李鎮(zhèn)杰

（汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕頭 515078）

和悅RS1.5L汽車是江淮汽車有限公司生產(chǎn)的二箱家用轎車，配用4GB2.3C的直列4缸16氣門的電控汽油發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)具有雙頂置凸輪軸DOHC和VVT可變氣門正時機(jī)構(gòu)，采用電子節(jié)氣門代替原有的機(jī)械控制節(jié)氣門機(jī)構(gòu)，以及獨(dú)立點(diǎn)火裝置等；額定功率78 kW/6 000 r/min，最大扭矩141 N·m/4 000 r/min。其排放能達(dá)到“國標(biāo)Ⅳ”的標(biāo)準(zhǔn)。

1 故障現(xiàn)象

和悅RS1.5L汽車在行使了14 000多公里時，出現(xiàn)“失火”故障，在廠用X431未發(fā)現(xiàn)故障碼，讀取數(shù)據(jù)流未發(fā)現(xiàn)異常，清除故障碼；行駛幾天后故障燈再次點(diǎn)亮，以后故障就越來越頻繁出現(xiàn)。經(jīng)檢查，故障碼為P0300，表明發(fā)動機(jī)存在多缸“失火”的故障。

2 發(fā)動機(jī)工作控制過程

4GB2.3C四沖程汽油發(fā)動機(jī)是根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度與壓力、排氣的氧含量等自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的混合氣的濃度和點(diǎn)火時刻，使發(fā)動機(jī)的輸出動力能得到可靠的發(fā)揮，對環(huán)境的污染小。經(jīng)過濾后的新鮮空氣，通過ECU根據(jù)冷卻水溫度、轉(zhuǎn)速等要求打開相應(yīng)開度電子節(jié)氣門，并在進(jìn)氣管對進(jìn)氣壓力及溫度檢測得到的參數(shù)后，氣流到達(dá)進(jìn)氣歧管；儲存在油箱的燃油經(jīng)ECU接到發(fā)動機(jī)的起動信號后輸出控制噴油泵工作，將燃油泵入穩(wěn)壓管，同時ECU對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度與壓力、排氣的氧含量等因素綜合運(yùn)算后，控制噴油器噴油的時刻和噴油時間，使噴出霧狀的汽油在進(jìn)氣歧管開始與空氣混合，形成與發(fā)動機(jī)的“工況”相對應(yīng)的混合氣濃度，并在發(fā)動機(jī)的吸氣、壓縮行程進(jìn)一步混合后，發(fā)動機(jī)ECU又根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、爆震情況等參數(shù)，按發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序在氣缸壓縮行程末某個時刻控制點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓被加到火花塞的兩個電極之間，擊穿兩電極間的混合氣產(chǎn)生火花，點(diǎn)著缸內(nèi)的混合氣，混合氣的燃燒產(chǎn)生巨大的壓力作用在活塞上，推動活塞下移，當(dāng)?shù)竭_(dá)膨脹行程末，排氣門打開，缸內(nèi)的廢氣排出氣缸，實現(xiàn)一個工作循環(huán)。在過程中，汽油的化學(xué)能→熱能→機(jī)械能。推動活塞的往復(fù)運(yùn)動，通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為曲軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，對外輸出動力。

3 發(fā)動機(jī)“失火”故障診斷

造成發(fā)動機(jī)多缸“失火”的原因比較復(fù)雜，可以與點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、傳感器失效、氣門控制系統(tǒng)失效、進(jìn)（排）氣門積碳、氣缸壓力不足等有關(guān)。

為查明故障原因，詢問車主有關(guān)情況，汽油是從大型加油站添加的，以前的故障燈亮后“失火”，重新起動發(fā)動機(jī)就可以行駛，但近來故障頻繁。在維修站內(nèi)，檢查空氣濾清器、火花塞與點(diǎn)火系統(tǒng)的接線部分，各傳感器的接頭，供油管路及氣管的連接處等，均未發(fā)現(xiàn)異常情況。起動發(fā)動機(jī)，用X431解碼器讀取數(shù)據(jù)流，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象；使用X431對發(fā)動機(jī)進(jìn)行斷缸實驗，各缸工作正常。用X431解碼器清除故障碼后，接下來對車進(jìn)行路試，走了幾公里后，出現(xiàn)故障燈閃爍，但靠邊停車時，此時感覺發(fā)動機(jī)在怠速情況下產(chǎn)生比較明顯的抖動，說明有某缸工作不良；進(jìn)行的斷缸試驗后，發(fā)現(xiàn)第四缸斷火引起的發(fā)動機(jī)抖動沒有明顯改善，而斷開第一缸的高壓分缸線，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)抖動更厲害，并產(chǎn)生“失火”；檢查得出的故障碼為P0300、P0304，即第四缸點(diǎn)火失效；多次起動點(diǎn)火試驗未能起動發(fā)動機(jī)，將車?yán)鼐S修站，用氣缸壓力表測試發(fā)動機(jī)各缸的壓縮壓力，結(jié)果如表1所示。

