31.怎样检查气缸压缩压力,有何意义?
案例:有一辆我国出口到泰国的车,客户反应,此车爬不上大坡,发动机抖动。修理技师首先向驾驶员询问了车辆使用的环境、使用情况和行驶里程、有无大修等,然后又亲自试车,感到此车动力动力严重不足,发动机抖动比较严重。
分析认为,此两个故障实质由一个原因所致。原因是:
(1)电喷元件:①氧传感器故障造成动力不足和发动机抖动。因为此时它不能起监督和反馈作用,使混合气太浓或太稀,燃烧恶化,产生动力下降、发动机抖动。但这种动力不足和发动机抖动绝没有与试车感到的动力不足和抖动那样严重。所以,不是氧传感器故障所致。为验证这个结论,用故障解码仪解码,结果故障解码仪显示无电喷故障,氧传感器显示的曲线正常。②某一缸喷油器不喷油,或此缸严重漏油,造成发动机抖动和动力严重不足。仔细查看各缸喷油器,没有漏油,说明O形密封圈良好。触摸各缸喷油器,感到各缸喷油器都有规律地振动,说明喷油器喷油正常。
(2)机械原因:诊断和排除故障的方法是:①拆下火花塞,并插入高压线孔内,火花塞金属.(螺纹部分)接触缸盖罩,起动发动机,分别试四个火花塞,发现跳火呈蓝色,都没有问题。②检查缸压:在检查缸压前,首先检查蓄电池电压,电压显示为12. 5V,
(a)拆下四个缸的火花塞。(b)踩下离合器。(c)全开节气门。
(d)将缸压表接头螺纹依次逐缸孔拧入缸盖火花塞螺纹孔内。
(e)用起动机转速(300r/min)带动曲轴旋转。(f)测缸压:发现三缸缸压只有86kPa,其他三个缸缸压均为120~130kPa。标准缸压力是120~130kPa,最低限度是100kPa。任意两缸之间缸压不能相差10kPa。可见,三缸密封不好。再用长油壶嘴从火花塞孔向这一缸孔活塞周围浇机油,然后再用起动机带动曲轴旋转,停止转动后,再用缸压表按上述方法测量缸压,倘若这时缸压达标或升高,说明这一缸活塞环不密封。若缸压不达标或不升高,说明排气门已烧坏。解体发动机后经检查是三缸第一气环折断而且严重拉缸。更换活塞环并总装后试车一切正常。
测缸压的意义是用测的缸压数据说明气缸密封状况,从而可以确定动力降低,油耗增加的原因,确定发动机抖动的原因。
32.气缸压缩比的意义何在?
发动机是将热能转化为机械能做功、驱动汽车驱动轮转动的一种复杂机器。热能是燃料在密闭气缸内燃烧产生的,但是热能转化成机械能的程度,一般是以功率、扭矩、油耗、排放为指标来衡量的。然而,这些指标又由发动机系统工程决定,其中最主要的参数是发动机压缩比、排量、升功率等各项技术参数。本题只探讨发动机压缩比概念。
所谓压缩比就是活塞在下止点以上整个容积(包括缸盖燃烧室)与活塞在上止点以上容积(包括气缸垫。燃烧室容积、上止点以上气缸容积)之比。这一概念说明混合气体积被压缩状况。
发动机在燃料燃烧前,必须经过物理与化学的准备阶段。一这个阶段就是压缩行程。所谓物理准备,即在压缩行程(进气行程也是物理准备阶段的一部分),随着活塞向上止点运动,使混合气挤压,容积不断减小,混合气分子之间的摩擦阻力和气流与缸壁之间的摩擦阻力不断加强,涡流动量矩损失不断加强,到压缩终了时,涡流衰减,混合气的压缩压力和温度不断升高,混合气的燃料吸收热能更多,不断使燃油雾化、蒸发,使之与进入缸内的空气不断混合,且因燃料更细化,使燃料与空气混合更均匀。所谓化学准备阶段,是指在压缩时,由子混合气不断积蓄热量,不断氧化,到压缩终了时,由于混合气温度高而使燃油分子分裂成大量的自由原子或自由基,如H、O、CH等,形成活化中心,更易氧化燃烧。对于四气门发动机,混合气往往采用滚流。滚流在压缩过程时动量损失较小,当接近上止点时,大的滚流将破裂成更多小的涡流,形成无规则的气流运动,增强了湍流强度和湍流的动能,使火焰传播速度更快。
一般来说,压缩压力与压缩比关系是:压缩压力=1. 29 X压缩比。可见,压缩比越大,混合气的物理准备与化学准备越好,湍流强度更大,更易形成活化中心,混合气氧化好,燃烧传播速度越快。在同一个条件下,循环燃烧的上一个点火提前角与下一个点火提前角变化量小,都是最佳值,这样,热量利用程度越大,热损失越小,使动力大、油耗下降、排放小。
33.影响汽车发动机压缩比的使用因素是什么?怎样排除?
