打破汽缸体等事故性损坏。
（5）主轴承响。曲轴箱内有周期性的沉重闷敲击声，此响声是由于主轴承与主轴颈间隙过大导致的。检查时，可反复改变发动机转速或突然加速，并从加油口处察听，凭经验判断是否是曲轴主轴承响。要判断是哪一道轴承响，可将可疑轴承前后相邻的两缸“断火”，若响声明显减小，则说明该道轴承响。
（6）曲轴撞击声。怠速时可听到曲轴前后游动的撞击声，故障原因是曲轴止推板磨损、轴向间隙过大导致的，应更换止推板。
（7）配气机构异响。在缸盖罩处听到杂乱或轻微有节奏的敲击声，故障原因是挺柱磨损，气门弹簧折断，气门推杆弯曲。应更换磨损零件，调整气门间隙。
（8）活塞碰汽缸盖底部，发出沉重有力的撞击声。故障原因是活塞至汽缸盖底部的间隙过小，要更换汽缸盖衬垫。
（9）气门敲击声。由于气门间隙调整不当或是推杆弯曲、摇臂撞头、摇臂衬套磨损、挺柱与凸轮偏磨，致使气门间隙过大。柴油机在工作中，摇臂头撞击气门，会发出连续不断而有节奏的“嘀嗒、嘀嗒”敲击声。将长柄螺钉旋具（螺丝刀）放在气门室盖处听得比较真切。冷车低速运转时，响声较明顯，类似金属拍打声。转速提高，响声也随着升高。柴油机温度升高后，响声减弱。如存在数只气门间隙过大，响声较杂乱，或是凸轮、挺柱及推杆相互之间的撞击声，也体现为气门响声的特征。
（10）活塞撞击气门。主要原因：①大修发动机后，活塞连杆组装配不正确，更换曲轴轴承、连杆轴承、活塞销衬套时，使轴承孔或衬套的中心孔偏向一侧，或换用的活塞不合规格，头部过高等致使活塞上移。②更换的气门座圈过厚，使气门头部过高。③气门间隙过小、减压机构调整不当，或正时齿轮装配时错齿。
可将听诊器具触到缸体与缸盖结合处，并反复变更发动机转速听诊。为了诊断的更准确，可对某缸断油试验，若响声增强或出现，可初步断定为该缸活塞与气门相撞。当确定活塞碰气门响时，应立即熄火发动机，以防气门锁片松脱而将气门掉入气缸内，造成顶坏机体、活塞或缸盖事故，严重时甚至引起发动机报废。排除此故障时要适当加大气门间隙，修正连杆轴瓦间隙，更换连杆衬套。
（11）正时齿轮响。转速突然降低时，正时齿轮发出撞击声。故障原因是正时齿轮啮合间隙过大，或是曲轴、凸轮轴、平衡轴承磨损严重，曲轴与凸轮轴不平行，使齿轮啮合失常。应更换正时齿轮，最好成对更换，并用红漆检视其接触面，齿隙应均匀。
2.2?漏气声
（1）气门漏气声。主要原因是气门间隙不正确。气门间隙是指柴油机气门完全关闭时，气门杆尾端面与摇臂端头之间的间隙。气门间隙过小，会使气门关闭不严而漏气，过大会引起气门迟开早关，使进气不足，排气不净，因此，使用中必须经常检查和调整以保证间隙值的正确。气门工作面磨损、烧蚀改变气门间隙。气门间隙过大时，可听到“哒、哒”的响声，并出现启动困难和功率下降。如果由于调整不当使气门间隙过小，则气门关闭不严，汽缸压缩力减小，严重时气门碰活塞，同样出现启动困难和功率下降，这时应重新调整气门间隙。
调整气门间隙要在冷车时进行，可按照说明书中规定的数值进行调整。如果调整无法做到很精确的話，气门间隙要宁大勿小。
（2）排气管处漏气声。排气管垫片损坏或连接松动，一般柴油机正常运转过程中，无声响，突然加速或大负荷运转时，出现金属敲击声，要进行检查紧固。
（3）汽缸盖处漏气声。主要是由于缸盖垫被烧穿，当烧穿或损坏的缝隙较小，并与大气相通，高压气体流出时，就会发出不正常的声响。可用起子沿缸垫周围划试，若漏气声有变化，则可断定此缸垫已烧穿或损坏，应及时更换相同规格的缸垫。
2.3?连续摩擦声
（1）风扇皮带摩擦声。风扇皮带打滑，调整风扇皮带的松紧度或更换风扇皮带。皮带运行不正，应检查校正曲轴皮带轮，或进行必要的修理。
（2）水泵轴承摩擦声。水泵转子松动，应更换新的水泵。水泵轴承过度磨损，应拆下皮带轮检查，如果是水泵轴承已损坏，应更换水泵。
参考文献：
[1] 吴国莉.柴油机异常声响分析与诊断[J].农机使用与维修，2017（12）：77.
[2] 颜炳辉. 柴油机喷油泵供油时间的调整[J].农机使用与维修，2017（7）：39.
