汽油发动机台架试验常见故障及排除方法

汽油发动机台架试验常见故障及排除方法试验开发部试验开发科姜岩★主要内容一、汽油机故障总结二、例证（资料来源于CR系统）★汽油机故障总结★例证（资料来源于CR系统）一】E4G13热力学开发描述：每次新发动机试验开始时正时系统都发生跳齿，导致相位错乱，影响发动机性能，在台架上还要另外进行相位调整，影响试验进度。

对正时系统进行整改。

分析：由于正时张紧器未设计棘齿结构，在发动机起动前，张紧器内未充油，一旦曲轴有反转情况，就会导致链条未张紧。

凸轮轴在气门弹簧的作用力下，出现跳齿现象。

临时措施：采用先用卡板初调相位，再用起动机启动（不点火），让张紧器内充油后，在检查一次相位。

（新件因未磨损，跳齿风险相对较小）整改措施：重新设计正时系统定轨（导轨）和上导轨，减小链条与导轨间隙，保证凸轮轴无法跳齿。

二】SQRE4G13发动机3000次冷热冲击试验描述：发动机完成3000次冷热冲击试验，拆检发现三个缸活塞油环卡死。

分析：1、1.5mm环高太小，过油截面太小，对机油结胶有促进作用；2、3000次试验换油周期目前为100小时，更换周期较长；3、从美孚测量刮片上的结胶或者积碳成分推断产生结胶的原因和温度。

措施：1、试制E4G18发动机2.0环高的油环和相应活塞样件并到货；2、同一台发动机搭载1.5和2.0环高油环进行试验，同时在发动机运行前100小时的50/75/100小时分别取油样进行分析，机油交由美孚进行检测并提供报告；后200小时每50小时更换机油；3、根据E4G18和机油检测结果确定油环卡环的根本原因并制定相关整改措施；4、根据整改措施试制样件或者更改试验规范确保此问题不再出现。

三】ＳＱＲ371发动机800小时循环负荷试验描述：可靠性试验运行至126小时时发现发动机出现放炮现象，检查发现1缸高压导线击穿漏电。

分析：由于连接管击穿处在设计中有缺陷，外层护套偏短，且护套与连接管配合偏松，没有保护好内部的连接管，在试验过程中长期处于高温高压条件下，连接管被击穿漏电。

措施：1.加长与火花塞配合的护套长度，长度由原来的70mm改为85mm 2.更改护套与连接管的配合公差。

3.整改件搭载可靠性试验验证四】SQR371F发动机排气管开裂试验描述：发动机上好台架，准备启动时，发现排气管后面漏水严重，拆下排气管发现缸盖第三缸排气道有很大砂眼，已经与水套相通。

分析：通过对同一批缸盖铸件的解剖分析，判断是由于铸造时水套砂芯断裂，砂芯偏移，造成水套和气道砂芯接触，导致铸造缺陷。

导致缸盖铸造缺陷件装机的原因据分析有以下几点: 1.在下水套砂芯时，底模撞断水套砂芯 2.在下气套砂芯时，气道砂芯撞断水套砂芯 3.在分离合格件和不合格件时操作疏忽，导致不合格件混入到合格件当中。

措施：1.供应商进行整改，对操作过程进行控制，下芯时保持平衡，防止下芯时发生碰撞导致砂芯断裂的现象，并且在下芯后二次开模清理型腔时对砂芯进行复检2.密封检测时，在铸件撒和那个做标示，已区分合格铸件和不合格铸件。

五】SQR371F发动机50小时超速试验描述：发动机完成50小时超速试验后进行拆检，发现第一缸连杆下瓦合金层脱落。

分析：合金脱落发生在连杆下瓦上，说明不是最大压力导致，而是其他原因，通过轴瓦伤痕确认是清洁度导致的失效。

轴瓦表面合金脱落边缘存在多条清晰划伤痕迹，这是由于第一连杆瓦距离主油道入口最近，大量颗粒杂质进入第一连杆颈，划伤合金层并在合金层表面移动，在伤痕处油膜压力变化巨大，气蚀加重，导致合金脱落。

