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多气门发动机冷启动困难的原因及排除佛山市上海大众销售服务有限公司周庆华摘要：为了提高发动机的动力性和燃油经济性，提高发动机功率，降低废气排放，适应日益严格的排放法规，现在的轿车汽油发动机多采用多气门结构。本文论述了多气门汽油发动机在国内出现的冷车启动困难的故障检查和排除过程。主题词：汽油发动机 冷启动困难 气门积碳 故障排除前言随着技术的发展，汽车发动机的转速已经越来越高，现代轿车发动机的转速一般可达每分钟5500转以上，完成四个工作过程只需0.005秒时间，传统的两气门已经不能胜任在这么短促的时间内完成换气工作，限制了发动机性能的提高。解决这个问题的方法只能是扩大气体出入的空间。换句话就是用空间换取时间。多气门技术是解决问题的最好方法，直至80年代推广多气门技术才使发动机的整体质量有了一次质的飞跃。多气门发动机与传统的两气门发动机比较，前者能吸进更多的空气来混合燃油燃烧作功，节省燃油，更快地排出废气，排放污染少，能提高发动机的功率和降低噪音的优点，符合优化环境和节省能源的发展方向，所以多气门技术能迅速推广开来。由于多气门发动机对汽油品质要求较高，目前各地的汽油品质不是十分稳定，车辆使用环境也各有差异，所以出现了在以往传统两气门发动机上未出现过的普遍性的冷启动困难的故障。一、 问题的提出故障的客户描述：2001年10月底，天气转冷后，很多帕萨特车主反映冷车启动困难，要启动很久才能着车，着车后发动机抖动严重、无力，着车两分钟左右抖动消失，动力恢复正常。故障初步分析：我们留下了一台故障现象比较典型的帕萨特轿车，行驶里程31000KM。根据以往维修桑塔纳2000及时代超人电喷发动机的经验，冷启动困难主要有以下几种原因：1. 发动机水温传感器失效，ECU不能在冷车加浓混合气；2. 喷油器部分堵塞造成汽油雾化不良；3. 节气门过脏造成开度过大，调节怠速失效，怠速过低着车困难；4. 火花塞间隙过大；5. 汽油泵内部集成的汽油止回阀失效，或汽油泵产生的燃油压力不足；根据以上的判断，对以上部件逐个进行检查和排除：1. 启动发动机，使用大众故障诊断仪VAG1552进入发动机控制单元，无水温传感器相关故障码。读取动态数据流，显示水温在9498之间变化，用自来水冷却水温传感器，显示水温有相应的变化，说明水温传感器未失效，。2. 拆掉四个喷油器检查，外表有少量积碳及结胶，通电检查喷油雾化正常，四个喷油器通电30s的喷油量最大97ml，最小90ml，均在帕萨特维修手册的85ml105ml的标准范围之内，喷油器工作正常。将喷油器表面积碳及结胶清除后装回。3. 用VAG1552检查怠速时节气门开度，诊断仪显示节气门开度6，超过了帕萨特维修手册的正常范围值25。把节气门拆下来清洗后，再次用诊断仪检查，怠速时节气门开度3，恢复正常。4. 火花塞为三极NGK原厂火花塞，测量电极间隙1.0mm，在0.9mm1.1mm的正常范围值之间，火花塞正常。5. 将燃油压力表VAG1318连接到燃油分配管和燃油供油管之间,测量燃油系统压力：启动发动机后怠速运转，此时VAG1318上的压力显示3.5bar，拔掉燃油分配管上的油压调节阀上的真空管，压力显示4.2bar，电动汽油泵压力正常。发动机熄火后十分钟，压力表上显示压力2.2bar，符合帕萨特技术要求，电动汽油泵内的止回阀未失效，燃油系统无泄漏。经过以上初步的检查并未发现问题，虽然节气门开度比维修手册当中的标准大了一点，但这么小的偏差不会引起怠速熄火和启动困难。看来只有在发动机冷车状态进行检查了。故障现象出现：第二天一早，气温较低，在尝试启动发动机时，发动机有想着但着不起的情况，并且起动机带动曲轴运转时快时慢，感觉有些缸的缸压不足。拆掉火花塞测量气缸压力，第一缸12.0bar；第二缸4.5bar；第三缸11.0bar；第四缸6.8bar。