(1)影响压缩比的使用因素是;①没有按规定及时维护保养:汽车发动机长期使用后,发动机燃烧室表面、活塞顶面等积聚过多的炭,使活塞上止点以上的容积减小,从而压缩比增大。炭是不良导热体,增大到一定程度时,易聚集更多热量,成为炽热导体,温度很高,从而,在点火的火焰还未传来时,燃烧室某处的混合气就自燃,形成爆燃。②大、中修时,缸盖螺栓没有按汽车制造厂家规定的扭矩紧固,而是按所谓经验紧固,拧得过紧时,造成气缸垫压缩变形过大,使之变薄,从而活塞在上止点’以上的容积变小,压缩比变大,易爆燃;拧得过松时,用不久,就会从缸垫处窜气到水腔,造成发动机过热或漏水到燃烧室。
(2)排除的方法是:①解体发动机,清除活塞顶面、燃烧室表面的积炭。②按厂家规定的扭矩紧固缸盖螺栓。③修理时,一定换用同型号的气缸垫。④磨削缸盖平面时,磨削余量不可太大,否则会使燃烧室容积变小,压缩比增大而爆燃。
34.什么是可变压缩比?
所谓可变压缩比就是发动机的压缩比可根据转速、负荷、地形、道路状况的需要,随时自动调节发动机混合气最终压缩状况,称之可变压缩比。这是当前发动机发展的一个重要方向。在爬大坡、高速行驶时,需要压缩比高。但压缩比太大,在全、大负荷时,会造成爆燃。①在混合气压缩还未到点火时刻,混合气温度就升高到燃点,一旦遇到有炽热点,如排气门的积炭炽热点,混合气就会自燃,就产生爆燃。爆燃时,不同处的火焰波碰撞将引起巨大的冲击波,损坏活塞或火花塞等。②由于压缩压力太大,要求气门、活塞环与缸体密封性更高。一旦漏气,混合气就会燃烧不完全、动力下降、能耗增加、排放增加。③混合气漏入油底壳浸入润滑油后,高温高压将使润滑油加速变质—变稀及油泥状,使润滑变差,不能形成润滑油膜,零件磨损加快。④爆燃时,发动机热状态恶化,机体过热,水温增高,动力下降。⑤压缩温度太高,会影响燃烧爆发时的温度,使之更高,将使N与O化合为NOX。
压缩比也不能太低,否则,混合气体积压缩小,使压缩终了时的温度和压力低,混合气中的燃油雾化、蒸发差,燃料颗粒大,混合也不均匀,同时,大量燃油分子不能裂化成原子、能量积蓄差,所以,活化中心形成差,同时燃油分子距离较大。这样,火焰传播速度差,燃烧不完全,甚至在排气行程还在燃烧,因而,动力差,油耗高,冒黑烟。由于不完全燃烧,更易在活塞顶部、排气门、燃烧室、第一气环槽积炭、在气缸壁与活塞环、活塞之间积炭,加速磨粒磨损。压缩比低时,也不易起动。
