发动机故障原因分析

1、Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 发动机故障原因分析发动机故障原因分析 发动机工程部发动机工程部 2011-07-302011-07-30 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 发动机发生故障原因 发动机出现的发动机出现的 故障有多种原故障有多种原 因，主要归纳因，主要归纳 为以下五方面为以下五方面 原因原

2、因 磨损磨损润滑不良润滑不良过热过热超速超速零部件的损坏零部件的损坏 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 正常的磨损正常的磨损 冷启动干摩擦冷启动干摩擦 灰尘造成的灰尘造成的 强磨损强磨损 锈蚀磨损锈蚀磨损 腐蚀磨损腐蚀磨损 磨损原因磨损原因 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 腐蚀磨损 n 燃油在发动机燃

3、烧室燃烧后会产生许多有害物质，一般每100加仑汽 油燃烧时会产生1-5磅的氮和硫酸，这些物质不仅会对气缸造成腐蚀 ，而且还会通过三道活塞环(顶、中、底环)窜到发动机中，对发动机 的主要部件，如凸轮曲轴等造成金属腐蚀，这种腐蚀单靠使用润滑油 是不能消除的。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 锈蚀磨损锈蚀磨损 n 发动机在停机后，由高温冷却到低温，这个温度变化过程会使发动机 内部产生水冷凝气以至积水。这会对发动机造成严重的金属锈蚀，特 别是再次启动发动

4、机短距离运转，发动机温度还来不及将水气蒸发掉 时，情况就更为恶劣。这一点也是润滑油无法解决的。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 灰尘造成的强磨损灰尘造成的强磨损 n 25微米以上的颗粒将会造成磨损。 n 发动机在燃烧时需要吸入空气，即使再好的空气过滤装置也很难绝对 避免灰尘随空气吸入到发动机中。由于灰尘被吸入而造成强磨损，这 种磨损是润滑油所不能完全消除的。特别是在我国干旱少雨、风沙大 的地区，这种强磨损表现的就更为突出。 n 节气门、增压器、进

5、气歧管漏气等，也会进入灰尘。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 冷启动干摩擦冷启动干摩擦 n 美国通用汽车公司的研究表明，当汽车发动机停转4个小时后，所有 在摩擦界面上的润滑油都将回流到润滑油箱中。这时启动发动机，由 于油泵还来不及将润滑油打到各润滑部位，短时间内会产生周期性润 滑丧失的干摩擦，从而造成发动机严重的异常强磨损。这种强磨损是 润滑油所根本无法解决的。(另有相关资料研究指出，这种强磨损占 发动机总磨损的70%以上) Copyright

6、Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 正常的磨损正常的磨损 n 发动机正常运转时产生的磨损。搞清楚发动机磨损的原因以后，也就 清楚了润滑油在减少发动机磨损中所起的作用。同时也就清楚了使用 抗磨保护产品对延长发动机使用寿命，保养发动机的重要性。 再者，尽管像抗磨剂、黏度指数改进剂、清净分散剂、防锈剂、 抗氧化剂等添加剂或多或少存在于所有高效润滑油中，但需要强调指 出的是，上述添加剂并不等同于专业汽车养护产品。在实际使用过程 中，人们往往希望获得综合性能优良的养护产品，这就要

7、求选择多种 添加剂，采用复配技术和配置工艺制造出具有广泛适用性的复合产品 。开发一种好的复合配方绝非易事，对添加剂的使用主要依靠实验结 果。其次，不同的添加剂之间有协同效应，可能是正效应，也可能是 负效应，所以，开发出一种好的汽车养护用品需要对各种基础添加剂 的性能充分了解，且需经过大量的实验室及道路实车实验。这就是由 基础添加剂复配而成的专业汽车养护产品与只是作为各种油品添加成 分的基础添加剂截然不同的原因所在。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司