表1 氣缸壓縮壓力

由此，可以斷定，造成發(fā)動機(jī)頻繁“失火”很可能是由于第四缸壓縮壓力不足造成的。

4 發(fā)動機(jī)氣缸壓縮壓力低的故障檢查與分析

引起發(fā)動機(jī)氣缸壓縮壓力低的原因可以是：進(jìn)氣管路堵塞、進(jìn)（排）氣閥密封不嚴(yán)、活塞環(huán)失效以及氣缸磨損過大、氣缸墊破損等。需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)一步檢查后才能得出具體的原因。

（1）檢查進(jìn)氣管路。本發(fā)動機(jī)的新鮮空氣進(jìn)入氣缸的通路：空氣濾器→進(jìn)氣管→節(jié)氣門（電子控制）→進(jìn)氣歧管→進(jìn)氣閥→氣缸。拆開發(fā)動機(jī)的空氣濾器蓋罩，檢查濾器，并未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重污損，對濾網(wǎng)用壓縮空氣吹透后，重新按要求裝復(fù)。檢查發(fā)動機(jī)的壓縮壓力，并沒有發(fā)生多大的變化，啟動發(fā)動機(jī)，能夠“著車”，再次讀取發(fā)動機(jī)的數(shù)據(jù)流，相關(guān)數(shù)據(jù)僅滿足要求，節(jié)氣門的開度受控有效。但運(yùn)轉(zhuǎn)一會，又發(fā)生“失火”現(xiàn)象。說明問題不在進(jìn)氣管路。

（2）進(jìn)（排）氣門密封性檢查。本發(fā)動機(jī)的配氣系統(tǒng)通過“曲軸的正時齒輪→同步帶→進(jìn)（排）氣凸輪軸齒輪→進(jìn)（排）氣凸輪軸→搖臂→液壓挺柱→進(jìn)（排）氣門”，實現(xiàn)各缸的進(jìn)、排氣門按發(fā)動機(jī)的發(fā)火順序打開與關(guān)閉，保證在發(fā)動機(jī)工作過程中對新鮮油氣混合物的吸進(jìn)、燃油燃燒做功后廢氣排出的要求。VVT可變氣門正時機(jī)構(gòu)實現(xiàn)發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速變化控制潤滑油的流向使凸輪軸與曲軸的相對位置發(fā)生變化，從而實現(xiàn)氣門打開的時刻和氣門的升程滿足不同轉(zhuǎn)速的要求，保證發(fā)動機(jī)工作過程進(jìn)氣充足、燃燒徹底，輸出動力大，排污減少。液壓挺柱通過來自發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)的機(jī)油壓力及凸輪軸凸輪輪廓線對液壓挺柱油缸內(nèi)油壓的控制作用來實現(xiàn)對進(jìn)（排）氣門對進(jìn)、排氣的打開與關(guān)閉的控制，使氣門的打開、關(guān)閉準(zhǔn)時，并避免因存在氣門間隙產(chǎn)生的拍打噪聲。發(fā)動機(jī)能正常起動和運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間，排除配氣系統(tǒng)正時不滿足要求的可能；而從測試的發(fā)動機(jī)壓縮壓力過程，可以看到，壓力表的指示值是一個不斷變化的過程，如果進(jìn)（排）氣門漏泄嚴(yán)重，則發(fā)動機(jī)的壓縮壓力的指示值不會有太大的變化，排除了因氣門關(guān)閉密封不嚴(yán)的原因而使發(fā)動機(jī)“失火”的可能。

（3）檢查氣缸墊的密封性。夾在氣缸體與氣缸蓋之間的氣缸墊片，起到密封作用，避免因氣缸蓋或氣缸體的微小變形而導(dǎo)致漏氣、漏水現(xiàn)象的發(fā)生。通過氣缸蓋上的鎖緊螺栓，按規(guī)定的順序和力矩鎖緊，使氣缸蓋、氣缸墊、氣缸體三者連成緊密一體，具有一定彈性的氣缸墊被均勻、平穩(wěn)地夾緊在氣缸蓋和氣缸體中間。一旦氣缸墊破損，氣缸內(nèi)的氣體壓力高會往壓力低的一側(cè)泄漏；如果氣體是向機(jī)體外泄漏，在發(fā)動機(jī)工作過程會聞到刺鼻的異味，并可聽到刺耳的聲響，但從發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，并未發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象；如果壓縮氣體是往冷卻水系統(tǒng)漏泄，則在發(fā)動機(jī)工作過程中，一方面從膨脹水箱中可見氣泡的冒出，另一方面冷卻水系統(tǒng)的膨脹水箱的水位會下降比較快，且發(fā)動機(jī)油底殼的油位會升高，潤滑油的油質(zhì)會變化，詢問車主得知并未添加過冷卻水，檢查潤滑油的粘度，手感良好；如果壓縮氣體在相臨兩缸之間串流，則相臨兩缸的壓縮壓力大致相同；從檢查結(jié)果來看，可以排除因氣缸墊密封性的問題而導(dǎo)致壓縮壓力低的可能。

