一輛本田CB125T摩托車行駛36500余公里后,出現了動力下降及加速性能差的故障,拆開檢查發現機油泵濾網被細粒異物堵塞,除凸輪軸、氣門搖臂等因缺乏潤滑磨損外,汽缸筒、活塞及活塞環等摩擦副零件亦受損嚴重。由于暫無進口配件,維修工只得更換市場上暢銷的CB125T款車用汽缸體和活塞組件以及凸輪軸、氣門搖臂等零件,重新裝配后啟動發動機,乘騎約5km,發動機工作一切正常。次日,專營長途生意的摩托車用戶又來維修站,反映車輛騎行20km后,汽缸內有異常響聲發出。維修工接過車輛,乘騎不到45min便返回原地,確認用戶反映的故障現象真實無誤。維修工在檢查和更換了所有能懷疑的相關零部件,始終未能排除故障。由于故障情況較特殊,故請來工廠技術人員協助分析和診斷。
熱機汽缸發出異常響聲,說明運動零件在機件熱膨脹后,零部件之間出現了異常摩擦聲響。為排除其它不可確定的因素,技術人員先將質量較好的SG級進口殼牌潤滑油(黏度等級為SAE—15W/40)加入發動機曲軸箱內,啟動發動機,冷磨10min,掛低擋慢速行駛。待機溫升高后,依序換入高擋進入正常行駛階段,但騎行不到20km,汽缸內異常撞擊聲響再次出現。試驗表明,此異常響聲的故障與潤滑油品質無直接關聯。
為確認汽缸與活塞配缸間隙是否過大,技術人員卸下汽缸蓋、汽缸體和活塞組件,對活塞裙部與汽缸筒的配合尺寸重新進行檢查和測量,發現汽缸筒內無明顯的摩擦痕跡,缸筒內上、中、下及X—Y方向的平均尺寸為44.01mm,也不存在汽缸筒橢圓度超差的現象。仔細察看活塞裙部未見異常磨損之處,從活塞底部向上9mm處測量其裙部外徑尺寸為43.985mm,其實際配缸間隙值為0.025mm,符合其技術要求,說明異常響聲并不是汽缸橢圓度超差和活塞尺寸不對以及配缸間隙過小所致。為保險起見,技術人員接著又對活塞單件進行熱穩定性試驗:先在左、右缸活塞頭部外圓銷孔軸線方向和垂直軸線方向測量其外徑尺寸,然后將2只活塞放入烘箱加溫。在溫度升至250℃后,在此溫度下保溫4h,關閉烘箱電源開關。待烘箱溫度下降至室溫后,取出活塞,在加熱前相應測量點上測量,結果其體積穩定性小于0.02%,此項試驗證實了活塞的熱穩定性完全符合技術標準(標準的體積穩定性應在0.018~0.025%之間,大于0.03%即不合格)。接著又持塞尺片對活塞環與活塞環槽之間的側隙以及活塞銷與活塞銷槽間隙進行復查,確認了該機主要摩擦副——活塞裙部與汽缸筒、活塞環和活塞環槽、活塞銷與活塞擋圈槽等運動件,都在正常的配合間隙范圍內,汽缸內異常響聲與以上這些檢查的零件無關。
按機械原理分析,汽缸內的異常聲響除與活塞等摩擦副運動零件有關外,若連桿大、小頭孔與曲軸中心線不平行的話,活塞會在汽缸內產生偏擺,當活塞在上、下止點轉向時,其裙部會拍擊汽缸壁而發出撞擊異聲。但從活塞的外觀上看卻找不出任何偏磨和碰撞的痕跡,且該機冷車狀態時,汽缸內也無任何異常聲響,因此,以上的分析推理不能成立。
從汽缸、活塞、活塞環等摩擦副零件以及燃油和潤滑油中,均未尋找到熱機汽缸異常聲響故障的蛛絲馬跡,確實令人不得其解。無奈之下,只得仔細檢查汽缸、活塞等摩擦副零部件,按有關技術要求,精心復裝所拆零部件,上路試車。待機溫升高后,依序換入高擋進入正常行駛階段,當騎行不到20km時,汽缸內異常撞擊聲響再次出現。為驗證此故障,技術人員未按常規減慢速度后停車,而是在高速行駛過程中且汽缸異常響聲較大時突然關閉點火開關,實施緊急停車。約1h后,發動機基本冷卻,依序卸去汽缸蓋罩、搖臂座組件、凸輪軸、汽缸蓋總成以及汽缸墊,仔細檢查汽缸體平面時意外發現,該發動機上的汽缸套平面低于汽缸體上平面,用塞尺片實際測量,相差約有0.15mm。卸下汽缸體組件,放入機油盆內加熱,當油溫升至180℃時取出汽缸體,用木錘輕輕一敲,缸套便掉了下來。待機件全部冷卻后,持外徑千分尺、杠桿千分表和數顯深度尺測量汽缸套外圓、汽缸套凸緣厚度,汽缸體內徑以及汽缸套凸緣厚度與汽缸體止口的深度尺寸,測量結果為:汽缸套外徑:52.090mm,汽缸套凸緣厚度:3.85mm,汽缸體內徑:52.025mm,汽缸體止口深度:4.00mm。從所檢測零件的實際尺寸來看,汽缸套外徑與汽缸體內孔基本符合其過盈配合要求,而汽缸套凸緣厚度與汽缸體止口深度尺寸與原零件設計尺寸不符,明顯低了0.15mm。仔細察看汽缸體組件,上面無任何生產廠家的代號或標識。詢問維修工得知,此汽缸體組件是從近郊維修配件市場購進的,其來源不明。
在正常情況下,汽缸套是過盈配合壓入汽缸體的,其缸套的凸緣高度應大于汽缸體止口深度,這樣,汽缸套過盈壓入汽缸體孔后,其露出汽缸體上平面的缸套部分,經銑削加工,會與汽缸體組件的上平面齊平。裝配后,其缸套會被緊緊壓住。而該汽缸體組件,因汽缸體止口的深度大于汽缸套凸緣厚度,使汽缸套呈靜止懸浮狀態,未能真正被壓入汽缸體止口的底部。發動機冷態時,由于汽缸套外徑大于汽缸體內孔,呈過盈配合狀態,故缸套上、下不會竄動,但發動機熱機后情況就不一樣了。汽缸體為鋁合金材料壓鑄而成,而汽缸套則是鑄鐵材料制作,當機溫升高到一定程度后,鋁合金材料的汽缸體和汽缸套一起受熱膨脹,由于兩種零件材料的膨脹系數不一,鋁合金材料的汽缸體膨脹系數遠遠大于鑄鐵材料制作的汽缸套,當汽缸體的內孔膨脹到大于汽缸套外徑尺寸時,汽缸套便由原懸浮靜止狀態,一下子變成了懸浮活動狀態,而產生上下竄動現象,并發出異常聲響,這就是該發動機熱機汽缸異響的故障根源。
購來正品摩托車配件,測量汽缸體內徑和活塞組件的相關尺寸,并進行缸筒與活塞裙部的配組,依有關技術要求精心裝配發動機,再三關照用戶按新車磨合規范重新進行走合。同時跟蹤該車用戶使用信息三個月得知,摩托車磨合結束后,摩托車上路曾連續行駛30多公里,發動機加速如初,運轉聲音正常,原汽缸熱機異常響聲消失,原故障被排除。