气门异响与凸轮型线的关系
利用TQC原理解决摩托车发动机凸轮轴磨损
利用TQC原理解决摩托车发动机凸轮轴磨损摘要：本文针对市场反馈发动机凸轮轴磨损现象，利用TQC原理，从几方面排除与查找产生发动机凸轮轴早期磨损的原因，对分析因素做实际验证，证明了磨损的主要原因为凸轮材质的选用欠佳及配偶件摇臂的精度不良导致。
关键词：TQC；凸轮轴；摇臂；异常磨损；工艺改善；验证前言：凸轮轴是发动机配气机构中的主要零件，它的主要作用是保证进排气阀按照一定的时间开启和关闭。
凸轮在工作过程中除受到一定的弯曲和扭转载荷外，主要是凸轮的型线表面承受交变的挤压应力和配偶的摇臂的相互运动摩擦。
凸轮轴的主要失效型式是凸轮表面因交变挤压应力作用产生的麻点或表面剥落现象。
所以要求凸轮轴具有较好的强度和刚度意外，更主要的是具有良好的耐接触和耐磨损性能。
搭载L YM149MG发动机的T110弯梁摩托车曾经荣获2007年度中国弯梁车年度车型，在摩托车领域享有较高的声誉，随着产量的不断扩大，市场反馈一定数量的发动机出现气缸头异响、凸轮轴和摇臂磨损异常的现象，影响到整车销售和企业的形象。
1.现状把握：对市场反馈做统计，故障发生期都为车辆行驶里程7000km以内，属于早期磨损。
2.原因查找与分析针对凸轮轴早期磨损实施市场调查和要因讨论，按照TQC的原理，从人、机、料、法、环五个方面逐一进行排查分析：人方面主要是检查：用户日常维护不当和使用劣质机油油品，通过市场用户走访，确定不是要因；机方面主要是检查：凸轮、摇臂加工不良、凸轮、摇臂热处理金相组织不良、机油泵工作不良和油道堵塞，通过调查分析、试验再现和用户跟踪，发现凸轮和摇臂表面粗糙度检查，摇臂R面的直线度、平行度调查显示直线度超差会引起接触比压加大，易导致磨损故障发生；料方面主要是检查：材质选用不良、缸头加工精度平行度差和气门弹簧弹力超大，发现凸轮材质有差异，不一样的材质使用的热处理方式导致金相硬度的不同，对耐磨性影响较大；法方面主要是检查：未按照作业要求调整正时、气门间隙和油封装配不良，导致供油压力不足，未发现成因；环方面主要是检查：气候湿度较大、寒冷地区温差大，未发现成因。
发动机异响的诊断与排除
（4）更换涨紧器或链条。
2021/4/27
28
十四、发电机响
异响特征 ： （1）、连续的摩擦响声。 （2）、间断的撞击声。 产生原因 ： （1）发电机风扇与他物碰撞。 （2）皮带轮松动产生的碰撞声。 （3）轴承松旷产生的连续噪声。 （4）电刷张紧弹簧损坏而由电刷发出的噪声。 （5）发电机内部螺栓或零部件脱落 。
（3）连杆螺栓松动致使连杆轴承松动。
（4）机油压力不足。
2021/4/27
10
五、连杆瓦响
检查方法 ： （1）单缸断火的方法可减轻噪声，由此可查出是
哪一个缸出现了问题。 （2）如果轴承完全损坏，用单缸断火的方法无效，
但这种情况下噪声十分明显，比较容易判断。 预防及解决办法： （1）保证使用合格质量的零件（连杆，轴瓦，曲
发动机经一段时期使用以后，在气缸的上部被磨成凸台 发出的噪声声。
2021/4/27
6
三、活塞环异响（2）
检查方法 ： 用火花塞短路的方法不能减轻噪声的强度。
预防及解决办法 ： （1）使用符合标准的机油并按保养规范定期检查，加
足机油，更换机油。 （2）活塞行程范围内如果能保证最大允许配缸间隙，
仅去掉气缸中的凸台即可。 （3）如超出最大允许配缸间隙，应搪缸并配加大尺寸
推片损坏。
2021/4/27
15
七、止推片处响
检查方法 ：
利用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ响特征判断。
预防及解决办法：
（1） 止推片不可装反，装配后曲轴应保证有规 定的轴向间隙。
（2）使用符合标准的机油并按保养规范定期检 查，加足机油，更换机油。
（3）针对情况更换止推片，或止推片、曲轴都 更换。
汽车维修工高级理论知识模拟试题与答案
汽车维修工高级理论知识模拟试题与答案一、单选题（共80题，每题1分，共80分）1、安装好AJR型发动机凸轮轴后,发动机约（）πιin之内不得启动。
A、20B、30C、40D、50正确答案：B2、若发动机曲轴主轴承响,则其响声随发动机转速的提高而（）。
A、先增大后减小B、减小C、增大D、先减小后增大正确答案：C3、空气压缩机的装配中，组装好活塞连杆组,使活塞环开口相互错开（）。
A、90°B、180°C、60°D、30°正确答案：B4、电控发动机故障征兆模拟试验法包括（）。
A、加热法B、简单仪表诊断C、随车故障自诊断D、专用诊断仪器诊断正确答案：A5、制动气室外壳出现（），可以用敲击法整形。
A、凸出B、凹陷C、裂纹D、以上均正确正确答案：B6、转向传动机构的横,直拉杆的球头销按顺序装好后，要对其进行（）的调整。
A、预紧度B、间隙C、测隙D、紧固正确答案：A7、蒸发器控制阀损坏或调节不当,会造成（）。
A、系统太冷B、操纵失灵C、系统噪声大D、冷空气不足正确答案：D8、偶发故障,可以模拟故障征兆来判断（）部位。
A、工作B、故障C、工作.故障均对D、工作.故障均不正确正确答案：B9、空调压缩机油与氟利昂R12（）。
A、完全不容B、完全溶解C、溶解度较小D、溶解度较大正确答案：B10、下列关于自动变速器驱动桥中各总成的装合与调整中说法错误的是（）oA、用扭力扳手转动输出轴,检查输出轴的转动扭矩,此时所测力矩是开始转动所需的力矩B、将输出轴.轴承及调整垫片装入驱动桥壳体内，以专用螺母作为压装工具将输出轴齿轮及轴承压装到位C、把百分表支架装在驱动桥壳体上，使百分表触头对着输出轴中心孔上粘着的钢球,用专用工具推.拉并同时转动输出轴,将输出轴轴承装合到位D、输出轴和齿轮总成保持不动（可用2个螺钉将一扳杆固定在输出轴齿轮上），装上输出轴垫圈和螺母,按照规定力矩拧紧正确答案：An、制动性能台试检验的技术要求中，对于机动车制动完全释放时间对单车不得大于（）s。
雅马哈天剑气门响的解决方案
雅马哈天剑气门响的解决方案一、调整气门间隙气门间隙是指气门与气门座之间的间隙。
如果气门间隙过大，会导致气门响动，进而影响发动机的性能。
因此，我们需要定期调整气门间隙。
调整气门间隙的方法是：松开气门调整螺钉的锁紧螺母，轻轻转动调整螺钉，使螺钉前端与气门杆间隙对准，然后锁紧螺母。
二、检查气门弹簧气门弹簧的作用是保证气门的正确复位。
如果气门弹簧老化或损坏，会导致气门不能正确复位，进而产生异响。
此时，我们需要检查气门弹簧的状况，如有损坏，需更换新的弹簧。
三、更换气门油封气门油封的作用是防止机油进入燃烧室。
如果气门油封老化或损坏，会导致机油进入燃烧室，影响发动机的性能。
此时，我们需要更换新的气门油封。
四、调整正时链条正时链条的作用是驱动气门的开闭。