在其他连杆瓦上也存在多处小面积损伤，明显是由于颗粒进入合金层导致的，也证明了这个原因。

措施：装机中零件清洁度控制,并且在工艺文件及控制计划里面都予以体现。

六】SQR684V发动机800小时循环负荷试验描述：发动机可靠性运行到1118循环，发动机有异响，同时缸体456缸侧有白烟，急停发动机，检查发现5缸缸体被击穿，发动机下台架拆检；发现5缸进气侧连杆螺栓有松动迹象，断裂在连杆螺栓孔内部的螺栓较其余正常安装螺栓距离螺栓孔底部牙距多，故认为此螺栓先松动导致发动机的损坏。

分析：造成连杆螺栓断裂主要原因有：1、拧紧时太紧或太松2、拧紧方法不合理3、连杆加工存在质量问题4、连杆螺栓使用时间过长等结合失效情况和数据记录，认为螺栓拧紧方法不合理有一定的因素。

措施：1、提供连杆给供应商进行螺栓扭力试验；2、供应商提供扭力试验报告并提供新的拧紧方案；3、根据新的拧紧方法加工连杆并搭载试验。

七】SQR484J发动机500小时额定功率试验描述：发动机台架布置完成后，开始磨合，磨合过程中电控检测发现排气侧VVT不工作，检查VVT执行器与线束均无问题，更换排气凸轮轴后解决。

八】SQRD4S13发动机500小时额定功率试验描述：1.3S发动机500小时额定功率试验、更换最新状态的增压器带轮后可靠性运行至359小时，发动机突然出现节气门关闭现象。

发动机在4000r/min以下运行正常，转速一升至4000r/min，发动机节气门就开始关闭。

电控人员检查后发现是因为凸轮轴相位偏差、电控策略为了保护发动机而关闭节气门使其回至怠速。

调相位后、此故障消除。

九】SQRD4S13发动机500小时额定功率试验描述：可靠性试验运行到34小时，停机准备做背压试验，停机过程中发现扭矩下降很快。

再次启动时发动机声音异常，扭矩降低，排温升高，停机测三缸静态缸压为零。

拆检发现火花塞中心电极和侧电极烧蚀，绝缘陶瓷碎裂；排气门边缘烧蚀。

因仅一缸发生此问题，可以对各缸差异性进行分析，找出解决方法。

分析：发动机燃烧异常，导致局部过热，出现烧蚀措施：1.对相关部件（排气门、水套、气门座圈）进行排查、检测、分析 2.更换联电电控数据进行新的试验验证十】SQRD4S13发动机十台一致性试验描述：发动机从低速低负荷磨合至5000r/min、75N·m工况时，从正时罩盖下端喷出大量冷却液，从现场分析，缸体前端进水管处未出现渗漏，缸体水套没有发现裂纹，分析冷却液来源与水泵壳体与缸体接合面的渗漏；更换水泵及垫片后，发动机没有出现漏水情况。

初步推断认为，水泵垫片的安装孔位置、尺寸偏差导致密封不良，在高速水压大的情况下垫片失效，冷却液外漏。

建议检测同批次的水泵垫片，另对水泵壳体与缸体贴合面的平面度进行检测。

水泵叶轮与缸体上水泵内腔壁有刮擦的痕迹。

十一】SQR372W发动机400小时交变负荷试验描述：正时皮带磨损严重，部分齿已经脱落。

分析：1、帆布涂胶设备无极调速器调至规定转速后存在波动现象，不能有效掌握涂布速率，导致帆布涂胶不均匀或涂胶量过少，涂胶帆布未能满足技术要求；2、正时带底布耐磨性差。

措施：1、维修涂布设备无极调速器，由制造部、技术部验收；加强对涂布工艺的执行情况检查；2、正时带底布高弹性尼龙布305-2，原采用国产底布，现更换进口底布，改善皮带底布的耐磨性。

