汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的淺析

張闖闖 趙漢雨 曹麗芳

1、南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 2、河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 3、黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院

引言

汽車作為現(xiàn)代社會(huì)一種廣泛使用的交通工具，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著重要的影響。從傳統(tǒng)汽車到新能源混合動(dòng)力汽車，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在我國(guó)的車輛使用中占據(jù)著很大的比例。當(dāng)汽車在正常行駛或者負(fù)載較大的情況下，急踩油門踏板并不能使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到快速提高；而緩慢踩油門踏板也只能部分提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，這說明發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了動(dòng)力不足的問題[1]。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)這種故障時(shí)，汽車的經(jīng)濟(jì)性和安全性會(huì)受到比較大的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)交通事故[2-3]。因此，為了減少發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足帶來的危害，及時(shí)有效地對(duì)這種故障做出診斷并加以排除就顯得尤為重要。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的維修保養(yǎng)，這可以有效地預(yù)防發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足故障的發(fā)生。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)科技

隨著全球各個(gè)國(guó)家對(duì)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，汽車制造商需要不斷采用新技術(shù)來減少汽車尾氣污染物的排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。目前，渦輪增壓可以增加進(jìn)氣管道的進(jìn)氣量，智能可變正時(shí)能夠根據(jù)工況調(diào)整配氣相位，汽油缸內(nèi)直噴使混合氣接近最佳空燃比進(jìn)行燃燒做功，這些是比較成熟的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)科技。

1.1 渦輪增壓

該技術(shù)通過增加進(jìn)氣管道內(nèi)的進(jìn)氣量來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。廢氣渦輪增壓作為典型代表，主要由安裝同一根軸上的增壓和動(dòng)力渦輪組成。其工作原理是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道的高溫氣體帶動(dòng)動(dòng)力渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使同軸的增壓渦輪一起旋轉(zhuǎn)，對(duì)進(jìn)入進(jìn)氣管道的新鮮空氣進(jìn)行加壓，增大進(jìn)氣量，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，并減少一氧化碳和碳?xì)浠衔锏呐欧拧?/p>

寶馬作為豪華品牌汽車的典型代表，在其百年的產(chǎn)業(yè)發(fā)展史中，發(fā)動(dòng)機(jī)由自然吸氣發(fā)展到渦輪增壓，備受市場(chǎng)的好評(píng)。在渦輪增壓技術(shù)中，寶馬汽車獲得巨大進(jìn)步，于2020 年推出的雙流道渦輪增壓器，更是吸引了世界的目光。該技術(shù)是由博格華納提供的，用于寶馬汽車的直列六缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上。雙流道渦輪增壓技術(shù)產(chǎn)生的進(jìn)氣效果類似雙渦輪技術(shù)，但是該增壓器有著更小的體積和質(zhì)量，能夠降低生產(chǎn)成本，有著廣闊的前景。

1.2 VVT- i 技術(shù)

智能可變氣門正時(shí)是該技術(shù)的核心，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況智能改變配氣相位。具體來說，就是在怠速時(shí)氣門疊開角較小，而高速時(shí)氣門疊開角較大。這樣做的目的就是解決汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在高、低速工況下的動(dòng)力問題。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i 技術(shù)可以增加充量系數(shù)，提高進(jìn)氣量，改善汽車尾氣的排放問題。

豐田汽車普遍采用了VVT-i 技術(shù)，省油效果也得到業(yè)內(nèi)的公認(rèn)，受到廣大消費(fèi)者的青睞。豐田考斯特在進(jìn)氣和排氣凸輪軸上均采用了VVT-i 技術(shù)，其最大的特點(diǎn)就是發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)運(yùn)行的工況，調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角用來獲取最佳的配氣正時(shí)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，降低燃油消耗，減少尾氣的排放。