如果正时链条松动或磨损，会导致气门的开闭时机不正确，进而产生异响。
此时，我们需要调整正时链条的松紧度，或更换新的链条。
五、清理气门积碳气门积碳是指燃烧室内的积碳附着在气门上。
如果气门积碳过多，会导致气门关闭不严，进而产生异响。
此时，我们需要清理气门积碳。
清理方法可以是机械清理或化学清理。
六、检查气门摇臂气门摇臂的作用是驱动气门的开闭。
如果气门摇臂磨损或松动，会导致气门的开闭时机不正确，进而产生异响。
此时，我们需要检查气门摇臂的状况，如有损坏或松动，需更换或紧固。
七、更换气门盖垫片气门盖垫片的作用是密封燃烧室。
如果气门盖垫片老化或损坏，会导致燃烧室内漏气，进而产生异响。
此时，我们需要更换新的气门盖垫片。
八、润滑气门导管气门导管的作用是引导气门的运动。
如果气门导管润滑不良或磨损，会导致气门的运动受阻，进而产生异响。
此时，我们需要润滑气门导管，或更换新的导管。
九、检查气门挺杆气门挺杆的作用是驱动气门的开闭。
如果气门挺杆磨损或松动，会导致气门的开闭时机不正确，进而产生异响。
此时，我们需要检查气门挺杆的状况，如有损坏或松动，需更换或紧固。
十、更换气门弹簧座气门弹簧座的作用是支撑气门弹簧。
气门升程曲线
气门升程曲线摘要：1.气门升程曲线的定义和作用2.气门升程曲线的类型和特点3.气门升程曲线的设计和优化4.气门升程曲线在发动机性能中的影响正文：一、气门升程曲线的定义和作用气门升程曲线是描述发动机气门在运动过程中，气门开启程度与曲轴转角之间关系的曲线。
气门升程曲线对于发动机的性能和燃油经济性具有重要影响，因为它决定了气门在燃烧过程中的开启时间和升程大小。
气门升程曲线可以分为进气门升程曲线和排气门升程曲线。
二、气门升程曲线的类型和特点根据气门升程的变化规律，气门升程曲线可以分为以下几种类型：1.线性型：气门升程随曲轴转角的增加而均匀增加，这种类型的气门升程曲线结构简单，适用于低速发动机。
2.凸轮型：气门升程随曲轴转角的增加而快速增加，然后在达到最大升程后缓慢增加。
这种类型的气门升程曲线可以在高速时提供较大的气门开口，以提高发动机的性能。
3.阶梯型：气门升程随曲轴转角的增加而分阶段增加，这种类型的气门升程曲线可以在不同的转速下提供最佳的气门开口，以兼顾发动机的低速和高速性能。
三、气门升程曲线的设计和优化气门升程曲线的设计需要考虑以下几个方面：1.发动机的性能要求：根据发动机的用途和性能要求，确定气门升程曲线的类型和特点。
2.气门和凸轮的尺寸和材料：根据气门和凸轮的尺寸和材料，确定气门升程曲线的形状和参数。
3.发动机的转速范围：根据发动机的转速范围，设计和优化气门升程曲线，以实现最佳的性能和燃油经济性。
四、气门升程曲线在发动机性能中的影响气门升程曲线对发动机性能的影响主要体现在以下几个方面：1.发动机的功率和扭矩：气门升程曲线的优化可以提高发动机的功率和扭矩输出，从而提高发动机的性能。
2.发动机的燃油经济性：通过优化气门升程曲线，可以降低发动机在低速时的燃油消耗，提高燃油经济性。
某小型发动机异响消除研究
４ 闶最滑精不 良
１ 问题 描述
５ 其他设计 问题
在缸董上增加 挡油墙 的增薯润 滑 ． 且重新 设计 采 用蔓 翻稠 晌仍然存在 并 异 ｛ 形式播■总成 Ｉ ｜
否
在 搭 载 处 于开 发 阶 段 的某 小 型 发 动机 的微 型 车
在 对以上 因素进行 捧 除后 ．可知为其 他 设计上 的问题
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎｏ９， ０１ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｅｒ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ． ２ ２ ｉ
某小 型 发 动机 异 晌 消 除研 究
王泰 晟 。 翁俊华 ． 星 刘
（ 上汽通用五菱汽车股份有限公司 技术中心 ， 广西 柳州 ５ ５０ ） ４ ０７
５４ ．０
图 ２ 频 谱测试图（ 改前 ） 更
段波动最大 。 表明该时段凸轮轴相位、 曲轴相位对应的 时刻 为排气 门开启 的时刻 ， 由波 动呈现 周期性 ， 且 可初 步 推 断 出异 响 的原 因为 ： 轴型线 的设 计存在 问题 。 凸轮 通 过查 凸轮轴 的图纸 ，凸轮轴 型线 的缓 冲段 高 度 日为 ０３ ｌ。 图 ３ ． ｍ＇ ３ ｌ ｌ 如 所示 。
收 稿 日期 ：０ ２ ０－ ０ ２ １－ ６ １
由频谱图可看出， 声音频率和振动频率在某一 时
作者筒 介 ： 王泰晟 （９ ５ ） 男 ， １ ８ 一 ， 广西柳州人 ， 助理 工程师 学士学位 ， 研究方 向为热能与动力工程 。
，
１８ ６
《 装备制造技术）０ ２ ２ １ 年第 ９源自期 — ０ — １ ５ ｏ
由分析知 ， 测试的发动机的最大热态气 门间隙为 ０ ８ ｍ 仅仅比凸轮轴型线的缓 冲段高度小 ０ ５ｎ ， ． ， ２ｍ ． Ｉ ０ ｌｎ 结合 以上分析可推断出该发动机的异响是 由于凸轮轴 型线 的缓冲段高度设计过小引起的。
汽修高级工考核指导第三单元发动机故障诊断与排除
汽修高级工考核指导第三单元发动机故障诊断与排除您的姓名： [填空题] *_________________________________1.发动机磨损或调整不当引起的异响属于( )异响。
[单选题] *A.机械(正确答案)B.燃烧C.空气动力D.电磁2.在发动机进气口、排气口和运转中的风扇处的响声属于( )异响。
[单选题] *A.机械B.燃烧C.空气动力(正确答案)D.电磁3.汽油机点火过早异响的现象是( )。
[单选题] *A.发动机温度变化时响声不变化B.单缸断火响声不减弱C.发动机温度越高、负荷越大,响声越强烈(正确答案)D.变化不明显4.汽油机点火过早发出异响的原因有( )。
[单选题] *A.凸轮轴和曲轴两中心线不平行B.发动机温度过高(正确答案)C.发动机进气不足D.点火线圈温度过高5.下列属于发动机曲轴轴承异响的原因是( )。
[单选题] *A.曲轴有裂纹B.曲轴弯曲(正确答案)C.气缸压力低D.气缸压力高6.若发动机曲轴轴承异响，则其响声随发动机转速的提高而( )。
[单选题] *A.减小B.增大(正确答案)C.先增大后减小D.先减小后增大7.若发动机连杆轴承异响，响声会随发动机负荷增加而( )。
[单选题] *A.减小B.增大(正确答案)C.先增大后减小D.先减小后增大8.发动机活塞敲缸异响发出的声音是( )声。
[单选题] *A. “铛铛”B. “啪啪”C. “嗒嗒”(正确答案)D.“噗噗”9.下列不是发动机活塞敲缸异响的原因的是( )。
