为什么排气凸轮轴异常磨损导致发动机异响?
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排气凸轮轴异常磨损,第3缸和第4缸的摇臂、气门也均有磨损,导致冒黑烟,异响,加速不良的故障案例
第4缸的第5道曲轴主轴承盖螺栓有一个已经断裂,导致发动机异响的故障案例
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【故障现象】
一辆江铃新世代V348全顺车,
最近发动机声音特别大,
且排气管冒黑烟,
加速不良。
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【故障处理过程】
接车后首先确认故障现象。
接通点火开关,
仪表盘显示正常,
燃油量还有1/2 左右,
发动机故障灯正常点亮后熄灭;
启动发动机,发动机启动非常顺利,
但发动机运转时有明显的“当、当”声,
随着发动机转速的提高,
异响更加明显,
而且发动机抖动、
排气管冒黑烟、动力差。
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连接故障检测仪IDS,
读取故障码,
故障诊断仪显示系统正常,
没有任何故障码;
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接着读取发动机的动态数据流,
发动机的油轨压力、
冷却液温度等参数均正常。
初步判断电控系统正常,
有可能是喷油器故障、
高压油泵故障、
燃油系统堵塞等油路故障
或发动机气门、摇臂、
液压挺柱、活塞等机械故障。
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由于在发动机控制模块(ECM)的维修功能中
未做好相关零部件的学习,
也可能会造成异响,
所以又重新输入喷油器的16位修正码,
并进行相关的高压油泵、喷油器学习等。
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但是,完成了相关学习操作后,
发动机异响声虽然好像有所减轻,
但还是存在。
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接着采取拔掉喷油器导线连接器的方法
进行断缸试验,
发现分别在断开第3缸、
第4缸喷油器导线连接器后,
发动机异响明显降低,
排气管的黑烟也明显减少。
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再使用 IDS进行气缸动力平衡性测试,
发现第3缸、第4缸喷油器的喷油修正量过大,
结合断开喷油器导线连接器后
排气管黑烟减少的情况分析,
说明喷油器关闭是没问题的,
故障应是第3缸、第4缸工作不好引起的,
初步判定异响还是来自于配气机构。
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于是将气门室盖拆开,
并拆下摇臂支架总成,
发现排气凸轮轴已经异常磨损,
第3缸和第4缸的摇臂、气门也均有磨损。
因此,
可以判断故障原因是
发动机的配气机构出现问题,
造成摇臂滚轮与凸轮轴的桃尖异常磨损。
磨损后使第3缸、第4缸的排气不正常,导
致发动机的动力平衡性变差。
ECM利用曲轴位置传感器的信号,
加大调整了第3缸和第4缸的喷油量,
从而维持发动机的动力平衡。
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但是凸轮轴的异常磨损,
完全依靠 ECM 来调整喷油量
已经不能弥补,
所以发动机就会抖动。
当然,初期的磨损量小,
异响也小,
随着磨损量加大,
异响明显加大,
因此发动机的声音是那种气门的异常声音。
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由于气门有磨损,
拆掉气缸盖,
检查发动机气缸是否正常,
发现除第4缸活塞顶略微有点碰擦划痕外,
其他各缸的气缸均无拉伤磨损,
各缸活塞均无下沉。
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于是更换好气缸盖、
进排气凸轮轴、进排气门、
摇臂、液压挺柱,
拔出机油尺,
看到机油发黑,
考虑到磨损的铁屑进入到机油中,
就又更换了机油、
机油滤清器。
装配好后启动发动机,
发动机启动顺利,
怠速、加速均正常。
再用IDS在ECM的维修功能中
对高压油泵、
喷油器等进行修正学习后试车,
动力强劲,
能够加速到140km/h以上,
排气的烟色及发动机声音都基本正常。
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然而过了几天,
发现发动机仍然有异响,
特别是启动时和急加速后松加速踏板时较明显,
有“哒、哒”的声音。
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接车后仔细试车,
确实有轻微的“哒、哒”异响。
读取动态数据流,
显示系统正常;
进行各缸动力平衡性测试,也正常,
各项数据反应灵敏;
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拆开气门室盖,
摇臂、凸轮轴等正常;
再次重新检查之前的每一步,没有问题;
怀疑正时有问题,
经过检查,正时也无问题;
怀疑喷油器有问题,
但是将喷油器和其他车对换后故障依然存在。
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怀疑曲轴主轴承磨损,
但机油压力灯不亮,
测量机油压力,也正常;
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把机油放掉,
用油盆接好,
观察放出的机油,
无铁屑等。
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于是用举升机举升起车辆,
在车下仔细听,
感觉是发动机和变速器连接部位响,
踩下离合器踏板,
感觉响声好像小了一点儿。
于是拆下变速器离合器进行检查,
用手晃动变速器第1轴,
松紧还可以,
挂各挡位,也正常;
检查离合器压板、
分离轴承、
离合器片,均没问题;
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不装变速器等零部件再启动发动机进行试验,
异响依然存在,
看来还是发动机内部的故障。
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于是解体发动机进行检查。
拆下发动机,
逐步分解清洗,
当拆下曲轴主轴承盖螺栓时,
发现在第4缸的第5道曲轴主轴承盖螺栓
有一个已经断裂。
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更换好第4缸的第5道曲轴主轴承盖螺栓,
重新组装好发动机后试车,
故障排除。
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【故障原因分析】
该型发动机结构比较特殊,
比一般的发动机多了一个气缸体群架总成。
该气缸体群架装在油底壳与气缸体之间,
组装后其上部正好压在曲轴轴承盖上,
与螺栓顶平,
当该螺栓断裂后,
由于气缸体群架的压紧作用而不会脱落,
曲轴主轴承也不会严重松动,
从而造成测量机油压力时机油压力不低,
但发动机启动后运转和急加速后
松加速踏板时抖动会厉害,
两者互相撞击则会产生“哒、哒”的异响,
并且该异响从发动机后部传出。
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【故障相关知识】
5)主轴承盖的安装。
安装康明斯柴油机主轴承盖时,
结合面应保持清洁,
用无纺布或绸布擦净。
装主轴承螺栓前,
应在主轴承孔内加少许润滑油,
用手拧紧2~3圈。
主轴承按下列方法拧紧:
第一次,拧紧力矩为50N·m;
第二次,拧紧力矩为80N·m,
在主轴承螺栓搭子上画一条线
与螺栓六角头的某一点对齐;
第三次,拧转60°±5°,
使六角头上的一点与搭子上的线对齐;
最终拧紧力矩为176N·m。
N系列柴油机主轴承螺栓的
最终拧紧力矩为339~352N·m,
也应分几次拧紧。
如果一个主轴承螺栓需要松开,
就必须同时松开另一个螺栓,
然后再按拧紧力矩要求拧紧。
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