1.3 汽油缸內(nèi)直噴

從化油器到汽油缸內(nèi)直噴，燃油噴射技術(shù)不斷革新。缸內(nèi)直噴技術(shù)，其噴油嘴位于汽缸內(nèi)部，燃油不需要經(jīng)過進(jìn)氣門的開啟，而是經(jīng)過供油系統(tǒng)經(jīng)加壓后直接將汽油噴到燃燒室，與空氣混合后燃燒做功。發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油直噴技術(shù)可以降低燃油的損耗。

汽油直噴技術(shù)最早起源于德國(guó)，在20 世紀(jì)50 年代便運(yùn)用到奔馳二沖程直噴發(fā)動(dòng)機(jī)上，但該技術(shù)對(duì)生產(chǎn)要求較高，發(fā)動(dòng)機(jī)僅進(jìn)行小批量生產(chǎn)，且工作可靠性不佳，產(chǎn)生的廢氣超標(biāo)，未能得到推廣。到了1996 年，三菱汽車公司研發(fā)了可以量產(chǎn)的汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，并將這種技術(shù)應(yīng)用到了在戈藍(lán)車型上，汽油缸內(nèi)直噴又重新獲得重視。大眾汽車公司研發(fā)的EA888 型發(fā)動(dòng)機(jī)是汽油缸內(nèi)直噴的典型代表，空氣和汽油在缸內(nèi)直接進(jìn)行混合，通過渦流的作用使油氣混合均勻。通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 的控制，混合氣在接近最佳空燃比時(shí)進(jìn)行燃燒做功，能夠降低燃油的損失，降低尾氣的排放。

2 故障檢測(cè)

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)動(dòng)力不足的故障，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)詢問車主車輛的使用狀況，分析故障產(chǎn)生的原因，根據(jù)故障原因進(jìn)行逐項(xiàng)排查，最后試車檢驗(yàn)。

2.1 故障原因

引起發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)動(dòng)力不足的原因是多方面的，要根據(jù)具體的情況進(jìn)行分析，下面簡(jiǎn)單闡述常見的因素。

進(jìn)氣系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。而此類常見的問題就是空氣濾清器或者節(jié)氣門堵塞。在檢測(cè)時(shí)，可以首先目測(cè)空氣濾清器的好壞，然后進(jìn)一步排查節(jié)氣門的問題?？梢詫⒓铀偬ぐ宀鹊降?，觀察節(jié)氣門能否全部打開。如果節(jié)氣門不能完全打開，需要進(jìn)行維修。

排氣系統(tǒng)是燃燒后廢氣排出的通道，其背壓需要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的工作需求。排氣系統(tǒng)堵塞會(huì)使其背壓壓力過大，從而導(dǎo)致氣缸內(nèi)的殘余廢氣較多，影響正常參與燃燒的混合氣濃度，降低了燃燒速度。造成排氣系統(tǒng)堵塞的因素主要有排氣門不能夠正常開啟、排氣管道內(nèi)粘附雜質(zhì)以及三元催化器故障。有些發(fā)動(dòng)機(jī)裝有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，需要檢查該系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力下降，加速緩慢。

燃油供給系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行提供汽油。如果供油壓力過小會(huì)減小噴油器在單位時(shí)間內(nèi)的噴油量，造成氣缸內(nèi)的混合氣濃度過稀，燃燒不充分，發(fā)動(dòng)機(jī)不能產(chǎn)生足夠的動(dòng)力。如果噴油器有積碳或者出現(xiàn)磨損，噴油器的孔徑產(chǎn)生變化，在供油壓力以及噴油脈沖寬度都不發(fā)生改變的情況下，實(shí)際的噴油量會(huì)減少，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。如果噴油器的霧化不好，混合氣燃燒的質(zhì)量會(huì)下降。汽油的油質(zhì)不好，混入雜質(zhì)，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力不足。在燃油供油系統(tǒng)檢修時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意供油壓力的大小、噴油器是否正常工作以及燃油的質(zhì)量。

