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奇怪的汽缸敲击声

2015-11-30  来源:摩托车行情 阅读次数:0

一辆CL125-2春兰豹摩托车行驶52300km,因左曲轴箱上的35×52×7油封老化失效泄漏机油去维修站更换,拆卸磁电机飞轮转子时,被新来的学徒工意外拧坏曲轴左端的M10×1.5内螺纹,只得分解发动机曲轴箱,换上一套新曲轴组件。认真复装后试车发现,不管是冷车还是热车,发动机汽缸内均有严重的敲缸声响。维修工拆开检查,未见气门碰撞活塞顶,以及汽缸变形和缸筒与缸体松动的现象。无奈之下,请来工厂技术人员协助查找汽缸敲击异声故障。

技术人员首先详细检查了摩托车用汽油的质量,在排除了汽油变质会产生爆震引发汽缸爆炸异声的可能性后,拆机检查了汽缸、活塞,注意观察活塞顶面的进、排气门凹坑,并无气门碰撞的痕迹。接着对活塞和汽缸的相关尺寸作了详细的检测,记录数据如下:

1、汽缸直径名义尺寸为:Φ44.000-44.011mm。

(1)测量左缸汽缸筒X-Y方向的尺寸分别为44.050mm和44.035mm,计算椭圆度值得0.015mm(标准值应≤0.005mm);测量缸筒内上、中、下部位的实际尺寸分别为44.050mm、44.045mm、44.035mm,计算锥度得0.015mm(标准值应≤0.005mm)。

(2)测量右缸汽缸筒X-Y方向的尺寸分别为44.055mm和44.040mm,计算椭圆度值得0.015mm(标准值应为≤0.005mm);测量缸筒内上、中、下部位的实际尺寸分别为:44.055mm、44.045mm、44.035mm,计算锥度值为0.020mm(标准值应≤0.005mm)。

2、活塞裙部外径(从活塞底部向上9mm处测定)的名义尺寸为:43.978mm-43.990mm。

(1)测量知左缸活塞裙部的尺寸为43.960mm。

(2)测量知右缸活塞裙部的尺寸为53.950mm。

从实际测量的零件尺寸计算得:左缸活塞裙部与汽缸筒的配合间隙应当为0.075-0.090mm;右缸活塞裙部与汽缸筒的配合间隙为:0.080-0.095mm。已基本接近使用极限值(活塞与汽缸的配合间隙使用限度为0.10mm),汽缸筒的椭圆度严重超差,且缸筒锥度呈倒锥状,远远超出其使用极限范围。

按维护使用说明书的有关标准重新选配活塞和汽缸的配合间隙,使其间隙在0.019-0.025mm标准值范围内。认真清洗所有零部件,更换曲轴箱内的润滑油,复装发动机。检查无误后启动车辆,仔细倾听发动机运转声音,仍然有敲缸异声。暖车10分钟左右,上路行驶约5km,减速后换至空挡位置,支起摩托车中撑,其发动机汽缸内敲缸声仍然存在。基于在装配时已严格按照活塞与汽缸的配合间隙装配,因此不存在配合间隙上的问题。拆开汽缸取出活塞发现,左、右缸活塞的头部均有撞击的痕迹。考虑到现在维修市场上的假冒伪劣配件较多的实际情况,故对车上的汽缸进行热变形加温试验。

先将汽缸于冷态状况下进行检测,用杠杆百分表分别在汽缸体左、右缸筒的上、中、下位置和X-Y方向测量,其测试数据平均值分别为:44.008mm、44.005mm。找一合适的容器,放入适量的水,然后将汽缸体按正常的装配程序装上Φ10×16mm定位销、汽缸垫和汽缸盖,并在汽缸体下平面和汽缸盖上平面螺栓、螺母六角头处垫上合适的紫铜垫圈,防止螺栓拧紧时损伤缸体和缸盖平面,同时找几只长度合适的螺栓、螺母将汽缸体和汽缸盖按使用说明书规定的18N·m扭矩拧紧,并用细铁丝将汽缸与汽缸盖的结合体拴牢(主要便于加热后能顺利提出测量)。使用电炉加热,至水液沸腾时,持水银温度计测量水液温已达98℃以上,继续恒温约半小时,提出汽缸结合体使其呈倒置状态(即汽缸体筒口朝上放置)。用事先校对好的杠杆百分表按上述的位置和方向对加热后的左、右汽缸筒进行测量。其测量结果为:44.016mm和44.013mm,将汽缸在热态和冷态时上、中、下位置和X-Y方向测量的最大值减去最小值,计算得:汽缸筒尺寸胀大约0.008mm,椭圆度和锥度约在0.005mm左右,汽缸筒无明显的倒锥状,加热试验说明该汽缸体缸筒热变形没有超过规定的范围,汽缸体部件基本合格。

汽缸筒尺寸无异常,只得检查活塞组件:将活塞销沾少量润滑油推入活塞销孔内,检查活塞销在活塞销孔内的轴向间隙大约在1mm左右(如果此间隙过大也会产生轴向撞击而发出异常声响)。接着,持塞尺又分别检查了左、右缸活塞环与活塞环槽之间的侧间隙和背间隙,测量结果为:第一道和第二道活塞环与其环槽侧间隙在0.020-0.045mm之间;油环两侧间隙之和在0.06-0.10mm之间;活塞环与活塞环槽的背间隙为0.40-0.70mm。以上测量的这些尺寸都在规定的技术范围以内,说明汽缸内异常敲击声响与这些零件无关。