[单选题] *A.活塞与气缸壁间隙过大B.活塞裙部磨损过大或气缸严重失圆C.轴承和轴颈磨损严重(正确答案)D.连杆弯曲、扭曲变形10.发动机活塞销异响的原因是( )。
[单选题] *A.活塞销与活塞上的销座孔配合松旷(正确答案)B.连杆弯曲、扭曲变形C.连杆轴承盖的连接螺纹松动D.活塞销质量差11.发动机活塞销异响是一种( )的响声。
[单选题] *A.无节奏B.浑浊的有节奏C.钝哑无节奏D.有节奏的“嗒嗒”(正确答案)12.发动机气门座圈异响比气门异响稍大并呈( )的“嚓嚓”声。
发动机异响的种类及产生原因
异响的种类及产生原因电控发动机和传统发动机一样，随着汽车行驶里程的增加和使用维护不当，或者是修理装配质量不高等，同样会使发动机发生异响故障。
由于现代汽车制造水平的提高，发动机异响故障的故障率很低，异响的种类也大为减少，异响的范围越来越集中。
主要异响有爆燃、漏气、断环、活塞烧顶等。
对电控发动机来说，除这些相同的故障外，随着发动机结构的不断改进，也有一些新的故障产生。
这些故障有：液压挺杆响，正时带异响或正时链条异响；气门弹簧异响；进气正时自动控制机构异响；大量积炭造成发动机高速运转时气门异响等。
(1)发动机液压挺杆异响。
目前汽车发动机配气机构中，普便采用液压挺杆技术。
液压挺杆一方面可以自动消除气门间隙，降低由于磨损造成气门间隙过大出现的气门异响。
另一方面也可以使发动机在运转过程中始终保持良好的气门间隙，保证气门的气密性，增加发动机稳定工作时间。
液压挺杆的工作主要依靠机油压力、挺杆体与座孔间隙。
气门杆与挺杆间隙及挺杆内止回球阀。
液压挺杆刚开始工作时，由于腔内无油压，故挺杆杆塞处在最底部，挺杆与气气门间隙较大，气门产生短时异响。
随着发动机的运转，在机油压力的作用下，挺杆内杆塞腔内充注油液，杆塞下行，挺杆有效工作长度增加，气门间隙减小。
由于挺杆内杆塞所产生的力较小，不能产生压缩气门弹簧的力量，所以当挺杆与气门间隙达到很小时，挺杆不再运动。
同时又因挺杆内止回球阀的作用，挺杆杆塞腔内的油压不能迅速排出，使得杆塞保持在原位不动并维持原有长度形成刚性，从而推动气门打开。
随着发动机的运转，气门间隙保持一定间隙，消除了气门异响。
1)单一挺杆异响。
这种故障多是单一液压挺杆工作不良或气门杆弯曲造成的，如果响声过大，还会造成发动机怠速工作时运转不平稳。
在诊断这种故障时可采用真空表检查发动机怠速运转时进气系统的真空度和用气缸压力表检查发动机气缸压力的方法来诊断。
当真空表摆幅大于5kPa或气缸单缸压力过低或过高时，说明该缸进气挺杆或排气挺杆存在故障。
船用中速柴油机凸轮轴故障原因及分析
一、柴油机凸轮轴定义与应用船舶柴油机中的凸轮轴是仅次于曲轴轴系的重要基础轴类传动部件，凸轮轴的组成主要由进排气凸轮、偏心轮、支承轴颈、以及凸轮轴驱动齿轮等组成；凸轮轴主要作用是控制柴油机进气阀、排气阀的开合动作，喷油器起喷正时，以及空气分配器的驱动，附加带动调速器等其他附件的传动轮做同步运动，为燃烧室正常工作提供先决条件[1]。
二、引起船用柴油机凸轮轴系统故障的主要原因凸轮轴故障现象主要有凸轮轴工作面点蚀、磨损、塑性变形，凸轮轴表面裂纹和凸轮轴整体弯曲变形等，而引起凸轮轴故障有多种原因，现总结归纳船用凸轮轴故障原因主要从三个重要环节进行原因分析：第一方面是从加工制造环节和凸轮轴结构形式的选用进行分析。
图1 凸轮轴剖视图众所周知，凸轮，见图1，应该保证具有很高的轮廓精准度，相位角度、良好的耐磨性、工作表面较小的表面粗糙度以及足够的刚度和抗冲击能力。
第二方面是从安装环节进行分析，为保证凸轮轴在整个柴油机系统中能够可靠工作，安装工艺同样不可忽视，凸轮轴各配合部件要严格按照柴油机技术规格书中凸轮轴规定的装配尺寸公差来进行安装，比如：止推片调整轴向间隙；力矩扳手按标准值紧定螺栓；确保齿轮和凸轮轴锥面清洁和干燥；凸轮轴转速正时轮附件齿后的第一个齿的中心线应准确对准主转速正时传感器的中心线；安装凸轮轴时曲轴和凸轮轴正时定位销的找正方法。
第三方面是从凸轮轴日常管理进行分析，柴油机管理人员落实检查制度不到位，仅仅存在于检查燃油、滑油、冷却水、更换滤芯滤器、各油路水路阀门位置、主机系统供电等日常启机环节，对凸轮轴道门盖内部情况长时间疏于观察。
所以一旦出现柴油机动力衰减伴随油耗增加因凸轮轴导致此现象时，往往更换意义大于修复。
原因还有以下方面：（1）故障原因判断失误或者仅调整气阀间隙和喷油正时后继续使用，凸轮表面长时间工作加剧磨损。
（2）在润滑系统原因的情况下，因为凸轮轴部位基本处于在整体润滑系统中较为劣势的位置，即使是进行设计的液体动压润滑机构，在启动、停车或载荷剧烈变动时，也会短时间处于局部边界摩擦状态[2]。
发动机异响故障的诊断与排除
主 要 是 在 发 电 机 、 电 动 机 和 某 些 电
磁 元件 内 ， 由于 磁 场 的 交 替 变 化 ， 引 起 机 械 中 某 些 部 件 或 某 一 部 分 空 间 容 积 产 生 振 动而造 成 的。
Ｉｈ Ｉ Ｉ
的。 因磨 损 或 调 整 不 当造 成 运 动 副 配 合 间
“¨１ ．｜ １Байду номын сангаас”。 ｌｌ … Ｉ Ｉ ｈ Ｉ Ｉ ｉ ｉ ， ， ， ｉ ｉ ￣ ｌ ｌ Ｉ Ｉ
况。 发 动 机 氧 传 感 器 反 馈 电压 检 测 的 具体 步骤 ：
则记 录下 变化 的次数 。 （ ４） 若 电压 表 指 针 在 ｌ Ｏ ｓ内 的 摆
的方法来 改变 混合气 浓度 。 在 突然踩 下 油 门踏板 时 ， 混合气变浓 ， 反 馈 电
发动机异响故障的 诊断与排除
机 良好 的 技 术 状 况 下 ， 无论 转速 、 负 荷 怎 样 变化 ， 虽 然 工作 时 发 出 声 响 的 频 率 、 波 长、 声级和 衰减 系数 不 同 ， 但 都 是 一 种 平 稳 而有节 奏 、 协 调 而又 圆滑 的轰鸣声 。 这
种 响声称 之 为发动机 正 常响声 。 的。
烧 室 壁 及 活 塞 连 杆 组 ，发 出 了 强 烈 的 类 似 敲 击 金 属 的异 响 。 当 发 动 机 进 气 管 发
谢 计
红
因 素 的 影 响 而 导 致 发 动 机 运 转 过 程 中 发
出间歇 或连续 的金 属敲击 声或 连续摩 擦 声 等 声 响 ，就 表 明 发 动 机 运 转 声 响 不 正 常， 并将 这种 响声称 之为 发动机 异 响。
发 动 机 是 一 个 结 构 复 杂 的 机 械 整 体 ， 当一 个 或 几 个 零 、 部 件 的 技 术 状 况 下 降时 ， 就 会影 响到整 机 的工作状 态 。 发 动
第六节 发动机异响诊断解读
发动机回火案例