8、 类别类别程度程度形貌形貌危害性危害性 A A轻微磨损轻微磨损 不可测量，可见加工痕迹或不可测量，可见加工痕迹或 光亮光亮 无无 B B轻度磨损轻度磨损勉强可测量勉强可测量无无 C C中度磨损中度磨损可测量可测量可引起故障可引起故障 D D严重磨损严重磨损有浓度磨损或局部过量磨损有浓度磨损或局部过量磨损导致重大故障导致重大故障 磨擦表面一般磨损分类 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 类别类别程度程度 形貌形貌 危害性危害性 擦伤擦伤材料转移材料转移

9、 A A轻微擦伤 表面变颜色变局部光亮或少量 擦痕 无无 B B中度擦伤 擦痕多处，面积较大，感觉有 深度。 表面材料转移 有可能扩展引 起故障 C C粘着擦痕分布宽而深次表层材料转移引起故障 D D 严重粘着 （撕裂） 大面积粘着或斯裂材料撕裂转移导致重大故障 磨擦表面粘着磨损分类 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 类别类别程度程度 形貌形貌 危害性危害性 划伤数量划伤数量划伤深度划伤深度 用指甲或铅笔用指甲或铅笔 感觉感觉 A A轻微划伤很少很

10、浅无无 B B轻度划伤少量较浅不易无 C C中度划伤中等数量较深略有 可能影响，但 不会引起故障 D D 严重划伤 或破坏 很多深有导致重大故障 磨擦表面磨料磨损分类 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 平衡轴齿隙 气门座/气门 曲轴、凸轮轴与止推片导杆/导套 凸轮/挺杆 摇臂/气门 缸筒/活塞组件 轴颈/轴瓦 磨损的危害 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有

11、浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 轴颈/轴瓦的危害 n 擦伤和划伤 造成过早疲劳 n 过度磨损 进一步发展为深度磨损 n 表面层脱落和龟裂 加速轴瓦的磨损 n 烧熔 轴与瓦粘着，粘着处较大时发生抱死，产生严重 的机械故障。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 气缸筒 活塞的磨损 n 活塞与气缸筒的磨损分正常与非正常。 1 在冷却系，润滑系，燃油（汽）系和曲轴连杆机构没有故障的情 况下正确操作和驾驶，一般缸套上部磨损大于下部，产生锥

12、度。受侧 压力大的一面磨损大于相对的一面，产生椭圆度。在气缸筒上部，活 塞环磨不到的地方产生缸肩。上部磨损大的原因：比下部温度高，比 下部润滑差，混合气中微粒研磨。 2 非正常磨损是冷车高速，超载高温，润滑失常，混合气中大量颗 粒引起的拉缸，抱缸等严重磨损。还有曲轴轴向间隙大引起活塞前后 位置变化而产生的不正常磨损。连杆弯曲，扭曲使活塞位置变化而产 非正常磨损。 n 缸筒微量变型或浅状拉痕，可采用强力珩磨工艺进行修复。 n 缸筒内产生纵向深度拉痕，即使更换新的活塞也不能排除故障。 n 活塞裙部的磨损 Copyright Reserved Geely Automobile Research In

13、stitute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 凸轮/挺杆 摇臂/气门 n 供油压力不足或机油过稀,或者是润滑油道堵塞造成润滑油无法到达 凸轮轴,或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大造成润滑油无法进入凸轮轴 间隙,都会造成凸轮轴的异常磨损。 n 控制摇臂表面粗糙度值对挺杆端磨损的影响 n 对气门弹簧进行优化，降低接触应力。 n 装配错误造成磨损。 Copyright Reserved

14、 Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 导杆/导套 n 气门导杆的材料为4Gr9Si2的含炭量对气门端的硬度值起绝对性的影 响，材料高频淬火后的硬化效果随炭含量的增加而增加。如淬火钢表 面存在许多软些，就会发生早期磨损。 n 气门杆端面的硬度值要接触硬度值 n 气门导套要求材料的耐磨性高, 加工时常常会引起加工质量问题,如 圆柱度超差(通常为斜锥孔);孔径变大;颤动刀痕等.应保证气门导套 内孔加工精度。 n 污染物堆积在气门杆与气门导套之间，导致气门卡滞的故障，称之为 气门粘连。严重的气门