（4）活塞環(huán)失效及氣缸磨損檢查。本發(fā)動機(jī)的活塞環(huán)有兩道密封氣環(huán)和一道組合油環(huán)組成，并與活塞一起做往復(fù)運(yùn)動，主要起到密封、傳熱以及布油和刮油作用。密封氣環(huán)靠自身的彈力及內(nèi)側(cè)面的氣體壓力使氣環(huán)外側(cè)與氣缸內(nèi)壁表面貼合，在環(huán)槽內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動的密封氣環(huán)上、下表面與活塞環(huán)槽的上、下表面貼合，實現(xiàn)活塞環(huán)的密封與傳熱；影響活塞環(huán)的密封性能包括活塞環(huán)的彈性、上下平面的磨損、外表面的磨損情況、活塞環(huán)的開口間隙和開口處的相對位置及氣缸的磨損情況等。將發(fā)動機(jī)從汽車上拆卸下來，運(yùn)往拆解車間并對其按要求進(jìn)行解體，各零部件按順序擺放，從被拆出的活塞中發(fā)現(xiàn)第二、四缸活塞環(huán)開口位置的錯開達(dá)不到廠家維修的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求（如圖1表示）。將各缸活塞環(huán)拆下，按順序排列，用0#柴油對活塞環(huán)、活塞及環(huán)槽表面、氣缸進(jìn)行徹底清潔。檢查活塞環(huán)的開口間隙、側(cè)隙以及氣缸的磨損情況，測量的結(jié)果如表2、表3所示。

圖1 活塞環(huán)開口位置示意圖

表2 活塞環(huán)（氣環(huán)）檢查mm

表3 氣缸磨損檢查mm

從上述表格列出的測量數(shù)據(jù)看：No.2 CYL.、No.4 CYL.的No.1 Ring、No.2 Ring開口間隙及No.3 CYL.的No.2 Ring的開口間隙都超過使用標(biāo)準(zhǔn)要求，No.4 CYL.的No.1 Ring的側(cè)隙超過使用標(biāo)準(zhǔn)要求，其他環(huán)處于可使用范圍；所有氣缸套的磨損僅未超過使用極限。對本發(fā)動機(jī)的處理是更換所有的活塞環(huán)、潤滑油及濾器、空氣濾器等，裝復(fù)，試運(yùn)轉(zhuǎn)，故障現(xiàn)象消失。經(jīng)三天后回訪，發(fā)動機(jī)未再出現(xiàn)“失火”現(xiàn)象；一個月后，未接到車主的報障電話。

（5）發(fā)動機(jī)氣缸壓縮壓力低原因分析。在發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)中，活塞環(huán)隨活塞做往復(fù)運(yùn)動過程，但活塞環(huán)受氣缸內(nèi)壁及活塞環(huán)槽的摩擦力作用及環(huán)本身的特性，使活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動、回轉(zhuǎn)運(yùn)動、跳動等的單一或疊加運(yùn)動模式。作用在活塞頂?shù)臍怏w壓力可通過活塞與氣缸、活塞環(huán)與活塞環(huán)槽、活塞環(huán)與氣缸等間隙及活塞環(huán)的開口間隙向下漏泄。從檢查結(jié)果可知，引起氣缸壓力下降的原因是：活塞環(huán)磨損導(dǎo)致環(huán)的開口間隙超過使用技術(shù)要求；第一、第二道活塞環(huán)的開口處沒有錯開或錯開很小。

5 結(jié)束語

由于活塞環(huán)在氣缸內(nèi)部受力復(fù)雜，其運(yùn)動狀況特殊，活塞環(huán)的表面磨損與材料、發(fā)動機(jī)的安裝、發(fā)動機(jī)使用條件及日常保養(yǎng)等有關(guān)。減少活塞環(huán)的磨損，可以通過如下途徑。

（1）對活塞環(huán)表面進(jìn)行滲碳、滲氮、噴丸、激光等處理，提高活塞環(huán)的表面耐磨性。

（2）對活塞環(huán)的安裝，應(yīng)作好包括：開口間隙、背隙、側(cè)隙、漏光等檢查，安裝時，注意環(huán)的安裝方向，加足潤滑油，并使第一道氣環(huán)的開口應(yīng)與活塞銷軸方向錯開約45°，第二道氣環(huán)應(yīng)與第一道氣環(huán)開口錯開120°[2]，以減少氣體的泄漏量。

（3）定期保養(yǎng)。定時對空氣濾器清潔，避免不完全燃燒產(chǎn)生的殘?zhí)嫉饶チ系挠绊?；定期更換、使用符合要求潤滑油，確保潤滑油的潤滑性能，減少磨損。

（4）添加燃油到大型的加油站。避免因油質(zhì)達(dá)不到要求而影響燃燒質(zhì)量。

（5）減少發(fā)動機(jī)的“急”加速，避免發(fā)動機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)等。

［1］王正鍵.現(xiàn)代汽車構(gòu)造［M］.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007.

［2］曹樹清.新編汽車維修技術(shù)手冊［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002.