2011年9月28日 星期三

Taurus 曲柄軸皮帶盤緩衝橡皮出現裂痕 Crankshaft Pulley and Tensioner Rattling Noise .

前回更換前引擎腳時,有特別注意到曲柄軸  (DIY 更換 Taurus 前引擎腳 )皮帶盤緩衝橡皮有龜裂的狀況,當時預估說應該還可以撐個幾年,沒想到開了不到一百公里後,竟然產生裂痕。

熱車停等紅綠燈且有開冷氣的情況下,引擎室會傳來嚴重的敲擊異音。冷氣關掉後,聲音就不見了。

在還沒意識到是曲柄軸皮帶盤的緩衝橡皮破裂導致前,我特別到網路上找有沒有類似的狀況,相同的聲音部份,請參考 (http://www.youtube.com/watch?v=SnmmtBzAy0Q)。
有人提出可能是皮帶自動張緊器有問題,而且發出聲音的也是它,所以我就先用小紅牛拆下的皮帶自動張緊器把它更換掉 (中間有另一個插曲,請參考 Taurus 皮帶自動張緊器 (張帶輪 Belt Tensioner) 更換 6203 軸承  ),換完後,還是一樣會發出聲音,甚至更嚴重。我又嘗試更換庫存皮帶,還是沒有幫助。參考過 One Way Clutch / OAD Decoupler 單向皮帶輪的介紹 (http://www.decouplerpulley.com/basics.cfm) 後,也懷疑過會不會是哪個皮帶輪軸承有損壞,或者是哪個被綜合皮帶帶動的設備(水沯浦/動力油沯浦/壓縮機/發電機)有問題導致,但是在更換皮帶時,我試著轉動各設備的皮帶輪,都沒有異常阻力產生。

上星期更換引擎冷卻水時,發現曲柄軸皮帶盤上的緩衝橡皮嚴重龜裂產生一條大裂縫。沒有裂痕的時候,只有熱車開冷氣,張緊器才會出現敲擊異音;裂痕產生後,冷車開冷氣,張緊器就會出現嚴重的異音。所以我認定是曲柄軸皮帶盤上的緩衝橡皮嚴重龜裂導致。這個皮帶盤大裂縫及張緊器異音狀況不解決,根本無法放心開著小牛出遊,深怕萬一拋錨在外地,那就麻煩了。心頭一直被這塊大石頭壓著。所以我決定要更換掉曲柄軸皮帶盤。
上網詢價96年的 Taurus 曲柄軸皮帶盤的價格,結果發現原先帶有支架的緩衝橡皮皮帶盤早已不生產了。原廠料號 F5DE-6312-BE ,設計變更改為使用塑鋼盤的皮帶盤,零件料號為 1F1Z-6A312-AA。

http://www.fordparts.com/ 原廠網路定價為US$112.02,電詢台中上立零件部價格是NT$3121,更換工資為NT$1440,零件打九折是NT$2808.9。進原廠更換有一年的零件保固,但是車主由原廠零件部自購帶出車廠的零件就沒有一年保固了。OEM零件商為 DORMAN,零件料號 594-050,在網路上找到最便宜的是 RockAuto 供應的 DORMAN 594-050,價格為 US$46.79,運費為 US$44.81,總共是 US$91.6。DORMAN 594-050 在地汽車材料行開價NT$3000。不管零件要從哪邊買,至少都要NT$2800以上。

我研究了一下要如何拆裝,其實並沒有很困難,重要的是固定飛輪的方法。

拆卸方式是:
1. 車子停在頂高機,拆卸右前輪及前輪擋泥板,壓縮皮帶張緊器,拆卸綜合皮帶。

2. 頂高車身,在引擎與變速箱的接面有一個塑膠護板,拆卸護板兩顆固定螺絲,可以看到飛輪齒,當拆卸曲柄軸皮帶盤大螺絲時,要用大起子卡住飛輪齒,不要讓曲柄軸與皮帶盤跟著轉動。

3. 將固定曲柄軸皮帶盤支架的三顆固定螺帽拆卸。



沒有特工時,可以用大一字起子插入飛輪齒中,將飛輪卡住,但是因為受力的飛輪齒只有一個,有斷齒的風險存在。這也是為何維修技師不喜歡修老車的原因,因為老車的塑膠橡膠件會硬化,一碰就碎,螺絲一拆就斷。老車車主必須要有正確的認知,因為這不能歸罪於最後處理的技師,有可能是先前的維修技師鎖太緊,或已修壞未告知,也有可能是零件自然老化造成。