一辆桑塔纳时代超人轿车，发动机急加速回火，行驶动力 不足。 检修时，首先读取故障代码，无故障代码。起动发动机， 怠速运转平稳，中速抖动，急加速时进气管回火，有时放炮。 熄火后，将火花塞拆下来，发现火花塞间隙过大，更换了一组 新火花塞装上试车，故障依旧。用万用表测量每一根缸线的电 阻均为6kΩ，标准为5 kΩ～7kΩ。用正时灯观察点火提前角， 怠速时为12°、急加速为18°，点火正时也正常。检查燃油压 力也正常。拆下喷油器，发现喷油器积炭很多,将喷油器清洗干 净后,看到节气门体也挺脏,于是又将节气门体拆下来，清洗干 净后装上并进行基本设定后试车，故障仍没有排除。 发动机工作正常的情况下，怠速时为1.3V～1.5V，急加速 时电压为3.8V～4.5V，这说明空气流量计信号输出电压偏低。 于是拆下空气流量计，发现流量计的热线有一点脏，用酒精洗 干净后装上试车，故障依旧。 更换一个新的空气流量计，装上试车，故障排除。
①启动发动机过程中，启动电机不应有尖啸声；发动机怠速“突 突声”均匀，无异响；怠速稳定850 rpm左右； ②轻踩油门，让发动机转速缓缓提高，过程中应无杂音，个别车 型在某个固定转速会有共振现象，即整个车身出现抖动（如果共 振很轻微，没有引起乘坐不适感的话，应属于正常），过了该转 速共振现象应消除；发动机转速超过最高功率点转速后，声音一 般都比较明显，但不应该有金属摩擦声。 ③快速踩下油门踏板，发动机动力提升的声音应顺畅无卡滞； 要仔细分辨发动机各转速声音。 主要发生噪音的来源有：气门声 （一般是“嗒嗒”的声音），如 果大，有顶气门嫌疑；各种皮带 转动声音（一般是“吱吱儿” 声），如果大，可能是皮带与机 体发生摩擦；如果发动机发出其 它的摩擦声音有掩盖突突声音的， 值得怀疑。
维持某转速时，声响紊乱， 急加速时，相继发出短暂响声
柴油机常见异响的判断与排除
柴油机常见异响的判断与排除一、概述柴油机的运转声能够反映出其技术状况。
柴油机正常运转时，其声音是有节奏的、均匀的排气声和轻微的噪声，具有一定的规律性。
当柴油机零件因磨损松旷或因修理时调整不当，破坏了配合副的间隙，就会出现异常响声，如不正常的敲击声、放炮声等。
因此，根据故障现象分析异响产生的原因，找出异响存在的部位，以便及时采取有效措施，予以排除。
在柴油机运转过程中，不同的零件、不同的部位和不同的工况（转速、负荷、温度），其声源所产生的振动是不同的。
因而发出的异响在声音、出现的位置和频率等方面是有所区别的，我们可据此进行分析和判断。
柴油机的常见异响主要有机械异响和燃烧异响。
机械异响如活塞敲缸、曲轴轴承松旷等，主要是因运动副配合间隙不当或配合面发生损伤，使运转中引起冲击和振动所造成；燃烧异响主要是由于柴油机不正常燃烧造成。
二、常见异响的判断与分析柴油机的常见异响主要有活塞运动部位异响、气门处异响、轴承异响、正时齿轮异响、燃烧异响等。
1.活塞敲缸响活塞敲缸响的主要特点是：柴油机在怠速或低速运转时，在汽缸的上部发出清晰而明显的“嗒、嗒”的敲击声，随着转速的升高而逐渐减弱或消失。
一般情况下，这种响声冷车时明显，热车时减弱或消失。
造成活塞敲缸响的主要原因是活塞与汽缸套配合间隙太大、活塞与汽缸套间润滑条件较差及活塞失圆等。
先在柴油机低温下判断，在怠速或低速下找出响声明显的转速，然后缓慢加速至中速以上，若响声减弱或消失，可断定为活塞敲缸。
当柴油机冷却水温度达正常状态时，使柴油机在响声明显的转速下稳定运转，若响声减弱或消失，可断定为因活塞与汽缸套间隙过小引起的活塞敲缸，否则为活塞与汽缸套间隙过大引起的异响。
若敲击声出现在汽缸上部，且机油压力正常，可采用停缸法逐缸检查，以便找出活塞敲缸的具体位置。
活塞顶汽缸盖，此时多系气门与活塞顶相撞，在汽缸盖与机体结合处，能听到金属撞击声。
响声多在柴油机高速运转时出现，且响声严重。
凸轮优化设计解析
一.配气凸轮优化设计1.1配气凸轮结构形式及特点配气凸轮是决定配气机构工作性能的关键零件，如何设计和加工出具有合理型线的凸轮轴是整个配气系统设计中最为重要的问题。
对内燃机气门通过能力的要求，实际上就是对由凸轮外形所决定的气门升程规律的要求，气门开启迅速就能增大时面值，但这将导致气门机构运动件的加速度和惯性负荷增大，冲击、振动加剧、机构动力特性变差。
因此，对气门通过能力的要求与机构动力特性的要求间存在一定矛盾，应该观察所设计发动机的特点，如发动机工作转速、性能要求、配气机构刚度大小等，主要在凸轮外形设计中兼顾解决发动机配气凸轮外形的设计也就是对凸轮从动件运动规律的设计。
从动件升程规律的微小差异会引起加速度规律的很大变动，在确定从动件运动规律时，加速度运动规律最为重要，通常用其基本工作段运动规律来命名，一般有下面几种：1.1.1等加速凸轮等加速凸轮的特点是其加速度分布采取分段为常数的形式，其中又可分为两类，一类可称为“正负零型”，指其相应的挺柱加速度曲线为正一负一零：另一类可称“正零负型”，指其加速度曲线为正一零一负。
当不考虑配气机构的弹性变形时，对最大正负加速度值做一定限制且在最大升程、初速度相同的各种凸轮中，这种型式的凸轮所能达到的时面值最大。
等加速型凸轮常常适用于平稳性易保证，而充气性能较差的中低速柴油机中。
但就实际情况而言，配气机构并非完全刚性，等加速凸轮加速度曲线的间断性必然会影响机构工作平稳性，在高速内燃机中一般不采用等加速型凸轮[9]1.1.2组合多项式型组合多项式型凸轮的基本段为一分段函数，它由几个不同的表达式拼接而成。
通过调整各段所占角度及函数方程，获得不同斜率的加速度曲线。
组合多项式型凸轮时面值大，而且能够方便地控制加速度变化率及确保正、负加速段间的圆滑过渡，可以较好地协调发动机充气性能及配气机构工作平稳性的要求⑺。
由于凸轮从动件运动规律由若干函数组成，在各段间联结点处不易保证升程规律三阶以上导数的连续性，可能会影响配气机构工作的平稳性，组合多项式型凸轮主要应用在要求气门时面值大和较好动力性能的情形。
气门常见损伤及原因分析
气门常见损伤及原因分析气门是内燃机发动机中的重要部件之一，主要作用是控制进出气道的开闭，以便实现气缸内部燃烧室的气体进出。
由于气门的工作环境非常恶劣，经常承受高温高压的气体冲击，加之发动机运转时的振动、燃烧气体的腐蚀等因素，容易导致气门损伤。
下面将介绍气门常见的损伤类型及其原因分析。
1. 气门磨损：气门经过长时间的运转后，由于气门与座圈以及凸轮接触时的摩擦，会导致气门磨损。
通常表现为气门控制开关不灵活、噪音增大等现象。
气门磨损的主要原因有以下几点：a. 润滑不良：润滑油的质量差、油路阻塞等问题会导致气门磨损。
b. 过高温度：发动机运转时，由于高温会使气门变形，从而增加气门摩擦。
c. 使用时间过长：长时间的使用会加速气门的磨损。
2. 气门腐蚀：发动机的燃烧气体中带有一定的酸性物质，长期接触会导致气门表面发生腐蚀。
