汽車發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的故障診斷與排除

李寬寬

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的作用是按照各個(gè)氣缸的工作順序以及工作循環(huán)的要求，定時(shí)開啟和關(guān)閉每個(gè)氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮空氣或混合氣進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出。在壓縮與作功行程中，關(guān)閉氣門保證燃燒室的密封。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī);配氣機(jī)構(gòu);故障

一、氣門間隙

（一）氣門間隙的含義

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，氣門因溫度升高而膨脹。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)裝配（氣門完全關(guān)閉）時(shí)，在氣門與其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，留有適當(dāng)?shù)拈g隙，以補(bǔ)償氣門受熱后的膨脹量，這一間隙通常稱為氣門間隙。機(jī)型不同，氣門間隙的大小不同，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，一般冷態(tài)時(shí)，進(jìn)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(jìn)氣門的氣門間隙。間隙過大就會(huì)造成進(jìn)、排氣門開啟遲后，縮短了進(jìn)、排氣時(shí)間，降低了氣門的開啟高度，改變了正常的配氣正時(shí)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)因進(jìn)氣不足、排氣不凈而功率下降，此外，還會(huì)使配氣機(jī)構(gòu)零件的撞擊增加，磨損加快;間隙過小，將會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作后，零件因受熱膨脹，將氣門推開，使氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成漏氣，功率下降，并使氣門的密封表面嚴(yán)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(jī)構(gòu)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作和性能影響很大。如果氣門間隙門間隙過小，發(fā)動(dòng)機(jī)在熱態(tài)下可能因氣門關(guān)閉不嚴(yán)而發(fā)生漏氣，導(dǎo)致功率下降，不易啟動(dòng)甚至將氣門燒壞。如果氣門間隙過大，則使傳動(dòng)零件之間以及氣門和氣門座之間產(chǎn)生撞擊響聲，并加速磨損。同時(shí)，也會(huì)使氣門開啟的持續(xù)時(shí)間減少，氣缸的充氣以及排氣情況變壞。

對(duì)采用液壓挺柱的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于挺柱的長度能自動(dòng)變化，隨時(shí)補(bǔ)償氣門的熱膨脹量，故不需要預(yù)留氣門間隙。

（三）氣門間隙常見的調(diào)整方法

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

二、液壓挺柱

轎車發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用液壓挺柱，因?yàn)橐簤和χ拈L度能自動(dòng)調(diào)整，所以不需預(yù)留氣門間隙，也沒有氣門間隙調(diào)整裝置。

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

當(dāng)凸輪的凸起部分離開挺柱頂面時(shí)，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(huán)形油槽與氣缸蓋上的斜油孔對(duì)齊，氣缸蓋油道中的機(jī)油進(jìn)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(jī)油流人高壓油腔，使兩腔連通。此時(shí)，液壓挺柱的頂面仍然和凸輪表面緊貼，從而起到補(bǔ)償氣門間隙的作用。

當(dāng)氣門受熱膨脹時(shí)，通過柱塞與套筒之間的間隙，高壓油腔內(nèi)的機(jī)油向低壓油腔泄漏一部分，柱塞與套筒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使挺柱自動(dòng)“縮短”，保證氣門關(guān)閉緊密。這樣，采用了液壓挺柱可不留氣門間隙。

三、配氣機(jī)構(gòu)故障分析

配氣機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈長、零件多、機(jī)械運(yùn)動(dòng)頻繁、潤滑條件相對(duì)較差，零件的磨損易導(dǎo)致各配合副、摩擦副表面的間隙增大，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械異響并影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。

