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發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

前幾天寫了一篇文章,簡單說了說發動機拉缸、爆缸、頂缸等故障發生的底層原因,反響還是比較好的,網友評論互動也比較熱烈。今天有網友問我,說發動機敲缸是怎麼回事,為什麼發動機在冷啟動時偶爾會有“铛”的一聲響?這個問題與上述的幾種故障有關聯之處,算是一個知識點遺漏,今天把這個坑填上。

所謂的發動機敲缸,是指發動機中的活塞敲擊氣缸壁,發出“铛铛”聲音的現象。它與上述幾種故障最大的差別是:拉缸、爆缸、頂缸都是嚴重的發動機機械故障,而敲缸不一定是故障!

對于所有的往複活塞式發動機來說,都會有敲缸現象,隻是嚴重的程度不同而已;而且在某些特殊的工況下,發動機必然會出現敲缸現象。當然,如果是嚴重的敲缸聲,就是機械故障了。

之前的文章中說了,發動機的活塞與氣缸壁之間有0.05~0.10mm的間隙,不同的發動機這個間隙大小不同,發動機在不同個溫度下這個間隙也不同,一般冷機時間隙較大,熱機時間隙較小。由于這個間隙的存在,活塞在上下止點換向時,就會敲擊對向的氣缸壁,發出敲缸聲音。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

我們詳細地來說一下。比如活塞從下止點向上止點運動,在連杆推力的作用下,活塞是沿着氣缸壁左側上行的;當活塞運作到上止點之後,改變方向向下運作,活塞在連杆的拉動下,會沿着氣缸壁的右側下行。這樣,活塞在上止點位置時,會有一個從左側過渡到右側的一個過程。這個過程中,活塞在側壓力的作用下,會對氣缸壁産生沖擊,這就是敲缸的基本原理。

可以看出,所有的往複活塞式發動機,都會在上下止點處發生活塞換向,是以都會有敲缸現象。發動機一個做功過程有四個沖程,活塞換向四次,是以理論上會有四次敲缸。隻是在下止點處,氣缸壓力較小,潤滑較好,氣缸磨損也較小,敲缸聲不明顯,一般都忽略不計了;而在上止點處,可能是排氣沖程末期,也可能是壓縮沖程末期、做功沖程開始,這兩種情況下,活塞頂部的壓力都是比較大的,是以活塞換向速度比較快,敲缸聲就比較明顯。特别是在壓縮沖程末期、做功沖程開始時,活塞在巨大壓力的作用下,幾乎是從一側“拍”到另一側,敲缸聲是比較明顯的。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

為了減輕發動機敲缸現象,發動機在結構上做出了改進,最常見的方式就是活塞銷座偏置。即把活塞銷座朝向承受做功側壓力的方向偏置1~2mm。這樣活塞在接近上止點時,活塞頂部的氣體壓力使活塞傾斜,下端的裙部先換向;然後活塞越過上止點,側壓力反向作用,活塞以下端裙部為支撐點偏轉換向。這樣,活塞換向就分成了兩步來完成,并且換向時間延長,沖擊力減小,敲缸現象大大減輕。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

發動機在冷機狀态下,活塞與氣缸壁之間的間隙較大,二者之間的潤滑也不好,活塞換向時沖擊力也較大,是以很多車在冷機狀态時都會有敲缸聲。有些發動機在冷啟動時發出的“铛铛”聲,就是這種敲缸聲。特别是柴油機,這種現象特别明顯。當發動機溫度升高後,活塞與氣缸壁間隙變小,潤滑改善,敲缸聲就不那麼明顯了。這是一種正常的現象。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

發動機在正常工作時,燃燒室中的最高壓力點都是出現在活塞越過上止點之後、開始下行的時候。如果發動機點火時間過早(或者噴油時間過早),活塞在到達上止點時,燃燒室中已經出現最高壓力點,此時活塞換向就非常迅速,活塞猛烈的拍向對側的氣缸壁,發出較大的聲響。這種現象一般發生在點火時間過早(或者噴油時間過早)、發動機大負荷運轉(比如重載爬坡、急加速等)等情況下,俗稱“叫杆”。一般發動機在這種情況下,動力會略有上升,以滿足汽車短時間超負荷運作的需求。如果長時間處于這種工況下,發動機會磨損嚴重,壽命縮短。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

還有一種情況,就是發動機在發生爆燃時,活塞頂部的可燃混合氣發生多點燃燒,燃燒室内部的壓力異常升高,氣流紊亂,活塞在高溫高壓氣體的沖擊下,發生高頻振蕩,左右擺動反複沖擊氣缸壁,發出尖銳的聲音,這也是敲缸的一種。這屬于發動機異常燃燒導緻的敲缸故障,隻要把爆燃消除了,故障就消失了。最常見的就是使用了不符合标号的汽油,比如規定使用95号汽油,而車主卻使用了92号汽油,當發動機大負荷工作時,汽油在發動機中爆燃,進而産生敲缸故障。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

除此之外,發動機出現敲缸現象就屬于機械故障了。比如活塞與氣缸壁之間由于過度磨損導緻間隙增大發生敲缸;或者是活塞與氣缸壁之間潤滑不良,二者金屬部分直接接觸,沒有油膜隔離;或者是連杆變形,氣缸體變形導緻氣缸中心線偏移,活塞偏缸,或者是活塞尺寸偏差過大等,也會導緻敲缸故障。

發動機“敲缸”敲的是哪兒?敲缸都是機械故障嗎?

發動機發生敲缸時,在發動機的中上部位發出連續有節奏的“铛铛”金屬敲擊聲,當發動機轉速和溫度發生變化時,敲缸聲也會随之消失或減弱。在日常工作中,通常用單缸斷火或者斷油的方法來判斷具體的敲缸位置:如果某個氣缸斷火或者斷油後,敲缸聲消失,就可以判斷是這個氣缸有敲缸故障。一般來說,如果發動機隻是在冷車時敲缸,熱車後消失,可以不用處理;如果是冷車正常,熱車敲缸,或者是冷熱車都敲缸,就屬于發動機機械故障了,必須解體維修。

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