汽油機氣缸氣密性檢測分析及故障診斷

摘要：汽油機作為整車的心臟部件，氣密性直接決定其經濟性及動力性參數。發動機最核心的部件之一為氣缸，其密封性能直接影響到發動機的性能。本文對曲軸箱漏氣量、進氣歧管真空度及氣缸壓縮壓力的檢測方法進行了闡述，并通過真實案例對發動機氣缸密封性故障進行診斷與排除。

關鍵詞：氣缸氣密性;發動機性能;故障診斷

1.故障現象綜述

客戶反映一輛開了四年多的裝有volvo發動機的吉利帝豪普通轎車，發動機在怠速轉動時抖動不穩，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致，計劃對其氣密性參數進行檢測。

2.發動機氣缸氣密性檢測評價

發動機氣缸密封性是影響發動機技術狀態的原因之一。由于發動機零部件運行中積炭、摩擦等現象，使其密封性降低，進而影響經濟和動力性能、使用壽命。常規的氣缸氣密性檢測評價指標有曲軸箱漏氣量值、進氣歧管真空度值及氣缸壓縮壓力值等。常規檢測評價時僅需測量某一參數，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動機的密封性，進而檢測機體磨合及磨損等狀況。

測量該參數時，靜態汽油機不工作且將活塞處于行程上止點，將定壓空氣通入氣缸內，穩定后測量氣缸內壓是否變化來檢測該氣缸、缸蓋、進排氣門組、襯墊等的密封性。具體操作步驟如下：

①將機體預熱一段時間，使用專用工具將火花塞取出后，檢查并接上空氣壓縮機;

②拉緊駐車制動器并掛上高速檔位，保證活塞處于上止點并鎖定，檢查后打開空氣壓縮機，對所測氣缸體進行充壓操作;

③等待一段時間使指針穩定后，記錄壓力表讀數，并重復測量取其算數平均值，即為最終該缸的壓力值。一般情況下，壓力表讀數不小于250Kpa時，即認為發動機密封性能滿足要求，否則須考慮鏜缸處理。另外，可按發動機點火順序，通過上述操作檢測其他各缸密封性。

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

2.2進氣歧管真空度值

氣缸組和進氣管的密封性用進氣管負壓即真空度表示，配氣機構、氣缸活塞組等的密封性可參考進氣管真空度數值。正常情況下，怠速時進氣管真空度值為65KPa左右;若真空度值擺動很大，則氣缸襯墊漏氣;若真空度忽高忽低，則導管與氣門桿磨損;若真空度低于57.3KPa時，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

由于發動機的負荷調整是根據節氣門開度來控制新鮮充量，進而調整其功率輸出。當節氣門開度大，使進氣管真空度低;當節氣門開度小，進氣節流量大，使進氣管真空度高。因怠速狀態下真空度高，對數值變化較為靈敏，故而在怠速狀態下測量進氣管真空度值更加方便。

2.2.2檢測真空度操作流程

測量該參數時，首先將發動機預熱，然后將真空表的軟管接到進氣歧管接頭上，持續使發動機無負荷怠速工作，空檔狀態下穩定后記錄讀數。一般來講，進氣歧管真空度數值為57-70ka左右，偏差不超過4KPa。

根據測得數據，判斷配氣機構等密封性能狀況：若怠速時儀表指示數值在17.3-64KPa且波動較大，則氣缸墊燒毀或松動;若怠速時儀表指示數值小于17.3KPa，則進氣管墊有漏氣現象;若怠速時儀表指示數值低于57KPa，則有一定磨損;若快速變化節氣門開度，儀表指示很低甚至為零，則氣缸與氣油環磨損較大;

2.3氣缸壓縮壓力值

活塞上止點時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。不同汽油機壓縮比不同，但其正常壓縮壓力約為440-780KPa左右。汽油機運轉至水溫90℃后關閉，拆除火花塞，將節氣門處在全開狀態，且將儀表接頭置于火花塞孔內并壓緊。外力使曲軸旋轉5秒，待指針穩定后記錄數值，歸零后重復該步驟，取兩次測量的算術平均值。

上述過程完成之后，比較兩次檢測結果并分析：若結果高于標準值，則可能燃燒室內積炭過多;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;若兩次檢測結果相差不大，則可能氣缸襯墊或進排氣門密封不良;若第二次檢測結果較高，則可能活塞、活塞環、氣缸磨損較大。

3.案例故障診斷與排除

針對上述案例中發動機怠速運轉時抖動不穩且伴有“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，運用單缸斷火方法初步判斷有無個別缸不工作情形。具體操作如下：發動機正常工作情況下，關閉該缸高壓火，測聽斷火前后的工作狀態是否有所不同。若前后無變化，則該缸工作狀態正常;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，需對火花塞進行更換;若壓力很低，則檢查并重新調整氣門間隙。拆下后檢修并清洗噴油嘴。再檢查并清洗空濾及管道，必要時更換濾芯。更換怠速閥，檢查空氣流量傳感器信號，必要時更換新的傳感器。

按上述步驟完成操作，重新裝好元件后進行試車，啟動發動機發現故障還存在，電控系統沒有問題，則可能是機械方面故障。

第二步，氣門研磨后，用氣壓表對氣密性能進行檢測。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具有6000KPa的壓力。若30秒內氣缸表讀數無變化，則表示氣門座與氣門的密封較好。

第三步，對氣缸壓力值進行檢查。具體操作如下：經檢查“突突”異響并沒有節奏，說明不可能是個別缸不工作。用專用壓力表測量缸壓，發現數值偏低，所以診斷出也許是氣缸密封不嚴造成的。拆下氣缸蓋，發現氣缸襯墊已嚴重損壞，由此造成氣缸密封不嚴，致使氣缸壓力過低導致發動機怠速不穩定。重新更換新襯墊并裝好發動機后，進行試車，發動機運轉平穩，“突突”異響聲消除，說明故障已經排除。

參考文獻：

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作者簡介：張小青，山東工業職業學院，助教，工程師。