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    利用氣缸壓力波形診斷汽車故障

    2018-07-31 01:06:22鐘云剛
    汽車電器 2018年7期
    關鍵詞:密封性氣門氣缸

    鐘云剛

    (漳州吉興汽車銷售有限公司,福建 漳州 363005)

    1 氣缸密封性

    氣缸密封性是保證發(fā)動機缸內(nèi)壓力正常并有足夠輸出的基本條件,也是影響發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的一個重要因素。因此,通過氣缸密封性的檢測可較容易判斷發(fā)動機的基本技術狀況。氣缸密封性是由發(fā)動機活塞組、氣門與氣門座以及氣缸蓋、氣缸體、氣缸墊等零件保證的,發(fā)動機在使用過程中,配合副摩擦、氣門燒蝕、缸蓋因受力變形會導致氣缸密封性變差。另外氣門正時機構、進排氣系統(tǒng)堵塞、液壓挺柱等故障也會造成氣缸壓力變化。

    2 氣缸密封性的測試

    氣缸密封性的表征參數(shù)有氣缸壓縮壓力、氣缸漏氣量、進氣管真空度等,在發(fā)動機怠速抖動、汽車加速超車無力、汽車爬坡無力等現(xiàn)象時,通常會先檢查發(fā)動機技術狀況,而在這3個參數(shù)中,經(jīng)常會通過氣缸壓力表先測量氣缸壓力。傳統(tǒng)的壓縮表,包含一個施拉德(Schrader)閥,它可以測量峰值壓縮壓力,但對于一些氣門正時的變化、氣門故障無法檢測。利用示波器和大范圍的壓力傳感器可以快速且準確地確定發(fā)動機的燃燒條件情況。在氣缸內(nèi)和整個循環(huán)過程中,壓力傳感器可以測量壓力上升和下降的完整范圍,包括真空。這比起傳統(tǒng)的壓縮試驗,提供了明顯的優(yōu)點,如可以檢測壓縮循環(huán)的微小變化,以及用壓縮表檢測不到的故障,可用來識別進/排氣門開啟、關閉時刻,診斷氣門是否提前開啟或卡滯、判斷三元催化器是否堵塞、診斷點火提前角及配氣機構正時等機械故障。

    3 標準氣缸壓力波形

    當發(fā)動機技術狀況良好時,其氣缸壓力的標準波形如圖1所示。從波形上主要觀測以下幾點。

    圖1 標準氣缸壓力波形

    1)峰值壓力A 這個點就是活塞運行到上止點的時刻。波峰的壓力值就是從K點的氣體壓縮到A點時的值。壓力值的大小取決于活塞到氣缸蓋的容積,活塞到達上止點時氣缸內(nèi)的壓力達到最大值。在A點處活塞停止向上運動,并準備向下止點運動。這個最大壓力值會隨著發(fā)動機運行的工況不同而改變。點燃式發(fā)動機在起動過程中的氣缸壓縮的壓力約為9 bar。當這個起動壓縮壓力下降到約6.2 bar以下時,就表明氣缸內(nèi)的壓力不足以支持烴鏈的燃燒。發(fā)動機在怠速狀態(tài)下的壓縮壓力應為約4.8 bar,如果降到2.8 bar以下就會造成氣缸失火,即氣缸內(nèi)的壓力不足以支持烴鏈的燃燒。

    2)壓縮線B與膨脹線C 壓縮線與膨脹線應對于標尺線對稱,即壓縮行程的波形弧度和做功行程的波形弧度是相同的,這代表著在壓縮和膨脹過程中氣密性良好。

    3)膨脹時缸內(nèi)最低壓力點D 活塞在做功行程下降到一定程度會出現(xiàn)負壓。這實際上是由于此時氣缸內(nèi)沒有真正做功而形成的(此時的氣缸內(nèi)沒有燃燒,可以把它看作是一個抽氣機,所以當活塞下降到一定程度會出現(xiàn)負壓)。

    4 利用缸壓波形分析故障

    1)膨脹壓下降過快 某車在行駛中突然熄火,無法起動。發(fā)動機正常工作的前提有3個要素:足夠的壓縮壓力、強火花的正時點火、適當?shù)目扇蓟旌蠚狻z查點火、噴油正常,然后檢查缸壓波形。從圖2中可看出,膨脹線比較陡,但缸壓峰值可達到10 bar,說明氣缸密封性是好的,但在做功行程氣缸內(nèi)的壓力下降過快,說明排氣門打開過早,造成氣體泄漏。經(jīng)檢查,故障原因是:正時跳齒造成進排氣機構工作錯亂,更換正時皮帶和張緊輪之后故障排除。這個故障中若用傳統(tǒng)的缸壓表,缸壓正常,可能誤認為發(fā)動機機械正常,但通過缸壓波形就能明查秋毫。

    圖2 膨脹壓下降過快

    2)排氣壓力過高 某發(fā)動機存在失火現(xiàn)象,測試缸壓波形。從圖3中可看出,在排氣行程時氣缸內(nèi)壓力達到了1.144 bar,而正常的排氣行程壓力接近0bar,將正常波形與故障波形對比,可清楚看見不正常缸的排氣行程壓力過高(圖4),說明排氣不通暢。經(jīng)檢查三元催化,發(fā)現(xiàn)三元催化堵塞嚴重。

    圖3 排氣行程壓力過高

    圖4 正常波形與故障波形的對比

    3)排氣行程出現(xiàn)尖峰 某車型發(fā)動機,停放半年后無法起動。更換了蓄電池、起動機、機油,發(fā)動機起動時能正常運轉,但無法起動。檢查高壓火,正常。檢查油路,燃油噴射霧化正常。檢查電控系統(tǒng),無故障碼。有油有火,發(fā)動機正常工作三要素中只有機械方面可能存在問題,因此檢查缸壓波形(圖5)。經(jīng)測量,缸壓正??蛇_14bar,但在排氣行程末期,缸壓升高,應該是排氣門關閉過早或者排氣堵塞。檢查排氣系統(tǒng)正常,那原因只有排氣門關閉過早。分析車輛停放時間較久,液壓挺柱里面可能無油,造成排氣門間隙過大,開度不足,過早關閉使得廢氣排不出去,新鮮氣體無法進入氣缸,從而造成發(fā)動機不能起動。后經(jīng)外源方式多次起動發(fā)動機,建立機油壓力,使機油充入液壓挺柱,發(fā)動機正常起動。再檢查缸壓波形,已恢復正常,說明判斷正確。

    圖5 故障波形

    5 總結

    以上幾個案例中,缸壓如果利用傳統(tǒng)缸壓表測試,都是正常的,但機械部分并不正常,原因在于傳統(tǒng)的壓力表只能粗略顯示氣缸壓力,并不能準確顯示缸壓變化細節(jié)。利用缸壓波形可以清楚看到發(fā)動機在整個循環(huán)中氣缸內(nèi)壓力的變化情況,從而準確分析并判斷汽車故障所在。事實上,除了采用缸壓傳感器可以測試氣缸壓力外,還可以測試曲軸箱壓力、排氣壓力,通過與正時信號相結合,能夠更準確地分析判斷更多的汽車故障。

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