显然造成冷车启动困难的就是气缸压力不足了。将火花塞装好后多次启动发动机，勉强打着后发动机缺缸抖动严重，约两分钟后恢复平稳，转速在1200r/min,有冷车快怠速，此时再测量缸压，四个缸均恢复到13bar14bar的缸压。故障的进一步分析：造成气缸压力不足的原因有：活塞环或气缸套磨损严重；气门弹簧的弹力不足或弹簧折断；气门间隙过小；活塞环走对口或卡死在环槽内；气缸垫损坏；气门头和气门座因烧蚀接触不良而漏气，积碳和汽油胶质过多，堆积在进气门上造成气门密闭不严，汽油胶质严重卡住进气门杆等。由于以上这些硬性的物理损伤和活塞环装配不正确在冷车和热车的状态下都会导致发动机缸压不足、发抖无力，与这台车的故障特性不符，所以以上可能被一一排除，只剩下进气门上积碳和汽油胶质过多这种可能。受电喷发动机控制特点的决定，汽缸每次工作的时候都是先喷油再点火，当我们熄灭发动机的一瞬间点火被马上切断，但是这次工作循环所喷出的汽油却无法被回收，只能贴附在进气门和燃烧室壁上，汽油很容易挥发，但汽油中的蜡和胶质物却留了下来，长此以往汽油中的蜡和胶质物越积越厚，反复受热后变硬就形成了积碳。如果发动机烧机油，或是加注的汽油质量低劣杂质较多，那么气门积碳就更严重且形成的速度也更快。由于积碳的结构类似海绵，当气门形成积碳以后每次喷入汽缸的燃油就会有一部分被吸附，使得真正进入汽缸的混合气浓度变稀，导致发动机工作不良，出现启动困难、怠速不稳、加速不良、急加油回火、尾气超标、油耗增多等异常现象。目前国内的成品汽油由于原油成份、炼油工艺的原因，使汽油组份中烯烃含量较高，并且由于烯烃含不饱和双键结构，氧化安定性差，当这种汽油在发动机内部的燃烧过程中，大量烯烃氧化缩合形成胶质，并与汽油中的锈渣及其它杂质微粒结合成坚硬的积碳，沉积在节气门、喷油嘴、进气阀和燃烧室等部位。由于此类结胶物质在热态时呈软质胶状（类似于松树的松脂），而冷却后即非常坚硬，因而将气门卡死在气门导管中，使某缸因没有缸压而彻底不工作，甚至粘连气门使之不回位。这台车发动机急加速消声器无蓝烟，火花塞无积碳，询问车主得知机油消耗量正常，此车无烧机油现象。看来是因为进气门积碳和胶质过多引起的缸压不足。为了证实我的推测，我把这台车的进气歧管拆开，果然在进气管道和进气门上看到了大量的积碳和汽油胶质的混合物：故障的排除：本着尽量少分解和经济性的原则，我们使用了免拆清洗积碳设备对喷油器、进气门上的积碳和汽油胶质进行了免拆清洗，清洗后的效果如下图：第二天早上进行试车，一秒钟就顺利启动发动机，着车后无抖动现象，怠速稳定。用户提车之后我们多次电话回访，客户反映近段时间再未出现过以前难启动和冷车抖动的情况，动力也比维修前要好，对维修效果很满意。此故障解决。总结：以往维修桑塔纳和时代超人等电喷车，从来未出现过因为积碳和汽油胶质引起的冷车时气门密封不严，引起发动机冷车难启动并抖动的情况，一度使我们忽略了积碳和汽油胶质对发动机的影响。为什么这些积碳和汽油胶质对两气门发动机的影响没有对五气门发动机的影响那么大呢？传统两气门发动机的气门体积较大，且大部分都是实心结构，质量较大。以桑塔纳为例这样的尺寸使桑塔纳的进气门质量达到了59.6g，所以桑塔纳的气门弹簧钢丝直径粗，并采用了双气门弹簧结构，气门弹簧弹力很大。多气门发动机是高转速发动机，为了适应高转速的需要，必须减小气门质量，降低气门惯性，避免气门高速关闭时产生弹跳。以帕萨特为例气门直径比桑塔纳的小了很多，另外为了增强散热，采用了空心充钠的结构，进气门质量降低到了31g，只有桑塔纳的一半左右，因质量轻所以帕萨特的气门弹簧钢丝直径小，单气门弹簧结构，弹力较小。在进气门和气门座的工作面有积碳和汽油胶质的情况下，两气门发动机的进气门凭借较大的气门质量和较大的气门弹簧弹力，仍能获得较好的气门密封性。多气门发动机的进气门因气门质量轻，气门弹簧弹力小，不能克服积碳和汽油胶质的影响，造成气门密封不严，缸压不足，导致冷启动困难。通过这次的故障排