气门腐蚀的主要原因有以下几点：a. 燃料不洁净：燃油和空气中的杂质会加速气门腐蚀。
b. 机油质量差：机油中的杂质和腐蚀性物质会导致气门腐蚀。
c. 长时间不更换机油和滤清器：机油和滤清器的寿命有限，在使用时间过长后会导致机油和滤清器性能下降，进而导致气门腐蚀。
3. 气门断裂：气门在长时间的高温高压环境下，容易发生金属疲劳断裂。
气门断裂的主要原因有以下几点：a. 高温高压影响：气门在高温高压的环境下工作，长时间的高温高压会导致金属疲劳断裂。
b. 振动影响：发动机运转时的振动会进一步加速气门的疲劳断裂。
c. 不合适的材料选择：如果选择的气门材料不合适，质量不过关，也容易导致气门断裂。
4. 气门卡涩：气门在长时间的使用后，容易出现卡涩现象。
这是因为气门与座圈、导杆等部件的摩擦会产生金属碎屑或积碳，使气门无法正常开闭。
气门卡涩的主要原因有以下几点：a. 润滑不良：润滑油的污染、不足等问题会导致气门卡涩。
b. 进气道积碳：燃烧产生的积碳会附着在气门和座圈上，影响气门的开闭。
c. 摩擦材料不适应：如果摩擦表面的材料不匹配，容易产生摩擦，进而导致气门卡涩。
发动机气门异响的原因及解决方法说明
发动机气门异响的原因及解决方法说明发动机气门异响是指发动机工作时，气门部分产生异常声音。
这种声音通常是由气门撞击或摩擦引起的，可能会引起发动机性能下降、燃油消耗增加、发动机故障，甚至导致发动机无法正常工作。
下面将说明一些常见的发动机气门异响原因及其解决方法。
1.异常气门间隙：气门间隙是指气门与气门座之间的间隙。
当气门间隙过大或过小时，气门和气门座之间的摩擦会导致异响。
解决方法是定期检查和调整气门间隙。
2.气门松动：气门松动是指气门杆或气门弹簧出现松动，造成气门在工作时产生撞击声。
解决方法是更换损坏的气门杆或气门弹簧。
3.沉积物堆积：长期使用低质量的燃料或油品，以及未及时更换机油和滤清器，会导致发动机内部的沉积物堆积，增加气门与气门座之间的摩擦。
解决方法是定期更换高质量燃料和机油，以及定期清洗发动机内部。
4.气门承块损坏：气门承块是连接气门杆和气门弹簧的零件，如果气门承块损坏或磨损，会导致气门间隙不正常，引起异响。
解决方法是更换损坏的气门承块。
5.缺乏润滑：发动机润滑不良或缺乏润滑油，会导致气门与气门座之间的摩擦增大，引起异响。
解决方法是定期检查并更换润滑油，并确保润滑系统正常工作。
6.气门折弯：在发动机过热或发生进气冲击时，气门可能会折弯或变形，导致异响。
解决方法是检查和更换折弯或变形的气门。
7.气门导管磨损：长期使用低质量的燃料或机油，以及缺乏定期保养，会导致气门导管磨损，引起异响。
解决方法是定期更换高质量燃料和机油，并定期进行发动机保养。
在解决发动机气门异响时，建议寻求专业技术人员的帮助。
他们可以进行详细的检查和诊断，以确认问题的原因并提供恰当的解决方法。
此外，定期进行发动机维护和保养工作，包括更换燃油、机油、滤清器等，可以有效预防和减少气门异响的发生。
气门传动组零件磨损配气相位的变化规律是
气门传动组零件磨损配气相位的变化规律是
气门传动组零件磨损会导致配气相位的变化，变化的规律可以总结为以下几点：
1. 气门磨损：气门磨损会导致气门的间隙变大，使气门关闭的时间延迟。
这将导致进气阀关闭时间减少，排气阀关闭时间延长，从而使得进气相位提前，排气相位推迟。
2. 气门座磨损：气门座磨损会导致气门升程减小，进而使得气门关闭时间提前。
这将导致进气相位延迟，排气相位提前。
3. 凸轮轴磨损：凸轮轴磨损会导致凸轮的形状变化，进而改变了凸轮轴的工作轮廓。
具体的变化规律是进气相位提前，排气相位推迟。
总的来说，气门传动组零件磨损会导致配气相位的变化，其变化规律与具体磨损的零件有关。
不同的磨损情况会产生不同的影响，使得进气相位和排气相位发生提前或延迟的变化。
浅析低噪声凸轮轴的型线设计
浅析低 噪声 凸轮轴 的型线设计
宋朝 帅 。 杰 。 雷 邓光 志 ， 徐来发
（ 柳州五菱柳机动力有限公司 ， 广西 柳州 ５ ５０ ） ４ ０５
在 Ｎ Ｈ分析过程中 ， Ｖ 通常将曲轴 的转速频率视为基
收 稿 日期 ：０ １ １ － ６ ２ １－ ｏ １
于～寸一 ｔ一
２ ０ ５ ｏ
了 １ 登’
１ ０ ２ ０ １ ０ ０ ０
频率ｆｕ ｌ ）
图 １ 发动机噪声频 谱图
作者简 介 ： 宋朝帅 （９ ６ ）男 ， １８一 ， 河南禹州人 ， 助理工程师 ， 学士学位 ， 研究方 向为发动机 噪声与振动 。
ｎ 为发动机曲轴转速 ， ｍｎ ｏ ｒ ｉ； ／
ｔ Ｉ为谐 波 阶次 。
如图 １ 所示 ， 发动机 的振动与噪声 ， 由许多不 是
小， 以减 小加速度 ， 从而减小振动和噪音 ， 延长使用 同阶次分量 的组成的 ，并且各频段对发动机噪声的 寿命 。基于上述论述 ， 合理的凸轮轴型线设计 ， 显得 总声压级贡献量也有很大差别 ，与发动机连接 的系
＝ｎ × ｎ ／ ０ ｏ ６
闭进 排 气 门 ，以保 证 气缸 能 够及 时 吸 入 新鲜 充 量 和 为基频 ， 等于发动机曲轴转速除以 ６ 。即 ０
轴型线 的设计要求 ， 一方面希望气 门的加速度大 ， 以 便气 门的迅速开关 ， 而达到最好的换气效果 ， 从 提高
动力性和经济性 ； 而另一方面， 希望载荷保持相对较
Ｔ ｓ Ｒｅ ｕ －Ｃ ． ｈ ｕ ｔｃｅ ｒ ｎ ｅ０．８ ｍ ｅ ｔ ￣ ｈ ｙ１１Ｅｘ ａ ｓ ｌａ ａ ｃ ２ ｒ ａ
发动机凸轮轴异常磨损分析
Automobile Parts 2021.01069Analysis of Abnormal Wear of Engine Camshaft发动机凸轮轴异常磨损分析收稿日期:2020-07-21作者简介:刘高领(1982 ),男,硕士研究生,工程师,研究方向为发动机零部件开发㊂E -mail:gaoling.liu@㊂DOI :10.19466/ki.1674-1986.2021.01.014发动机凸轮轴异常磨损分析刘高领,韦锦易,翟克娇,姚博炜(柳州上汽汽车变速器有限公司柳东分公司,广西柳州545006)摘要:某型发动机在运行早期出现异响,经拆解发现凸轮轴存在异常磨损,从凸轮与挺柱的材质㊁硬度㊁凸轮轴型线等方面进行分析,得出凸轮轴与挺柱的偏心量设计不合理是凸轮轴磨损的主要原因㊂通过优化凸轮轴型线,变更挺柱设计,显著改善了凸轮轴的磨损情况㊂关键词:凸轮轴;异常磨损;气门挺柱中图分类号:U464.134Analysis of Abnormal Wear of Engine CamshaftLIU Gaoling,WEI Jinyi,ZHAI Kejiao,YAO Bowei(Liudong Branch,SAIC Liuzhou