汽車發動機配氣機構的故障診斷與排除

李寬寬

摘要：發動機配氣機構的作用是按照各個氣缸的工作順序以及工作循環的要求，定時開啟和關閉每個氣缸的進、排氣門，使新鮮空氣或混合氣進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。在壓縮與作功行程中，關閉氣門保證燃燒室的密封。

關鍵詞：發動機;配氣機構;故障

一、氣門間隙

（一）氣門間隙的含義

發動機工作時，氣門因溫度升高而膨脹。通常在發動機冷態裝配（氣門完全關閉）時，在氣門與其傳動機構中，留有適當的間隙，以補償氣門受熱后的膨脹量，這一間隙通常稱為氣門間隙。機型不同，氣門間隙的大小不同，根據實驗確定，一般冷態時，進氣門間隙約為0.25～0.3mm，排氣門間隙約為0.3～0.35mm。一般排氣門的氣門間隙要略大于進氣門的氣門間隙。間隙過大就會造成進、排氣門開啟遲后，縮短了進、排氣時間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣正時，從而使發動機因進氣不足、排氣不凈而功率下降，此外，還會使配氣機構零件的撞擊增加，磨損加快;間隙過小，將會造成發動機工作后，零件因受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關閉不嚴，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴重積炭或燒壞，甚至造成氣門撞擊活塞。采用液壓挺柱的配氣機構不需要留氣門間隙。

（二）氣門間隙異常的影響

氣門間隙的大小，對發動機的工作和性能影響很大。如果氣門間隙門間隙過小，發動機在熱態下可能因氣門關閉不嚴而發生漏氣，導致功率下降，不易啟動甚至將氣門燒壞。如果氣門間隙過大，則使傳動零件之間以及氣門和氣門座之間產生撞擊響聲，并加速磨損。同時，也會使氣門開啟的持續時間減少，氣缸的充氣以及排氣情況變壞。

對采用液壓挺柱的發動機，由于挺柱的長度能自動變化，隨時補償氣門的熱膨脹量，故不需要預留氣門間隙。

（三）氣門間隙常見的調整方法

（1）用更換氣門挺桿的方法調整氣門間隙。（2）用更換調整墊片的方法，調整氣門間隙。

二、液壓挺柱

轎車發動機普遍采用液壓挺柱，因為液壓挺柱的長度能自動調整，所以不需預留氣門間隙，也沒有氣門間隙調整裝置。

液壓挺柱的工作原理是：當凸輪軸轉動，凸輪的凸起部分與挺柱頂面接觸時，挺柱在凸輪推動力作用下向下移動，高壓腔內的機油被壓縮，單向球閥在壓力差和球閥彈簧的作用下關閉，高、低壓油腔被分開，由于液體的不可壓縮性，整個挺柱如同一個剛體下移挺開氣門。

當凸輪的凸起部分離開挺柱頂面時，挺柱在氣門彈簧作用下漸漸回位，起初高壓油腔保持封閉，直到挺柱體上的環形油槽與氣缸蓋上的斜油孔對齊，氣缸蓋油道中的機油進入挺柱的低壓油腔，高壓油腔的油壓下降，單向球閥打開，低壓油腔中的機油流人高壓油腔，使兩腔連通。此時，液壓挺柱的頂面仍然和凸輪表面緊貼，從而起到補償氣門間隙的作用。

當氣門受熱膨脹時，通過柱塞與套筒之間的間隙，高壓油腔內的機油向低壓油腔泄漏一部分，柱塞與套筒產生相對運動，從而使挺柱自動“縮短”，保證氣門關閉緊密。這樣，采用了液壓挺柱可不留氣門間隙。

三、配氣機構故障分析

配氣機構傳動鏈長、零件多、機械運動頻繁、潤滑條件相對較差，零件的磨損易導致各配合副、摩擦副表面的間隙增大，會產生機械異響并影響到發動機的動力性能。

（一）氣門響

（1）故障特征

①音頻特征：發動機怠速運轉時發出連續不斷而且有節奏的“嗒嗒嗒”（在氣門腳處）或“啪啪啪”（在氣門座處）的敲擊聲。②最明顯，高速則聲音雜亂，隨負荷增加而增大;“斷火”對響聲無影響。③溫度特征：一般與溫度無關，但也有些車輛熱車后響聲自動消失。

