汽油機(jī)氣缸氣密性檢測分析及故障診斷

摘要：汽油機(jī)作為整車的心臟部件，氣密性直接決定其經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)最核心的部件之一為氣缸，其密封性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。本文對(duì)曲軸箱漏氣量、進(jìn)氣歧管真空度及氣缸壓縮壓力的檢測方法進(jìn)行了闡述，并通過真實(shí)案例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸密封性故障進(jìn)行診斷與排除。

關(guān)鍵詞：氣缸氣密性;發(fā)動(dòng)機(jī)性能;故障診斷

1.故障現(xiàn)象綜述

客戶反映一輛開了四年多的裝有volvo發(fā)動(dòng)機(jī)的吉利帝豪普通轎車，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)抖動(dòng)不穩(wěn)，且伴隨有排氣管中“突突”的異響，初步懷疑是氣缸氣密性下降所導(dǎo)致，計(jì)劃對(duì)其氣密性參數(shù)進(jìn)行檢測。

2.發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸氣密性檢測評(píng)價(jià)

發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸密封性是影響發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)狀態(tài)的原因之一。由于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件運(yùn)行中積炭、摩擦等現(xiàn)象，使其密封性降低，進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)和動(dòng)力性能、使用壽命。常規(guī)的氣缸氣密性檢測評(píng)價(jià)指標(biāo)有曲軸箱漏氣量值、進(jìn)氣歧管真空度值及氣缸壓縮壓力值等。常規(guī)檢測評(píng)價(jià)時(shí)僅需測量某一參數(shù)，即可檢測出氣缸密封狀況。

2.1曲軸箱漏氣量值

從曲軸箱漏氣量值可以考察發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性，進(jìn)而檢測機(jī)體磨合及磨損等狀況。

測量該參數(shù)時(shí)，靜態(tài)汽油機(jī)不工作且將活塞處于行程上止點(diǎn)，將定壓空氣通入氣缸內(nèi)，穩(wěn)定后測量氣缸內(nèi)壓是否變化來檢測該氣缸、缸蓋、進(jìn)排氣門組、襯墊等的密封性。具體操作步驟如下：

①將機(jī)體預(yù)熱一段時(shí)間，使用專用工具將火花塞取出后，檢查并接上空氣壓縮機(jī);

②拉緊駐車制動(dòng)器并掛上高速檔位，保證活塞處于上止點(diǎn)并鎖定，檢查后打開空氣壓縮機(jī)，對(duì)所測氣缸體進(jìn)行充壓操作;

③等待一段時(shí)間使指針穩(wěn)定后，記錄壓力表讀數(shù)，并重復(fù)測量取其算數(shù)平均值，即為最終該缸的壓力值。一般情況下，壓力表讀數(shù)不小于250Kpa時(shí)，即認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)密封性能滿足要求，否則須考慮鏜缸處理。另外，可按發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序，通過上述操作檢測其他各缸密封性。

④根據(jù)檢測值和測聽效果來判定氣缸漏氣源：若漏氣量超過32%時(shí)，則活塞摩擦副磨損嚴(yán)重，建議大修處理;若測聽進(jìn)氣或排氣管處漏氣，則進(jìn)氣或排氣門泄漏;若測聽冷卻液產(chǎn)生氣泡，則缸蓋缸體或襯墊漏氣;若測聽曲軸箱處通風(fēng)口漏氣，則活塞環(huán)、氣缸等漏氣;若相鄰缸漏氣嚴(yán)重，則氣缸襯墊漏氣。

2.2進(jìn)氣歧管真空度值

氣缸組和進(jìn)氣管的密封性用進(jìn)氣管負(fù)壓即真空度表示，配氣機(jī)構(gòu)、氣缸活塞組等的密封性可參考進(jìn)氣管真空度數(shù)值。正常情況下，怠速時(shí)進(jìn)氣管真空度值為65KPa左右;若真空度值擺動(dòng)很大，則氣缸襯墊漏氣;若真空度忽高忽低，則導(dǎo)管與氣門桿磨損;若真空度低于57.3KPa時(shí)，則氣門座與氣門密封不良所致。

2.2.1檢測真空度的工作原理

由于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷調(diào)整是根據(jù)節(jié)氣門開度來控制新鮮充量，進(jìn)而調(diào)整其功率輸出。當(dāng)節(jié)氣門開度大，使進(jìn)氣管真空度低;當(dāng)節(jié)氣門開度小，進(jìn)氣節(jié)流量大，使進(jìn)氣管真空度高。因怠速狀態(tài)下真空度高，對(duì)數(shù)值變化較為靈敏，故而在怠速狀態(tài)下測量進(jìn)氣管真空度值更加方便。