5. 車子頂高高,用長槓桿 (超過兩公尺) 由車底將曲柄軸皮帶盤固定螺絲以順時針方向轉鬆,此時飛輪要固定不動。曲柄軸皮帶盤便可連同支架一起拆卸下來。會需要特別長的槓桿來拆卸的原因是皮帶盤中心軸固定於曲柄軸平衡盤上,而且是反牙,所以每次引擎啟動都會讓中心軸鎖得更緊,導致拆卸時要用更大的力矩。
新的曲柄軸皮帶盤就沒有支架,可以直接裝到引擎上。

96至98年份的是使用帶支架的皮帶盤,而且那個供拆裝的螺絲是 (好像是 30mm) 大螺絲,只要使用正確的六角套筒,螺絲受力面不至於會被磨圓。但是99年份開始是使用沒有支架的設計,皮帶盤變更為塑鋼材質,但中心鎖固用的螺絲還是金屬的,螺絲尺寸縮小 (好像是15mm),很容易就會滑掉,所以鎖固的時候要用扭力計設定到100Nm (74 lb-ft) 的力矩來上鎖,下回要拆卸時才不會過緊,造成拆卸時螺絲頭受力面受損。萬一受損了就只好如 TCCA 這位仁兄的處理方式了 (http://www.taurusclub.com/forum/82-maintenance-repair/163288-duratec-crank-pulley-repalcement-questions-2.html),動用切割刀將皮帶盤中心軸切斷,取下整個塑鋼皮帶盤,再適度研磨中心軸成大六角螺絲 (24mm),才能用大功率氣動衝擊扳手將中心軸拆下。真的很費工,沒有好的工具,根本無從下手。

後來我又發現 TCCA 上有集體訂製改裝輕量化普利盤的文章 UDP Underdrive Pulley (http://www.taurusclub.com/forum/87-engine-drivetrain/117499-pullies-vulcan-duratec-55.html) 。輕量化普利盤為全金屬產品,主要的目的是縮小曲柄軸皮帶盤的半徑,相對的,搭配的綜合皮帶也要縮短一些,綜合皮帶帶轉的各部位皮帶輪的轉速也會隨之減慢,減慢的程度不至於影響各部件的動力需求,但是多保留了將近 8 hp 的動力給變速箱驅動整車之用,也就是車子的加速性及油耗都會提昇一些。不過改裝輕量化普利盤的售價超過US$200。運費又是另一筆不小的開銷。

曲柄軸皮帶盤之緩衝橡皮的主要功能是緩衝引擎瞬間的加速及減速的力矩,避免皮帶及各部件的皮帶輪軸承承受太大的瞬間力矩,防止皮帶輪軸承及綜合皮帶提早老化。但是因為是金屬皮帶輪及橡膠的綜合體,生產成本高出很多,所以後期的零件變更為金屬中心軸,並在軸上射出成型塑鋼皮帶盤,生產成本便可大幅降低,但是緩衝功能被大幅降低了。

由網路上收集到的圖片,我發現塑鋼皮帶盤老化後瞬間破裂的機率提高很多,也就是路上拋錨的機率會很高,一旦發生這個狀況,根本沒有時間反應,只能任由愛車拋錨。一開始就是方向盤變重手,冷氣也不冷了,引擎水溫升高,儀表板發電機警示燈點亮。如果曲軸皮帶盤會彈飛撞傷其他部件,那就真的欲哭無淚了。

考慮到新皮帶盤的費用及拆裝的風險,還有設計變更過的原廠塑鋼皮帶盤,以及改裝的輕量化普利盤的設計,最後我決定直接焊死皮帶盤,廢掉緩衝橡皮的功能。這裡其實也是有另一個風險會產生,就是焊接時,會直接將皮帶盤給毀了。還好我弟的技術沒有漏氣,焊接完成後,皮帶盤是完整的。

修補的方式是先找一條寬2cm,厚度3mm的不鏽鋼片,切割出六個小片,並依據曲柄軸皮帶盤的金屬軸外徑及皮帶輪的金屬內徑,將六片不鏽鋼片以砂輪機適當琢磨,進一步研磨到剛好鋼片可以跨在緩衝橡皮上,並與皮帶輪的金屬部位搭接。
 

然後請我弟用CO2焊接機將鋼片焊接在皮帶輪上。我最帥的弟弟再度出場了,每次我的愛車有難,總少不了我弟的救援。

這是在180度對角焊上兩片不鏽鋼片的樣子。

用 CO2焊接機焊接中的模樣:

電焊的高溫會加速焊接材質的氧化作用,大幅降低焊接點的強度,因此需要靠焊槍噴出CO2來製造一個CO2氣罩,隔絕空氣中的O2,以防止焊接點氧化,強化焊接點的強度 (2011-10-03 感謝MMC會長的指正)。這是 CO2 焊接機的名稱由來。