（2）診斷與排除（見圖1）

（二）氣門漏氣

（1）故障特征

氣門漏氣是指氣門與氣門座工作面密封不良，產生氣體滲漏，從而導致氣缸壓力下降的現象。在發生該故障時，發動機會出現啟動困難，進氣管回火，排氣管放炮、冒煙，燃油消耗增加以及出現異響等現象。大負荷時在機體中部有較輕微的“哧哧”聲，加機油口處與響聲對應出現冒煙。

（2）原因分析

①氣門與氣門座工作面磨損、燒蝕、密封不良而漏氣。②氣門與氣門座工作面有積炭，導致氣門關閉不嚴而漏氣。③氣門與氣門導管間隙過大，氣門桿晃動，導致氣門關閉不嚴而漏氣。④氣門桿在氣門導管內發澀或卡住，氣門不能上下移動。⑤氣門彈簧失去彈性或折斷。

（3）診斷與排除

在排除點火系、燃料系的故障原因后，尚不能確定故障時，應測量氣缸壓力或測量進氣歧管的真空度，可以比較準確地確定該故障;在測量氣缸壓力時，氣門漏氣的氣缸壓力較其他氣缸低。拆卸缸蓋，對氣門組零件進行修理、修磨或更換損壞的氣門等零件。

（三）凸輪軸響

（1）故障特征

①音頻特征：發動機缸蓋處出現有節奏而較鈍的“當當”響聲，發動機一般無其他異常現象。②轉速特征：發動機中速運轉時比較明顯，高速時消失。做單缸斷火實驗時，聲響依舊。③振動特征：凸輪軸附近有振動。

（2）原因分析

凸輪軸及其軸承間配合松曠、凸輪軸彎曲變形、凸輪軸軸向間隙過大。

（3）診斷與排除

拆檢配氣機構，更換故障零件。

（四）液壓挺柱故障

（1）故障特征

發動機發生類似普通機械氣門腳響的現象。

（2）原因分析

①發動機機油油面過高或過低，導致有氣泡的機油進到液壓挺柱中，形成彈性體而產生噪聲。②機油壓力過低。③機油泵、集濾器損壞或破裂，使空氣吸到機油中。④液壓挺柱失效。⑤使用質量低劣的機油。

（3）診斷與排除

改變發動機轉速并用聽診器察聽響聲的變化。怠速時發動機頂部響聲明顯，中速以上響聲減弱或消失，斷火實驗響聲無變化，即為液壓挺桿響。具體部位可用聽診器根據響聲變化來判斷。在啟動時液壓挺桿有不大的響聲是正常的（潤滑油未充分進入液壓挺桿），發動機轉速達到2500r/min后繼續運轉2min，若挺桿仍有響聲，應先檢查調整機油壓力。若機油壓力正常，則應更換液壓挺桿。

（五）正時齒輪（齒形帶）響

（1）故障特征

①音頻特征：聲響比較復雜，既有因干摩擦導致的“嘰嘰”聲，又有間隙過大的“嘩嘩”聲，有時有節奏，有時無節奏，有時間歇響，有時又是連續響。②轉速特征：發動機怠速運轉或轉速有變化，中速以下較明顯，在正時齒輪室蓋處發出雜亂而輕微的噪聲;轉速提高后噪聲消失;急減速時，此噪聲隨之出現。③溫度特征：有的聲響受溫度影響，溫度降低時無噪聲，溫度正常后才出現噪聲。④振動特征：有的聲響伴隨正時齒輪室蓋振動，有的聲響不伴隨振動。

（2）診斷與排除

如果發動機冷車時響聲較大，而溫度升高后響聲逐漸消失，則是溫度太低造成的，可繼續運行。如發動機熱車后響聲仍存在，應對正時機構做進一步拆檢。