压缩比在许可范围内并不是固定的,随着负荷、转速的变化,进入缸内的空气及燃油数量也不一样,虽然压缩后的体积一样,但分子之间距离不一样,即分子之间挤压积聚的紧密程度不同,在从下止点向上止点的压缩过程中,即使运动距离相同,但压缩压力和压缩温度不同,到压缩终了时,压缩温度和压缩压力也不同,湍流强度也不同。这就是说,混合气的物理准备和化学准备不同,加之节气门开度不一样,节流损失也不一样,进入缸内的空气量不一样。因此,燃烧火焰传播速度不同。燃烧循环有一定变化,对此,压缩比如能调节,就可以在不同负荷和不同转速时,把压缩比相应调节,在中小负荷、速度中、低时,将压缩比调高,甚至调高到高于原厂要求的压缩比,达10~14:1。这样就可使混合气的压缩压力和压缩温度高于未调前的压缩压力和压缩温度,混合气在燃烧前的物理准备、化学准备就较充分,燃烧循环的最佳点火提前角就会得到保证,燃烧火焰传播速度加快。此时,只要将压缩比调高,使压缩终了时的压力和压缩温度不高于全负荷时原厂规定的压缩比的压缩压力和压缩温度即可,就不会爆燃,对润滑油、冷却液温度都不会产生影响。而在大、全负荷或高速时,将压缩比调到原厂规定的压缩比,这样,既保证了动力,又省油、又降低排放,又不会引起爆燃。
发动机在燃烧汽油切换到燃烧其他燃料,如天然气,因为燃料辛烷值各不相同,如天然气的辛烷值是12~13,所以,如发动机按汽油机设计,压缩比固定,当由燃烧汽油切换燃烧天然气时,由于压缩比不可调,燃烧天然气时要求的压缩比就不能达到相应值,这样动力一般会下降15%,能耗增大,排放增大。但压缩比可调时,在由燃烧汽油切换到天然气时,压缩比就可调到12~13:1,这样动力不下降,能源节约,排污少。
再则,汽油牌号的选择一般按发动机压缩比确定,燃油牌号低时,抗爆能力差,如压缩比高,汽油牌号低,则会爆燃,发动机就会发出敲缸声,而且抖动严重,过热,冲击波大,甚至损坏零件。
在稀薄燃烧时,燃油的分子之间距离大,在压缩终了时,燃油分子不太紧密,经过压缩后的能量吸收不很大,压缩压力、压缩温度不太高,所以,物理准备及化学准备都不理想,因此,燃烧火焰传播速度不理想,甚至在排放行程还在燃烧,就使动力不理想,燃油消耗大,排放大。如设计的压缩比可调时,在此状况时,压缩比可调高到比厂家规定值高,甚至为10~14:1,这样,混合气压缩压力、压缩温度高,混合气能量吸收更多,燃油分子之间距离更紧密,燃油更汽化,颗粒更细,混合更均匀,物理准备及化学准备更充分,容易点火,火焰传播速度更快,热能利用程度更高,热损失更小,动力大,能耗与排放更少。
总之,在高速、爬大坡时,驾驶员需要的是动力,压缩比采用原厂规定的值;在城市行驶时,驾驶员需要的是中、低速,可将厂家规定的压缩比值调高,甚至为14:1只要不会爆燃即可。因此,发动机压缩比可调是发动机发展方向之一。采用可变压缩比时,就能将用户、能源、排放有机统一起来。
35.如何正确使用故障解码仪?故障解码仪显示的各种参数是何意义?