15、粘连，会使气门不能运动。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 曲轴、凸轮轴与止推片 n 有切口面的，那是油槽位，是个曲轴与止推片之间润滑的，要是装反 了，就会加快止推片磨损，导致曲轴左右松动，将会产生严重后果。 n 装配时要测量旋转力矩，保证配合间隙在设计要求范围内。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 气

16、门座/气门 n 气门间隙过大：进、排气门开启迟后，缩短了进排气时间，降低了气 门的开启高度，改变了正常的配气相位，使发动机因进气不足，排气 不净而功率下降，此外，还使配气机构零件的撞击增加，磨损加快。 n 气门间隙过小：发动机工作后，零件受热膨胀，将气门推开，使气门 关闭不严，造成漏气，功率下降，并使气门的密封表面严重积碳或烧 坏，甚至气门撞击活塞。 n 气门间隙之所以存在，是因为进排气门均安装在燃烧室的顶端，也是 温度最高之处，为了留有膨胀的空间，因而必须存有空隙，至于间隙 的 气门间隙 大小，因厂家设计不同而不一致，通常进气门间隙在 0.20.25毫米之间，而排气门间隙由于受热膨胀比进气门

17、侧的大，所 以间隙更大些，一般在0.290.35之间。 n 发动机气门摇臂与此气门之间经过长久的动作及磨耗，间隙会愈变愈 大，所以才有气门脚间隙的调整。 n 采用液压挺柱的配气机构不需要留气门间隙。气门间隙通过油压自动 调整，就不需要调整气门间隙。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 平衡轴齿隙 n 润滑油不清洁或润滑不充足会造成齿面加速磨损。 n 中心距偏大或齿轮加工精度低会造成齿轮啮合接确面积小或产生干涉 现象。不正确的齿轮啮合会使齿面金属层产生

18、疲劳裂纹，造成齿面磨 损破坏或断齿故障。 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 缓冲作用缓冲作用 缓冲作用缓冲作用 密封作用密封作用 防锈作用防锈作用 冷却作用冷却作用 清洁作用清洁作用 润滑不良的危害 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 清洁作用 清洁作用就是指清洁燃烧产生的炭、油等污渍，或者将污渍在油

19、中分解 掉，或者利用油渍过滤器把污渍去除。发动机油能清洁发动机，并去除 过滤器里残留的杂质，保护金属表面免受燃烧过程中形成的酸腐蚀。同 时，发动机油还能带走燃烧残留物(积炭)、润滑油的燃烧产物或氧化产 物(低温油泥)，并迅速沉降到油底壳底部。因此油看起来都是黑黑的污 浊的东西，仅通过肉眼看无法判断其质量好坏。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 冷却作用 顾名思义，冷却发动机的作用。发动机油能辅助冷却系统(如水、散热器 、水泵、冷却

20、循环系统，以及经过发动机和油地壳的气流)带走活塞所产 生的热量。冷却活塞时汽油要从反面喷射出。因此，发动机油必须有着 很好的冷却性能，并且能承受高温。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 防锈作用 防锈作用就是要防止生锈，就像给刀剑等东西上涂油一样，发动机内的 金属零件也要防止生锈。这些都要归功于润滑油的另一重要特点防 水，才可以使发动机油能有效起到发动机防锈的作用。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely

21、Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 密封作用 发动机油的密封作用是要使发动机的活塞和气缸密封起来，这种密封程 度很重要，可以有效阻止气缸串气，保证发动机的有效功率的输出，提 高车辆动力性。即把机油滴入活塞和气缸的空隙处，以此来保持气缸压 力的功能。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 抗氧化作用 发动机油能全面保护发动机的所有部件。发