2.2.2檢測真空度操作流程

測量該參數(shù)時(shí)，首先將發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱，然后將真空表的軟管接到進(jìn)氣歧管接頭上，持續(xù)使發(fā)動(dòng)機(jī)無負(fù)荷怠速工作，空檔狀態(tài)下穩(wěn)定后記錄讀數(shù)。一般來講，進(jìn)氣歧管真空度數(shù)值為57-70ka左右，偏差不超過4KPa。

根據(jù)測得數(shù)據(jù)，判斷配氣機(jī)構(gòu)等密封性能狀況：若怠速時(shí)儀表指示數(shù)值在17.3-64KPa且波動(dòng)較大，則氣缸墊燒毀或松動(dòng);若怠速時(shí)儀表指示數(shù)值小于17.3KPa，則進(jìn)氣管墊有漏氣現(xiàn)象;若怠速時(shí)儀表指示數(shù)值低于57KPa，則有一定磨損;若快速變化節(jié)氣門開度，儀表指示很低甚至為零，則氣缸與氣油環(huán)磨損較大;

2.3氣缸壓縮壓力值

活塞上止點(diǎn)時(shí)的壓縮壓力可表征氣缸密封性能，氣缸壓縮壓力值受限于密封性及壓縮比。不同汽油機(jī)壓縮比不同，但其正常壓縮壓力約為440-780KPa左右。汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至水溫90℃后關(guān)閉，拆除火花塞，將節(jié)氣門處在全開狀態(tài)，且將儀表接頭置于火花塞孔內(nèi)并壓緊。外力使曲軸旋轉(zhuǎn)5秒，待指針穩(wěn)定后記錄數(shù)值，歸零后重復(fù)該步驟，取兩次測量的算術(shù)平均值。

上述過程完成之后，比較兩次檢測結(jié)果并分析：若結(jié)果高于標(biāo)準(zhǔn)值，則可能燃燒室內(nèi)積炭過多;兩次檢測均是相鄰兩缸壓力偏低，則可能是兩缸襯墊燒損竄氣;若兩次檢測結(jié)果相差不大，則可能氣缸襯墊或進(jìn)排氣門密封不良;若第二次檢測結(jié)果較高，則可能活塞、活塞環(huán)、氣缸磨損較大。

3.案例故障診斷與排除

針對(duì)上述案例中發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)抖動(dòng)不穩(wěn)且伴有“突突”異響的故障情況，具體故障診斷及排除操作步驟如下：

第一步，運(yùn)用單缸斷火方法初步判斷有無個(gè)別缸不工作情形。具體操作如下：發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作情況下，關(guān)閉該缸高壓火，測聽斷火前后的工作狀態(tài)是否有所不同。若前后無變化，則該缸工作狀態(tài)正常;若前后有較大變化，則可能噴油嘴阻塞或無高壓火。用儀表檢查該缸壓力，若壓力正常則火花塞不正常，或是無高壓火，需對(duì)火花塞進(jìn)行更換;若壓力很低，則檢查并重新調(diào)整氣門間隙。拆下后檢修并清洗噴油嘴。再檢查并清洗空濾及管道，必要時(shí)更換濾芯。更換怠速閥，檢查空氣流量傳感器信號(hào)，必要時(shí)更換新的傳感器。

按上述步驟完成操作，重新裝好元件后進(jìn)行試車，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)現(xiàn)故障還存在，電控系統(tǒng)沒有問題，則可能是機(jī)械方面故障。

第二步，氣門研磨后，用氣壓表對(duì)氣密性能進(jìn)行檢測。具體操作如下：先將空氣容筒緊密地壓在氣缸體上的氣門頭部，再壓縮橡皮球使空氣容筒內(nèi)具有6000KPa的壓力。若30秒內(nèi)氣缸表讀數(shù)無變化，則表示氣門座與氣門的密封較好。

第三步，對(duì)氣缸壓力值進(jìn)行檢查。具體操作如下：經(jīng)檢查“突突”異響并沒有節(jié)奏，說明不可能是個(gè)別缸不工作。用專用壓力表測量缸壓，發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏低，所以診斷出也許是氣缸密封不嚴(yán)造成的。拆下氣缸蓋，發(fā)現(xiàn)氣缸襯墊已嚴(yán)重?fù)p壞，由此造成氣缸密封不嚴(yán)，致使氣缸壓力過低導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)定。重新更換新襯墊并裝好發(fā)動(dòng)機(jī)后，進(jìn)行試車，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，“突突”異響聲消除，說明故障已經(jīng)排除。

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作者簡介：張小青，山東工業(yè)職業(yè)學(xué)院，助教，工程師。