十二】SQR477F发动机500H可靠性试验描述：可靠性试验进行到200小时，机油压力突然下降，发动机急速停机后，检查发现发动机曲轴正时齿轮侧轴向晃动较大，与传动轴连接侧无法盘动，初步认为曲轴断裂。

发动机拆机后发现为曲轴四缸位置发动机飞轮侧连接曲轴轴颈与连杆轴颈间的曲拐部位在靠近连杆轴颈处断裂。

曲轴断裂后同时造成：1.第五道曲轴轴瓦产生严重磨损。

2.四缸活塞连杆大头轴瓦局部剥落。

3.四缸活塞顶部与气缸盖撞击产生压痕。

分析：第五主轴颈圆角磨削不合格，存在尖角和沟槽，造成应力集中，导致曲轴发生早期断裂。

措施：更换磨床，提高砂轮修整的精确度，并在加工后，用轮廓仪检测圆角形状。

改进效果：经过轮廓仪检测，主轴颈圆角形成一个光滑过渡的圆弧，满足图纸要求。

十三】SQR477F发动机50小时超速试验描述：发动机可靠性运行至21.5小时，因为机油压力低，提前对发动机进行保养。

21.5小时消耗机油-2g，发动机存在机油稀释现象。

此发动机是477F降油耗增加了活塞冷却喷嘴的发动机。

分析：1、通过对300小时活塞开裂试验后的油品进行水分、总碱值、元素分析、倾点、燃油稀释进行检测，结果均合格；2、同时对四次12H机油耗试验的机油进行水分、开口闪点、100℃运动粘度、总酸值、戊烷不溶物、燃油稀释以及铝、铜、铁、硅元素含量的检测结果均符合发动机台架试验-润滑油评定指南的要求；3、拆解观察各摩擦副也并没有出现严重的磨损情况，除了连杆轴瓦表层仍还存在脱落现象（477F开发之初就存在的老问题），其余摩擦副均正常，而整车上发动机的运行工况远远没有台架恶劣，并且根据前期1.3S、1.6S、1.8S台架上面严重机油稀释情况下，其道路试验的机油仍然检测合格，相对而言477发动机的燃油稀释比例均在合格范围之内，所以在台架试验和整车道路上均不会存在问题。

措施：道路严格按照每行驶1万公里更换机油。

十四】SQR477F发动机500小时额定功率试验描述：发动机完成可靠性试验后拆检过程发现一缸与三缸排气侧第1、2、4、5号气门弹簧断裂，断裂部位基本相同，均在底部第三道螺旋处。

断口形状均呈现45度剪切断裂状。

建议对弹簧材料进行分析，确认弹簧的疲劳强度是否满足发动机要求指标。

分析：弹簧断裂为多源性疲劳断裂，由于弹簧在高速振动过程中，弹簧表层强度无法满足复杂的交变应力作用，导致内侧表面产生疲劳源。

发动机全速全负荷跑合的复杂过程中，由于巨大的惯性作用，引起弹簧升程的增加，导致弹簧最大工作应力增加，加速了弹簧断裂的趋势。

措施：提高弹簧表面强度是关键所在。

继续提高喷丸强度，由原用的φ0.6丸粒改用φ0.7丸粒;加强出厂前的疲劳试验;喷丸后回火温度由原来的240℃改为200℃，减少表层残余应力的损失，提高弹簧表面强度。

十五】SQR477F发动机500小时额定功率试验措施：可靠性试验进展至376小时，发动机保养更换火花塞拔下分缸线时高压导线铜插头与线体脱落。

分析：发动机运转时火花塞安装孔内温度较高，而高压导线线芯外包绝缘层材质为硅橡胶，其热脆性大，另外由于铜插头与线体铆接结合长度短，铆合面小，导致拔出时铜插头与线体直接脱离。

措施：将铜插头与线体铆接的长度加大即增加铜插头与线体的相对高度（提高5mm），这样就加长了铆合面，增大了插拔力（约增加20%左右），在热状态下插拔不易拔掉。