(1)故障解码仪的使用:使用发动机故障解码仪时,应加以分析,不能把它作为分析故障的唯一因素,还要借助经验。
具体方法是:在关闭点火开关后,将故障解码仪与发动机ECU接通,然后将点火钥匙放在二挡位置,使仪表灯亮,但不起动。这时,按故障解码仪使用说明书的规定操作,测出发动机各传感器有无故障。此后,在发动机怠速运转、冷却液温度在800C左右时,又在动态测出发动机有无电喷故障,如显示无故障,说明发动机正常。
(2)故障解码仪显示的各参数的意义:显示屏显示一些参数时,应科学分析。因此,必须了解显示屏上各参数的物理意义:①喷油脉宽:是衡量动力和油耗、排放的极其重要的参数。喷油脉宽只取决发动机电喷元件的结构。比如油耗高,则喷油脉宽一定高,如479Q1发动机的怠速喷油脉宽标准值是2. 5ms~2. 8ms,如故障解码仪显示喷油脉宽高达3. 5ms时,说明喷油器针阀提升时间较长,使喷油时间长,因而,油耗高。但喷油器针阀提升时间长短又与测量进气量的各传感器和能使发动机实施闭环控制的氧传感器有无故障有关,也与ECU能否正确计算有关。②点火提前角:它的大小与发动机所处工况有关,也就是说它与进气量、水温、电压、曲轴正时齿轮的键槽中心线与飞轮刻线之间夹角等有关。这些参数又与曲轴位置传感器、进气温度进气压力传感器、冷却液温度传感器、蓄电池、发电机等有关。③显示屏显示的修正系数:因为喷油脉宽、喷油时刻和点火提前角、点火时刻,即ECU储存的喷油脉谱图和点火脉谱图中的各条曲线参数是在标准大气压、20℃,14.5V电压条件下确定的,但车辆实际工作时的大气压、气候、电压不是永久不变的,为衡量发动机的好坏,引进了修正系数概念。它是随机变数。因为修正系数与大气温度、大气压、空气湿度有关。而它们又与季节、海拔高度有关。由修正系数的大小,可看出目前状况的发动机动力大小,但它们是外界因素,只有电压取决于发电机、蓄电池。④冷却液温度:用故障解码仪测量的冷却液温度和观察水温表指针指示的位置应该都要观察,同时,也应了解冷却液温度传感器、ECU、水温表三者的关系。如用故障解码仪测的水温是95℃,但水温表指针却指在红线,从水温表看,水温已达100℃以上,可见这两个水温读数不一致,再看风扇转动情况,因风扇有高、低两个转速,现风扇只是低转速,水温达95℃时,风扇就停止转动,待冷却液温度降到86℃,风扇又开始转动,如此反复,由此可知,故障解码仪测的冷却液温度是正确的。但也不可轻易下结论,应了解是冷却液温度传感器与ECU相连后,再由ECU连水温表,还是由冷却液温度传感器直接连接水温表。如是前者,则可能是水温表或ECU或是冷却液温度传感器故障引起的。不过从ECU可测量冷却液温度看,ECU没有故障,故障可能是冷却液温度传感器或是水温表所致,如是后者,则可能是水温表或是冷却液温度传感器故障所致。⑤空燃比:空燃比,表明混合气是浓或是稀或是理想混合比。在怠速或在部分负荷时,混合比应是理想混合比14.7:1。如果此时混合比是13:1,说明发动机供油或供气系统有故障。如电喷元件有故障时,则可从显示屏上看到是什么故障,如显示无故障,则可能是油轨内油压太大,或是燃油泵卸压阀弹簧太硬,或是燃油压力调节器及其回油管被堵、或回油管折叠、或回油管被其他零部件压住、或是燃油压力调节器与进气支管连接管被堵或连接处漏气,或是炭罐开关失去电脑控制,一直打开,使油箱内蒸发的燃油蒸汽吸入燃烧室。如混合比是15.5:1,从空气方面看,则可能是进气支管与缸盖接合面漏气,或与进支管连接的胶管漏气,如故障解码仪显示电喷元件有故障,则可能是电喷元件故障、或是线路短路、断路、接线柱脏污、松动,使供油不足。⑥电压:发动机动态测的电压是发电机电压,从充电灯是否在起动时一直亮,随后熄灭,或是一直亮、或是时亮时不亮看,说明发电机是正常不正常。电压高低表明点火能量大小和喷油状况。静态测的电压是蓄电池的电压,电池电压高低表明起动是否困难。⑦查看:以氧传感器与废气中氧原子作用形成的电压作为纵坐标,以空燃比作为横坐标,氧传感器在显示屏上绘的曲线在空燃比为14.7:1时,曲线突变,混合气浓,电压高达900mv。混合气稀,电压低,为100mv,如果显示屏上是一条直线,说明氧传感器产生故障。
36.在汽车实际使用中,动力不足的表现是什么?
发动机动力不足主要表现在汽车满载时,全速行驶速度低或不能爬大坡、长坡,即是负载小,与原来使用情况比,在同样负载时,用相同挡位(如二挡)爬同样的坡,后者爬不上去,必须用一挡,说明发动机动力已下降。