Automobile Transmission Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545006,China)Abstract :A certain type of engine appears abnormal noise in the early stage of operation,and abnormal wear of camshaft was found afterdisassembly.The material,hardness of CAM and tappet,camshaft profile line were analyzed.It is concluded that the main reason of cam-shaft wear is that the eccentricity design of camshaft and tappet is unreasonable.By optimizing the profile of camshaft and changing the designof tappet,the wear condition of camshaft is significantly improved.Keywords :Camshaft;Abnormal wear;Valve tappet0㊀引言配气机构是发动机的关键子系统,凸轮轴与挺柱作为配气机构中最重要的摩擦副,凸轮轴的故障直接影响到发动机的使用性能和工作可靠性[1]㊂凸轮轴的常见故障包括磨损㊁异响以及断裂等,而异响及断裂往往又同时伴随着早期磨损的发生㊂凸轮轴的磨损问题比较复杂,影响其磨损的原因较多,如凸轮轴与挺柱之间的材料硬度匹配㊁凸轮型线㊁挺柱结构,气门弹簧力㊁机油润滑等[2-3]㊂1㊀故障模式凸轮磨损宏观形貌如图1所示㊂气门挺柱如图2所示㊂㊀㊀㊀㊀图1㊀凸轮磨损宏观形貌㊀㊀㊀㊀㊀㊀图2㊀气门挺柱某型配置有双顶置凸轮轴结构的四缸汽油发动机,曾出现多起凸轮轴磨损异常并且导致发动机出现异响的情况㊂经检查发现,在进气凸轮轴的桃尖附近出现不同程度的磨损情况,比较严重的会在凸轮桃尖处出现明显圆弧压痕,如图1所示,而对应的挺柱(图2)没有异常现象㊂出现异常磨损的发动机行驶里程集中在5000km 以内,属于早期异常磨损㊂2㊀原因分析2.1㊀凸轮轴检测2.1.1㊀材料分析凸轮轴材料为冷激铸铁,将磨损的凸轮进行材料成分分析,分析结果见表1,由表1可知,检测的材料成分符合技术要求㊂表1㊀凸轮轴材料成分%㊀CSiMnSP测量结果 3.34 2.310.690.0130.033设计要求3.0~3.41.9~2.40.6~0.9ɤ0.12ɤ0.22.1.2㊀硬度检测凸轮桃尖采用冷激处理,桃尖硬度要求为48~56HRC ,其余部位不小于40HRC ;将凸轮按图3所示进行硬度检测,测量结果见表2,由图和表可知符合技术要求㊂2021.01 Automobile Parts070Analysis of Abnormal Wear of Engine Camshaft发动机凸轮轴异常磨损分析图3㊀凸轮硬度测量位置表2㊀凸轮硬度要求测量点a b c d e 测量结果525249.55150设计要求48~56HRCȡ40HRC2.1.3㊀金相组织分析按照设计要求,铸铁凸轮轴凸桃冷激区应为白口组织:莱氏体+细针状碳化物细片状(或粒状)珠光体,允许少量游离点状石墨存在㊂检查石墨形状及长度,结果如图4所示,出现少量点状+团状石墨;用3%硝酸酒精腐蚀后检查珠光体含量及碳化物数量,结果如图5所示,出现莱氏体+少量珠光体,测量结果符合技术要求㊂㊀㊀㊀图4㊀点状+团状石墨㊀㊀㊀㊀㊀图5㊀莱氏体+少量珠光体2.2㊀挺柱检测挺柱设计材料为合金机构钢SCM415,挺柱表面碳氮共渗,并经淬火㊁回火处理㊂为了提高产品耐磨性,减少摩擦损耗,降低油耗,在挺柱端面(凸轮接触面)涂覆DLC (类金刚石)涂层,涂层硬度不小于2000HV0.002㊂通过检测,挺柱的硬度以及材料符合技术要求㊂2.3㊀型线分析2.3.1㊀凸轮与挺柱接触应力分析通过搭建动力学模型进行CAE 分析,如图6和图7所示,以1000r /min 为例,在1000~6600r /min 转速范围内,凸轮与挺柱的接触应力均小于700MPa 的限值要求,接触应力并非凸轮异常磨损的原因㊂图6㊀动力学模型图7㊀凸轮与挺柱接触应力2.3.2㊀偏心率分析在凸轮轴的型线设计中,需要评估凸轮和挺柱之间的偏心率是否满足要求,偏心率即凸轮与挺柱的接触点与挺柱轴心的距离㊂按照经验,凸轮在运动过程中,凸轮与挺柱的接触线与挺柱边缘的距离需要大于0.6mm ,结合挺柱直径尺寸校核,最大偏心率需小于12.71mm ㊂利用Lotus 软件对凸轮轴型线进行分析,如图8所示,发现最大偏心率达到了14.12mm ,也就表明实际运行时凸轮已经超出了挺柱边缘,不满足要求㊂图8㊀凸轮和挺柱之间偏心率Automobile Parts 2021.010712.4㊀综合分析综上分析,凸轮轴与挺柱的材料㊁硬度㊁金相组织均满足设计要求,非零件质量问题㊂导致凸轮轴异常磨损原因是凸轮轴的型线不符合偏心量要求,在凸轮轴的旋转运行过程中,凸轮与挺柱的接触线已经超出挺柱端面,桃尖始终会受到挺柱边缘的敲击,另外由于挺柱端面涂覆有DLC 涂层,涂层硬度远远高于凸轮轴,且挺柱端面边缘为锥角过渡,故加剧了磨损㊂3㊀改善措施及验证3.1㊀优化型线更改凸轮轴的型线设计,通过减小偏心率,在任何情况下避免凸轮与挺柱的边缘进行接触,是解决磨损问题的方法之一㊂利用AVL EXCITE TD 软件对配气机构进行建模并仿真分析[4],对凸轮轴型线进行优化,优化后的型线在满足原发动机性能的前提下,同时也满足偏心率的要求以及整个配气机构运动学的其他指标,分析结果见表3㊂表3㊀运动学分析结果运动学评价评价指标现有型线优化后型线最大加速度/(mm ㊃(ʎ)-2)ɤ0.030.0290.028最大速度/(mm ㊃(ʎ)-1)ɤ0.30.2470.21最小曲率半径/mm ȡ2.5 3.66 3.19最大曲率半径/mm ɤ1000112109最大偏心率/mm <12.7114.1212.06零转速凸轮转矩/(N ㊃mm)ɤ1000035843474设计转速凸轮转矩/(N ㊃mm)ɤ300001811715072桃尖处润滑系数/(mm ㊃rad -1)ȡ615.4916.13最小活塞气门间隙/mmȡ10%气门升程2.18 2.293.2㊀挺柱更改挺柱更改如图9所示㊂图9㊀挺柱更改示意㊀㊀凸轮和挺柱之间的硬度差会影响二者之间的磨损[5]㊂此次改善的方向是降低凸轮和挺柱之间的硬度差,取消挺柱端面DLC 涂层,挺柱只进行碳氮共渗,端面硬度由原DLC 涂层的2000HV0.002降低为680~850HV10,并且将挺柱端面的锐利锥角更改为圆角过渡,降低挺柱对凸轮的敲击磨损㊂3.3㊀试验验证为了验证原因分析的正确性以及改进措施的有效性,装配3台发动机进行台架耐久验证,验证结果见表4㊂表4㊀台架验证结果验证方案原型线+原挺柱原型线+更改后挺柱优化后型线+原挺柱验证结果凸轮磨损严重(不可接受)凸轮轻微磨痕(可接受)无磨痕(可接受)4㊀结论根据分析及试验验证结果可知,凸轮轴型线设计不合理是导致凸轮轴发生异常磨损的主要原因,可以采取如下改进措施进行消除:(1)改善型线设计,减小偏心率,避免凸轮与挺柱在边缘位置接触,可完全解决磨损所导致的异响问题㊂(2)若不能变更凸轮型线,通过更改挺柱结构设计,并且取消端部DLC 涂层,降低凸轮轴与挺柱之间的硬度差,也能有效地降低凸轮轴磨损㊂参考文献:[1]尚汉冀.