在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)做功的過程中，必不可少的就是點(diǎn)火系統(tǒng)。早點(diǎn)或者晚點(diǎn)、點(diǎn)火的能量大小均能影響發(fā)動(dòng)機(jī)的做工過程。具體來說就是點(diǎn)火時(shí)間過晚、點(diǎn)火能量不足會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，造成車輛加速緩慢。在檢測(cè)點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，需要注意點(diǎn)火正時(shí)、火花塞的間隙以及點(diǎn)火線圈的阻值是否在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)、火花塞的高壓線是否脫落。另外，蓄電池的電壓是否足夠、正負(fù)接線柱是否出現(xiàn)了氧化或者虛接以及相關(guān)的傳感器是否能正常工作，這些都會(huì)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

氣缸壓力對(duì)油氣混合的燃燒過程和質(zhì)量有著十分重要的影響，尤其是在壓縮過程結(jié)束，即將進(jìn)入做功這個(gè)階段時(shí)。如果氣缸壓力較小，油氣混合物不能高速燃燒，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的功率就會(huì)降低，造成汽油發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)加速無力的現(xiàn)象。在檢測(cè)時(shí)，需要注意氣缸和活塞之間的間隙值、氣缸墊的密封性、配氣相位等是否在正常范圍。凸輪軸的安裝位置是配氣相位的重要基準(zhǔn)。如果凸輪軸出現(xiàn)了錯(cuò)位，或者與驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)松動(dòng)，將會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位失準(zhǔn)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。

2.2 檢測(cè)內(nèi)容

進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、供油系統(tǒng)等部件的故障均有可能造成車輛出現(xiàn)動(dòng)力不足的問題，故障檢測(cè)包含以下內(nèi)容：（1）檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈的熄滅情況；（2）讀取故障碼，判斷故障可能產(chǎn)生的部位；（3）檢查供油系統(tǒng)的汽油品質(zhì)，壓力大小和噴油器的狀況；（4）檢查點(diǎn)火系統(tǒng)的蓄電池、火花塞的間隙值和點(diǎn)火線圈的阻值是否符合要求，高壓線是否脫落等；（5）檢查進(jìn)、排氣系統(tǒng)的情況；（6）檢查與之相關(guān)的傳感器，比如空氣流量傳感器的信號(hào)是否正常。

3 案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

一輛大眾朗逸2015 款1.6L 排量手動(dòng)版汽車，在累計(jì)行駛7萬公里后，駕駛員描述在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)正常行駛后，急踩油門踏板，汽車加速無力。在從低速轉(zhuǎn)為高速行駛過程中，可以聽到消聲器管道內(nèi)有異響。

3.2 故障分析

在車輛啟動(dòng)以后，發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈的熄滅情況正常。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，整個(gè)過程均能聽到異響聲，結(jié)合讀取的故障碼，初步判斷為有若干氣缸不工作。需要先檢查點(diǎn)火系統(tǒng)的高壓線是否脫落，用短路測(cè)試的方法判定不工作的氣缸。假如高壓線無脫落，對(duì)該氣缸進(jìn)行高壓短路測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速若無變化或者明顯下降，則說明該氣缸工作狀況不良；反之，轉(zhuǎn)速能夠快速提升，則表示該氣缸工作正常。

3.3 故障排除

根據(jù)上述的分析，經(jīng)過仔細(xì)檢查，高壓分線無脫落。運(yùn)用高壓短路反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)四個(gè)氣缸都能正常工作。針對(duì)這種現(xiàn)象，經(jīng)過對(duì)進(jìn)、排氣系統(tǒng)，燃油供給系統(tǒng)及凸輪軸進(jìn)行仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)第四缸進(jìn)、排氣門上的凸輪軸有磨損不均勻的現(xiàn)象。卸下凸輪軸進(jìn)行更換，故障現(xiàn)象消失了。

4 結(jié)語

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在我國(guó)的車輛中廣泛使用，比較成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)主要有渦輪增壓技術(shù)、VVT-i 技術(shù)以及汽油直噴技術(shù)。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)動(dòng)力不足的故障，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)詢問車主車輛的使用狀況，分析故障產(chǎn)生的原因，根據(jù)故障原因進(jìn)行逐項(xiàng)排查，最后試車檢測(cè)。