焊接完成後:

 一開始其實我還很擔心焊接後,皮帶金屬盤是否還堪用,還好裝回皮帶後,已經可以正常運轉了。不過轉動時有一點點偏擺,也就是怠速時可以看出曲柄軸皮帶盤在偏擺。不過也還是可接受的範圍,頂多皮帶每兩萬公里換一次。 


焊接完成的焊點有用手持砂輪研磨過,然後我再噴上一點點保護漆,防止焊點氧化。

目前為止沒有再出現張緊器的敲擊異音,但是觀察怠速不開冷氣時張緊器的抖動程度,有比以前使用已龜裂緩衝橡皮的抖動狀態還大。以前是有開冷氣時才會看到張緊器的明顯抖動,冷氣關閉後,張緊器的抖動很輕微,現在則是不管有沒有開冷氣,張緊器的抖動程度都一樣明顯。我想,原先緩衝橡皮的緩衝功能全部轉由皮帶張緊器來承受了。

另外還有一個現象,就是最近三四年,我很明確能感受到冷車及熱車時候的發電機運作差異,因為熱車超過半個小時之後(引擎冷卻水溫度超過攝氏90度),在怠速或含住剎車的慢速行駛時會出現發電機效率不彰,充電電壓低於12.6v 的狀況出現,只要一加速,或正常行駛時,都能超過13v。冷車發動後,冷車程序進行中,發電機充電電壓都可超過14v。

通常我是上午由鹿港開車去台中,然後要回家時,晚上開大燈開冷氣開音響,回程的路上下高速公路,停等紅燈時,便會發現發電機的充電電壓低於12.5v ,要關閉大燈後,才能看到充電電壓回到13v。這時候引擎的冷卻水溫都有超過攝氏90度,而且是熱車的狀態。

另一個現象是大熱天由鹿港開車到台中,有開冷氣,車子滿載,抵達目的地時,發電機效率也會大降,如果室內鼓風機當時是吹高速段時,再加上電瓶無力,一旦停等紅燈時,引擎轉速便會降到快熄火的程度,儀表板上的引擎轉速表會出現釣魚的現象 (怠速馬達的控制要靠電壓的平穩維持,發電機出力不夠,會影響怠速馬達的運作不穩,導致怠速進氣量不足,進而降低引擎轉速),冷氣壓縮機無法持續帶轉,壓縮機離合器進而停止接合,冷氣就不冷了。

直到這次曲柄軸皮帶盤的緩衝橡皮出現大裂痕,我才發現這一切的狀況都跟溫度有關。
平時引擎撞風正常時,熱量不會積累在引擎室內,所以皮帶盤上的緩衝橡皮還沒有大礙,等到行駛於要常常停等紅燈的路段時,引擎室內的熱量大量累積,皮帶盤的緩衝橡皮溫度升高,導致橡皮變軟,使得曲柄軸皮帶盤帶動綜合皮帶的力道不夠穩定,進而影響發電機的發電效率。

還有最近這半年,雖然找到PCV閥前面的油氣分離器之橡皮管硬化碎裂,還有EVAP的通氣管裂傷,並且修復了,但是小牛的油耗還是變得很差,一整桶汽油跑不到350公里。這些是否都跟曲柄軸皮帶盤的緩衝橡皮龜裂有關,我還要再觀察一段時間才能確認。

看著第一張有裂痕的皮帶盤與最後一張裝上盔甲的皮帶盤,真不敢相信這招真的有效。修復的過程很費工,因為我花了兩個小時操作砂輪機研磨六個鋼片,但是,我很高興以後不用擔心曲軸皮帶盤破裂導致車子拋錨的情形發生。

2011-09-28 今日小牛車上坐了四個大人,出發到台中一趟,到達目的地後,我觀察怠速時的充電電壓,最低只到12.8v,大燈+冷氣+音響全開,室外溫度36度,皮帶張緊器不再出現敲擊異音,發電機的輸出電壓在 ScanGuage II 上的顯示數據會在 13.0v 左右跳動。我想,曲柄軸皮帶盤的緩衝橡皮龜裂的一連串症狀終於告一段落了。後續油耗的影響,理論上應該會改善,我會再持續觀察。


我的結論是 Taurus 的曲柄軸皮帶盤也是會導致車子拋錨的因素之一,族友們記得每次小保養的時候都要仔細檢查一下,如果有曲柄軸皮帶盤緩衝橡皮龜裂的症狀,就要提早因應準備。對了,補充說明一下,我的小牛行駛里程為31萬多公里,族友們的小牛行駛里程如果還不到20萬公里,大概還不用擔心這個問題。

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