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为什么活塞销会冲击活塞销孔,发出“嗒、嗒”的清脆声? 如何诊断和排除?

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案例:一辆行驶在六盘水的车,驾驶员突然听到“当”一声,驾 驶员立即关闭点火幵关,停车,下车査看,缸体已打坏。车被拖到 修理厂,经解体,发现二缸活塞销座与销座孔碎裂、活塞销折断, 连杆折断,缸体打了一个洞。经分析,确定是活塞销断裂引起有 关零部件损坏。活塞销经配套厂家金相分析,认为材料、金相组 织、硬度、都没有问题、但是经过断口分析,认为此处经机加工造 成过渡圆角太尖,引起应力集中,在发动机爆发力冲击下,活塞销 机械应力更大,造成疲劳损坏(此活塞销内腔是台阶式圆孔,活塞 销中间一段距离孔径小,两边孔径大,要求过渡圆角有较大 的圆弧)。

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(1)在各运动行程中,活塞组件都有惯性力,在上、下止点时, 惯性力最大。在上止点时,惯性力方向向上;在下止点时,惯性力 的方向向下。对于“半浮式”配合的活塞销与活塞销孔配合间隙, 由于活塞销与销孔配合有间隙(尽管配合间隙微小)、连杆小头衬 套与活塞销是过盈配合,连杆大头孔与连杆轴颈配合虽有间隙,但间隙内是有有刚度的油膜,因此,在压缩行程中,当连杆轴颈由 180°转到270°时,连杆在气缸中心左侧(从发动机前端向发动机 后端看)做平面运动。此时,因连杆小头与活塞销是过盈配合,所 以,实际上,活塞销相对括塞销孔向左转动;活塞由270'运动到 360°时,连杆仍在气缸中心线左侧做平面运动,所以,活塞销相对 活塞销孔向右转动,虽然活塞销上表面仍与销孔上表面接触,但 活塞销与销孔接触的表面却巳变动,而且,活塞销孔与活塞销配 合的下方是间隙,到上止点时,活塞组件在惯性力作用下,就有继 续上行的空间,活塞继续上行。此时,销的下表面与销孔的下表 面快速接触。当活塞由上止点向下止点方向运行,即连杆轴颈在 由0°(即360°位置)运动到90°时,连杆在气缸中心线右侧做平面 运动,也就是在做功行程,在爆发力作用下,活塞销孔上表面快速 冲向销的上表面并与销接触。随着活塞继续下行,活塞销相对活 塞销孔左转,当活塞运动到90°〜180°时,随着活塞继续下行,活 塞销相对活塞销孔右转,活塞销孔上表面与活塞销上表面接触,二者的下表面未接触,形成间隙,运动到下止点时,在活塞组件在下行惯性力作用下,因有继续下行的空间,销下表面与销孔下表 面快速接触。在由下止点向上止点运行时,也就是排气行程时, 销孔上表面与销上表面快速接触。在进气行程时,因为气缸内是 负压,而活塞环紧压气缸壁,摩擦力较大,活塞向下的运动是由其 他气缸做功,通过连杆将活塞向下运动,因此,销下表面与销孔下 表面接触,所以,销上表面与销孔上表面构成间隙。当活塞运动 到下止点时,在活塞组件惯性作用下,继续下行,使销的上表面与 销孔上表面快速接触,当活塞由下止点向上止点运动时,又产生 压缩行程那样的结果。

销与销孔在压缩行程承受的压力为1.29Xe(压缩比),在做 功行程,销与销孔承受5〜8MPa的冲击力,在排气上提前打开 时,活塞承受的废气压力约为500kPa,在排气行程,销与销孔承受 120~300kPa的压力,同时,销与销孔润滑条件差,所以,发动机经长久使用后,销与销孔磨损越来越大。间隙大时,冲击力更大, 如维护保养差,润滑油质量差,冷却液温度过髙,则销与销孔磨损 间隙更大,而产生上、下两次“嗒、嗒”声。有的发动机连杆小头衬 套与活塞销的配合也是间隙配合,问隙大时,也会发出“嗒、嗒” 声。甚致使销折断。

(2) 诊断方法:①听:发动机转速越髙或急加速时,“塔、塔”声 音越大;②冷车时,机油黏度大,响声小;热车时,机油膜差,响 声大。

(3) 处理措施:①如行驶在途中,经诊断确认是销孔与销间隙 引起的响声,为防止活塞销折断,为防止引起更大的损失,应将摇 臂拆下,使该缸不进气,还要拆下此缸的高压阻尼线,使此缸不点 火,并将该缸的喷油器插接线接头取下,否则,汽油排人三元催化 转换器,将使三元催化转换器中毒。然后,慢慢将车开到维修厂 修理。②如响声严重,则应将车拖到修理厂修理。

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