（一）氣門響

（1）故障特征

①音頻特征：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出連續(xù)不斷而且有節(jié)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(fù)荷增加而增大;“斷火”對(duì)響聲無影響。③溫度特征：一般與溫度無關(guān)，但也有些車輛熱車后響聲自動(dòng)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(chǎn)生氣體滲漏，從而導(dǎo)致氣缸壓力下降的現(xiàn)象。在發(fā)生該故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)困難，進(jìn)氣管回火，排氣管放炮、冒煙，燃油消耗增加以及出現(xiàn)異響等現(xiàn)象。大負(fù)荷時(shí)在機(jī)體中部有較輕微的“哧哧”聲，加機(jī)油口處與響聲對(duì)應(yīng)出現(xiàn)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(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣。③氣門與氣門導(dǎo)管間隙過大，氣門桿晃動(dòng)，導(dǎo)致氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣。④氣門桿在氣門導(dǎo)管內(nèi)發(fā)澀或卡住，氣門不能上下移動(dòng)。⑤氣門彈簧失去彈性或折斷。

（3）診斷與排除

在排除點(diǎn)火系、燃料系的故障原因后，尚不能確定故障時(shí)，應(yīng)測(cè)量氣缸壓力或測(cè)量進(jìn)氣歧管的真空度，可以比較準(zhǔn)確地確定該故障;在測(cè)量氣缸壓力時(shí)，氣門漏氣的氣缸壓力較其他氣缸低。拆卸缸蓋，對(duì)氣門組零件進(jìn)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(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋處出現(xiàn)有節(jié)奏而較鈍的“當(dāng)當(dāng)”響聲，發(fā)動(dòng)機(jī)一般無其他異?，F(xiàn)象。②轉(zhuǎn)速特征：發(fā)動(dòng)機(jī)中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較明顯，高速時(shí)消失。做單缸斷火實(shí)驗(yàn)時(shí)，聲響依舊。③振動(dòng)特征：凸輪軸附近有振動(dòng)。

（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(jī)構(gòu)，更換故障零件。

（四）液壓挺柱故障

（1）故障特征

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生類似普通機(jī)械氣門腳響的現(xiàn)象。

（2）原因分析

①發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油面過高或過低，導(dǎo)致有氣泡的機(jī)油進(jìn)到液壓挺柱中，形成彈性體而產(chǎn)生噪聲。②機(jī)油壓力過低。③機(jī)油泵、集濾器損壞或破裂，使空氣吸到機(jī)油中。④液壓挺柱失效。⑤使用質(zhì)量低劣的機(jī)油。

（3）診斷與排除

改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并用聽診器察聽響聲的變化。怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)頂部響聲明顯，中速以上響聲減弱或消失，斷火實(shí)驗(yàn)響聲無變化，即為液壓挺桿響。具體部位可用聽診器根據(jù)響聲變化來判斷。在啟動(dòng)時(shí)液壓挺桿有不大的響聲是正常的（潤滑油未充分進(jìn)入液壓挺桿），發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2500r/min后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2min，若挺桿仍有響聲，應(yīng)先檢查調(diào)整機(jī)油壓力。若機(jī)油壓力正常，則應(yīng)更換液壓挺桿。

（五）正時(shí)齒輪（齒形帶）響

（1）故障特征

①音頻特征：聲響比較復(fù)雜，既有因干摩擦導(dǎo)致的“嘰嘰”聲，又有間隙過大的“嘩嘩”聲，有時(shí)有節(jié)奏，有時(shí)無節(jié)奏，有時(shí)間歇響，有時(shí)又是連續(xù)響。②轉(zhuǎn)速特征：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速有變化，中速以下較明顯，在正時(shí)齒輪室蓋處發(fā)出雜亂而輕微的噪聲;轉(zhuǎn)速提高后噪聲消失;急減速時(shí)，此噪聲隨之出現(xiàn)。③溫度特征：有的聲響受溫度影響，溫度降低時(shí)無噪聲，溫度正常后才出現(xiàn)噪聲。④振動(dòng)特征：有的聲響伴隨正時(shí)齒輪室蓋振動(dòng)，有的聲響不伴隨振動(dòng)。

（2）診斷與排除

如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷車時(shí)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(xù)運(yùn)行。如發(fā)動(dòng)機(jī)熱車后響聲仍存在，應(yīng)對(duì)正時(shí)機(jī)構(gòu)做進(jìn)一步拆檢。