内燃机配气凸轮机构 设计与计算[M].上海:复旦大学出版社,1988.[2]王军,廖祥兵,彭生辉.发动机凸轮挺柱磨损的因素分析[J].拖拉机与农用运输车,2000(5):24-27.[3]马静芬,张显军.柴油机凸轮轴磨损分析及对策[J].现代零部件,2014(3):59-61.[4]唐海娇,夏志豪.基于AVL EXCITE TD 的凸轮型线仿真优化[J].汽车工程师,2014(3):23-27.TANG H J,XIA Z H.Optimization of cam profile with AVL excitetiming drive[J].Auto Engineer,2014(3):23-27.[5]赵会军,袁宝良,李晓娟,等.挺柱/凸轮材料配对试验研究[J].现代车用动力,2013(2):48-51.ZHAO H J,YUAN B L,LI X J,et al.Experimental study on tappet /cam material match[J].Modern Vehicle Power,2013(2):48-51.Analysis of Abnormal Wear of Engine Camshaft发动机凸轮轴异常磨损分析。
发动机异响
发动机异响(1) 气门漏气响气门漏气响在气门室外，在高负荷、低转速时较为明显，响声随负荷增加而增强，主要原因是在铰削气门座时，由于操作不当或气门导管内孔磨损过甚，使气门座歪斜或气门间隙小，致使气门烧蚀引起气门关闭不严而漏气响。
处理方法：拆下气缸盖，研磨气门，检查气门弹簧弹力，重新调整气门间隙。
(2) 气门敲击响在发动机怠速运转时发生气门杆尾端与其驱动件之间发生连续不断的敲击声，随转速增大而增强，发动机温度改变或断火时声响无变化。
主要原因：1、调整好的气门间隙有变动(锁止不牢、气门杆与驱动件之间磨损)，气门未调整好。
2、气门调整螺钉磨损，锁紧螺母松动，气门间隙过大或不一致。
3、气门弹簧座磨损起槽，气门杆与导管磨损过甚。
处理方法：重新调整好气门间隙，若调整螺钉上的锁紧螺母松动应予以锁牢，更换磨损严重的部件。
(3) 气门弹簧折断，应更换。
(4) 气门座响，座圈脱落气门座圈表面粗糙，加工精度不合格，座圈的过盈量选配不当造成松旷，选材不当遇热后变形过大，或气门座的镶配工艺不合要求。
处理方法：按照装配工艺要求重新镶配气门座，上端面与体平面齐平，高出部分要修平。
一、异响理论1．定义发动机异响是指发动机在正常工作中发出的超过技术文件规定的不正常的响声。
2．异响原因和故障部位发动机异响分为气体与金属的冲击声响和金属与金属之间的敲击异响两大类，其原因和故障部位见图2-8。
3．异响特性分析异响与转速、负荷、温度、缸位、工作循环、润滑条件等多种因素有关，异响部位不同，其振动区域、伴随现象也不相同，且许多异响具有明显的声调特征。
（1）声调特征。
发动机异响的声调特征包括象声性、连续性、节奏性及频率、振幅、声级等。
如主轴承响为沉闷的“当当”声，而气门脚响为较为清脆的“嗒嗒”声。
（2）转速。
①活塞敲缸响、活塞销响、气门脚响等在怠速或低速时异响较为明显。
②连杆轴承响、气门座圈响、气门烧损响、凸轮轴响等在中速时异响较为明显。
③曲轴轴承响、连杆轴承响、活塞环响等在稳定转速下异响不明显，而急加速时明显。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气门异响与凸轮型线的关系
颜景操
(一汽海马动力有限公司海口)
摘要：讨论了气门异响问题与凸轮型线的关系。
HM479Q-B发动机在前期开发过程中出现了气门异响的问题。
本文详细描述了气门异响问题的解决过程，并分析讨论了有可能产生气门异响问题的几种因素,包括凸轮粗糙度、气门压装变形及凸轮型线缓冲段截止位置气门升程和挺杆速度等。
通过以上试验，增加了在凸轮轴设计方面数据的积累。
关键词：气门异响气门间隙气门压装凸轮粗糙度凸轮轴型线
引言
由于HM479Q-B是我司首次自主研制的一款发动机，开发中出现了气门异响的问题，在解决过程中，对有可能产生气门异响问题的各种因素（凸轮粗糙度、气门压装变形、凸轮轴型线）进行了分析并试验验证，最后找出气门异响与凸轮轴型线缓冲段截止点气门升程及挺杆速度之间存在的关系，为凸轮轴设计提供了宝贵的经验。
1、气门异响的发现
气门异响的现象：在怠速时，在气门室侧能清晰地听到有节奏的“嗒、嗒、嗒”响声，转速提高，响声也随之增长。
海马对气门异响有严格的检查标准，根据噪声大小，发动机异响分为A、B、C、D、E等级别，发动机热试中，车间操作人员需要对发动机进行检测并作出评定，只有C级以上的发动机才能判为合格。
08年6月，装配了60台发动机，热试过程中，发现有30台存在气门异响问题，检验人员判定噪声等级为D或E级，即发动机下线合格率只为50%。
2、原因分析
1)是否与凸轮轴的凸桃粗糙度有关：我司凸轮轴产品研制中取消了磷化处理的工艺要求，但是对于凸桃粗糙度的要求没有提高，仍然为Ra0.6，对比其他发动机厂家凸轮轴产品，不做磷化处理的凸桃粗糙度要求均提高到Ra0.2。
2)是否与气门压装变形有关：在对一台异响的HM479Q发动机进行分解后，发现气门弯曲的现象，由于不存在活塞碰气门的问题，装机气门为合格产品也就不存在气门本身弯曲的问题，最后分析确认是气门压装过程中，有压弯的可能，这是不是造成气门异响的原因？
3)是否与凸轮轴设计有关：HM479Q-B是在HM479Q发动机上衍生出来另一款机型，除了是否组装VVT以外，配气机构上只存在着凸轮轴的区别，其余均为共用件。
3、试验验证
1)为验证气门异响是否与凸轮轴的凸桃粗糙度有关，我司请供应商按照我们的要求，试制了两套凸轮轴：①经磷化处理，磷化前凸桃粗糙度要求为Ra0.6；
②取消磷化处理，凸桃粗糙度要求为Ra0.4.