详细检查活塞时发现,与活塞销孔方向平行的活塞头部两侧均有较明显的碰撞痕迹,汽缸筒的顶部(即活塞子上止点位置时第一道活塞环以上的部位)燃烧爆炸留下的一道黑色印迹中也呈现与活塞头部两侧相撞的亮点,基本与曲轴组件的轴心线相平行。从活塞、汽缸受撞击的痕迹来看,可能是曲轴组件出现了异常。按机械原理仔细分析其产生的原因:如果是汽缸体下平面与曲轴箱上平面不平行,或者是曲轴箱中的曲轴轴心线与汽缸体中心线不垂直,或者是曲轴组件中的连杆大、小头孔不平行或杆身弯曲,活塞头部应该偏向一侧。其理由是:曲轴带动活塞一起运转,活塞在上止点和下止点时,由于其中心基准偏向一侧,则应使活塞头部呈单边摩擦,而敲击一侧。而现在的状况却是活塞两边均有敲击痕迹,这说明曲轴组件中的曲柄轴销孔与曲柄轴轴心线在X方向存在偏向外侧或偏向内侧的现象(即曲柄销与曲柄轴轴心线不平行),使活塞运行到上止点时,其头部偏向汽缸筒的右侧;而活塞运行到下止点时,其活塞头部偏向汽缸筒的左侧,导致与活塞销孔方向平行的头部两侧均有较明显的碰撞痕迹。

为验证故障,取下左、右缸活塞组件上的活塞环和油环,单将活塞装于连杆小头。用小铲刀细心去除汽缸体下平面与曲轴箱上平面间的余垫,换新汽缸体垫片。在汽缸筒内抹少许润滑油后套上活塞,并以左曲轴箱体上端面的两只φ8×14定位销定位,使汽缸体平面与曲轴箱平面贴实后再装上汽缸盖、左、右摇臂座组件,拧上φ8平垫片和M8螺母,使用扭矩扳手紧固力矩为10N·m,旋松并取下M8螺母、平垫片左、右摇臂座组件以及汽缸盖总成。此时,汽缸体下平面与曲轴箱上平面已牢固贴实。将正时链条妥善置于发动机排气口侧,持14mm套筒扳手转动曲轴,使左缸活塞上升至上止点位置,右缸活塞处于下止点位置,仔细观察左缸活塞头部明显偏向汽缸筒的右侧,而右缸活塞的头部则偏向缸筒的左侧;继续旋转曲轴,使左缸活塞处于下止点位置,右缸活塞处于上止点位置,观察左缸活塞的头部明显偏在汽缸筒的左侧,而右缸活塞的头部则偏向缸筒的右侧。

由此可见,该发动机曲轴组件上的左、右缸曲柄轴销孔与曲轴轴心线明显存在X方向的偏差。由于曲轴销是围绕曲柄轴轴心(即曲轴轴心线)运转的,因此曲轴旋转,也即意味着曲柄销经连杆带动活塞一起运转,其偏移方向会随着曲柄销位置的变换而有所改变:当活塞运转至上止点时,曲柄销会带动活塞偏离汽缸中心线的左侧,使活塞头部偏向汽缸筒的左侧;而运转至下止点时,曲柄销则带动活塞会偏离汽缸中心线的右侧,而使活塞头部偏向汽缸筒的右侧。这样,活塞头部两侧均与汽缸筒相撞,造成了不管是冷机还是热机都发出敲缸异声。反复询问维修工得知,此曲轴组件是在配件市场随意购买的,无生产厂家和合格证,属于来路不明的伪劣产品。

拆下发动机,分解曲轴箱,更换原厂正品曲轴组件。左、右曲轴箱合箱后,活塞组件上暂不装活塞环,仍采用以上的空套汽缸筒鉴别活塞是否在汽缸中心的方法进行检查,结果左、右缸活塞基本处于汽缸筒的中心。取下汽缸体,精心复装活塞环组件及其他所拆零部件,装好配气正时,调整气门间隙和张紧调节器。启动发动机,调整发动机怠速在1400±100r/min范围内,在冷机状态注意倾听发动机运转声音,基本正常。稍作暖车后,上路行驶5km,发动机动力正常,汽缸内无异常声音出现,原敲缸异响故障被排除。

技术人员将故障曲轴组件带回工厂进行检测,使曲轴连杆组件左、右端两顶针孔固定于专用检测仪,转动曲轴组件,使用百分表测头测量左、右曲柄轴轴颈的径向跳动值竟有0.10mm以上(径向跳动标准值为0-0.03mm)。分解曲轴组件,检测左缸曲柄轴曲柄销孔与曲柄轴轴心线的平行度超出标准值5倍之多,达到100:Φ0.115mm(II标准值为100:Φ0.02mm);检测右缸曲柄轴曲柄销孔与曲柄轴轴心线的平行度超出标准值的4倍之多,达到100:Φ0.095mm(II标准值为100:Φ0.02mm);而左、右缸连杆大小头两孔的平行度基本符合技术要求。经过实际检测充分说明了该曲轴组件存在明显的质量问题,确认曲轴组件上的左、右缸曲柄轴曲柄销孔与曲柄轴轴心线的平行度严重超差,是产生敲缸故障的主要原因,与现场分析和验证试验的结果基本吻合。


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