22、动机所产生的高温会促使发 动机油加速氧化，因此，发动机油必须具有优良的抗氧化性，以保证发 动机油能在一定的换油周期内保持正常的黏度，保护发动机的所有部件 工作正常。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 缓冲作用 发动机油能承受一定的来自于轴承传递的冲击负荷，起到缓冲作用，从 而在一定程度上消除轴承和发动机其他零件间的冲击负荷。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research I

23、nstitute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 n 机油通过这几种作用使发动机保持良好状态。因此油越新越好，机油 清洁程度不同机器性能也会各异。机油不能换一次便一劳永逸，还必 须定期更换新的。但是需要注意的是在清车之前的保护措施，切记关 键零部件的防水、线路的防水。清洗之后对发动机的散热和使用寿命 都不会造成损伤，同时还能增强发动机性能。 润滑油的作用 Copyright Reserved Geely Automobile Research Institute 版权所有版权所有 浙江吉利汽车研究院有限公司浙江吉利汽车研究院有限公司 发动机高温对汽车的危

24、害 n1发动机的充气系数下降 气温越高，空气密度越小，发动机的实际进气量减少；由于发 动机过热，发动机罩内温度更高，发动机充气能力降低。充气系数下降，造成发动机功率 下降，使汽车行驶无力。另外，由于充气系数下降，混合气相对变浓，汽车废气中的有害 物质(CO、HC、NOx、碳烟)浓度增大，增加环境污染。 2发动机燃烧不正常 大气温度高 ，进入气缸的混合气温度也高，发动机整个工作循环的温度也高，而散热器的散热效率又 低，使发动机处于过热状态，燃烧室内末端混合气接受热量多，加剧焰前反应，这就容易 产生爆燃。另外，过热的发动机使积存于活塞顶部、燃烧室壁、气门顶部及火花塞上的积 碳形成炽热点，易造成可燃

25、混合气的早燃。这种不正常的燃烧，更加剧了发动机的过热现 象，形成恶性循环，气缸体和缸盖易产生热变形甚至裂纹，较为常见的是烧坏气缸垫、气 门及气门座。 3机油变质 发动机的机油在高温、高压下工作时，使机油的抗氧化安定性 变坏，加剧了其热分解、氧化和聚合的过程。机油与燃烧不完全的产物、凝结的水蒸气以 及进气中夹带的灰尘混合Jil起机油变质。另外，由于机油温度高，粘度下降，使机油变稀 ，油性变差，机油压力降低，发动机零部件表面不易形成润滑油膜。同时，金属零件由于 高温热膨胀较大，零件之间正常配合间隙变小。这些都加速机件磨损，严重影响发动机的 使用寿命。 4供油系易发生气阻 气温越高，发动机罩内温度也

26、就越高，越易产生气阻现 象。供油系受热后，部分汽油蒸发成气体状态存在于油管及汽油泵中，不仅增加了汽油的 流动阻力，同时由于气体的可压缩性，汽油泵出油管中的油蒸气随着汽油泵的脉动压力不 断地被压缩和膨胀，破坏了汽油泵在吸油行程中所形成的真空度，造成发动机供油不足甚 至中断，形成供油系气阻。这种现象在炎热地区，特别是汽车满载爬坡或以低速长时间行 驶时，更容易发生。 5点火系工作不正常 汽车在高温环境中行驶时，因点火线圈过热而 使高压火花减弱，容易出现发动机高速断火现象。严重时使点火线圈烧坏，影响汽车正常 行驶。 n防止发动机爆燃 应根据发动机的压缩比选用辛烷值合适的汽油，当使用的汽油牌号低于要 求时，应调整分电器上的辛烷值调节装置，适当推迟点火提前角，降低燃烧室末端混合气 温度；对燃烧室、活塞顶部、气门头等部位的积碳要进行彻底清除，清除炽热点，保持良 好的散热性和正常的压缩点。有的汽车安装有爆燃限