为确保试验的准确性，我们抽了一台存在气门异响的发动机，按照同样的气门间隙标准进行调整，在同一热试台上热试，请同一检验人员对异响等级进行判定，对应三种状态的凸轮轴（①经磷化处理，磷化前凸桃粗糙度要求为Ra0.6；
②取消磷化处理，凸桃粗糙度要求为Ra0.4；e取消磷化处理，凸桃粗糙度要求为Ra0.6。
）判定结果均为D级。
则得出结论：凸桃表面磷化处理或粗糙度改为R0.4对异响没有改善。
2)为验证气门异响是否与气门压装变形有关，在对气门压装设备进行了改善，提高了压装的稳定性后，组装了50台套新的缸盖总成用于更换39台存在气门异响的发动机上的缸盖总成。
本次试验，为同时验证调小气门间隙是否对异响有所改善，且排除人为因素对判定结果产生的影响，特别安排热试线4名异响判定人员全部参与评定，前边组装的14台发动机气门间隙按照进气：0.15±0.03mm，排气：0.19±0.03mm；后边25台气门间隙按照进气：0.22±0.04mm，排气：0.31±0.04mm调整。
经过试验得出一下结论：
①更换新的缸盖总成后，有两台发动机（其中一台为气门间隙调小后发动机）异响改判为合格。
则气门压装变形只是产生气门异响的一个原因，并非主要原因。
②气门间隙调小后，发动机异响有所改善，但进气负压全部不合格，影响发动机性能。
③判定人员判定结果基本相同，则解决气门异响问题还是需要从根本上去除病因。
3)为验证气门异响是否与凸轮轴设计有关，请供应商按照我们给定的方案（KS1002），制作了55台套凸轮轴样件，更换在原气门异响等级为E的发动机上，热试判定结果显示异响均有所改善，基本都达到D级以上。
看来继续优化凸轮轴型线是改善气门异响的一个方向。
于是又请供应商按照我们给定的两种方案B3和B32各制作了10台套的凸轮轴，试验后，确认异响均有改善，其中B32方案效果更佳。
但是装机时发现此方案的凸轮轴对进气负压有影响，导致性能下降，如果气门间隙按照进气：0.27±0.05、排气：0.35±0.05调整，进气负压恢复正常，可异响改善效果又降低，最终也都被放弃。
再次请供应商按照我们给定的方案（B4）制作了5台套的凸轮轴，试验后，确认异响有重大改善，异响等级均为C，且通过台架试验，确认性能没有降低。
至此，479Q-B发动机气门异响问题得到了解决。
4、理论分析
对后来试验的4种凸轮型线与最初采用的凸轮型线进行对比，发现后四种凸轮型线缓冲段截止点气门升程值均比最初的要高。
表一各方案凸轮型线缓冲段截止点气门升程值(mm)对比进气凸轮轴初定方案KS1002方案B32方案B3方案B4方案
开启侧0.220.310.330.310.31
关闭侧0.220.350.370.350.35排气凸轮轴初定方案KS1002方案B32方案B3方案B4方案开启侧0.300.380.400.380.38
关闭侧0.300.420.440.420.42
查看相关凸轮设计资料，发现设计凸轮缓冲段时，对缓冲段全升程的选定是比较关键的，选定必须考虑到配气机构的弹性变形。
如果将配气机构当做完全刚性的，则当挺杆升程等于气门间隙时，气门间隙就会消失，气门即行开启。
因此，只要取缓冲段全升程等于气门间隙，就可使缓冲段终点恰好对应于气门开启点。
分析最初采用的凸轮型线正是这样选取的。
但是，实际的配气机构存在着弹性变形，因此当气门间隙刚消失时，气门并不马上开启，而是仍保持一段时间的静止，直到气门所受的向下作用力超过向上作用力时，气门才会开启。
气门所受的向上作用力为气门弹簧预紧力和缸内燃气对于气门的作用力（对进气门可以忽略，对排气门必须考虑）。
由此可知，如果按照刚性设计那样选取缓冲段全升程等于气门间隙，则气门将不是在缓冲段终端开启，而是滞后到基本段中的正加速段开启，这样很容易行成气门加速度的一个高峰并随之引起加速度曲线的较大波动，这对平稳性是不利的，而且会产生气门异响。
但是为什么设计的“KS1002”、“B32”、“B3”方案的凸轮型线没有解决气门异响的问题呢？这三种方案缓冲段全升程高度已经按照配气机构为弹性变形设计。
这又和缓冲段末端的挺杆速度有关，因为此速度过大会导致气门运动不平稳及落座速度过大，速度过小则会减小时间断面，对充气性能不利，并且会造成缓冲段升程变化过于平缓，使气门开启时刻产生较大变化。
表二各方案凸轮型线缓冲段截止点挺杆速度(mm/deg)对比进气凸轮轴初定方案KS1002方案B32方案B3方案B4方案开启侧0.02010.02010.01050.01050.0201
关闭侧0.02010.02010.01050.01050.0201排气凸轮轴初定方案KS1002方案B32方案B3方案B4方案开启侧0.02010.02010.01050.01050.0201
关闭侧0.02010.02010.01050.01050.0201
表三483Q、484Q、474Q、474Q-B凸轮型线缓冲段截止点挺杆速度(mm/deg)对比进气凸轮轴483Q484Q474Q474Q-B
开启侧0.01810.02010.01750.0176
关闭侧0.01510.02010.01750.0176
排气凸轮轴483Q484Q474Q474Q-B
开启侧0.01510.02010.01760.0176
关闭侧0.01820.02010.01760.0176
确认凸轮轴顶置直驱气门式汽油机配气凸轮缓冲段末端的挺杆速度可在0.015～0.021附近选取。
5、结论
1）凸轮表面是否磷化及粗糙度提高对气门异响没有影响。
2）气门压装时需要保证其不变形，变形过大会导致气门异响。
3）凸轮设计时需要将配气机构按照弹性变形考虑，缓冲段设计对配气机构稳定性很重要，缓冲段全升程值要比气门间隙大一点，确保气门开启是在缓冲段等速段中。
还要考虑缓冲段截止时速度，来保证气门运动平稳及良好的充气性能，根据HM各系列发动机配气机构数据，认为凸轮轴顶置直驱气门式汽油机配气凸轮缓冲段末端的挺杆速度可在0.015～0.021mm/deg附近选取。
参考文献
【1】尚汉冀，内燃机配气凸轮机构——设计与计算，上海复旦大学出版社，1988年。