第2章 汽车发动机性能与检测.doc

第2章发动机主要性能与检测2.1 发动机功率和转速的检测导入案例 一辆满载的汽车起步困难、行驶中加速迟缓、上坡无力，原因是什么？如何检测出故障存在于发动机部分还是底盘呢？整车动力性主要取决于发动机功率的大小，所以对汽车动力性影响最大的首先是发动机功率，其次是传动效率及行驶系的技术状况。因此，在传动系和行驶系性能基本良好的情况下,出现动力不足故障时，检测发动机功率可以准确量化地了解汽车的动力性能。转速是发动机的重要参数，不仅检测发动机有效功率时需要检测转速，在诊断发动机故障时，根据发动机不同转速工况下的转动特征，往往能够判断出故障的性质和原因，评价发动机工况稳定性时也需要检测转速。所以，转速也是汽车发动机检测的重要项目。2.2.1 发动机功率的检测1.稳态测功法简介按检测设备和检测原理不同，检测功率的方法分为稳态测功法和无负荷测功法两种。前者目前主要适合发动机研究设计机构和制造厂、汽车研究机构或制造厂使用，因此本书只作简介，不作详述，重点介绍适合汽车维修企业与检测单位使用的无负荷测功法。稳态测功法必须将发动机从汽车上拆下来，安装在水力测功机或电涡流测功机上进行检测。检测时启动发动机，将汽油机节气门固定在全开位置（柴油机将供油拉杆固定在最大供油位置），通过调节测功机逐渐增加施加给发动机曲轴的负荷，直到能够在额定转速下稳定地运转，此时加在发动机上的负荷量，就是其在额定转速下输出的有效功率。由于这种方法是在节气门、转速和负荷等条件都稳定的情况下进行检测，所以被称为稳态测功法。 利用这种方法测出的有效功率值精度高、准确、可靠。但由于这种检测法需要昂贵的大型设备，操作复杂，技术要求高，检测成本高，而且不能就车进行检测，所以目前主要适合发动机或汽车研究设计机构、制造厂应用。汽车维修厂和专业检测站通常采用无负荷测功法，利用无负荷测功仪检测发动机功率。2.无负荷测功法(1)无负荷测功仪的特点：无负荷测功仪具有体积小、质量轻、携带方便、操作简便、价格低廉、数据读取直观且无须拆下发动机即可就车检测的优点。缺点是检测数据不够精确，但对于以诊断故障和检验维修质量为目的的检测，也能够满足使用要求，所以被汽车维修企业、汽车运输企业和汽车检测站广泛采用。无负荷测功仪类型较多，目前国产的有QFC一5型、YT一416型、WFJ一1型等微机控制多功能无负荷测功仪，单功能无负荷测功仪有QCG一2GJ型、QGL一2A型等。(2)国产无负荷测功仪的类型按体积分类：国产无负荷测功仪按体积可分为便携式和袖珍式两类，如图2.1和图2.2所示。 按采集转速信号的方式分类：可分为传感器接入式、感应式和无线接收式三种。传感器接入式是将仪器的传感器安装在靠近发动机飞轮齿圈处，以采集发动机的转速信号。感应式是把仪器的感应夹头夹在1缸缸线上，感应每分钟点火次数作为转速信号，或将线夹夹在点火线圈初级接线柱上，以感应初级电压变化频率为转速信号。无线接收式以点火高压释放的电磁波为信号，类似于收音机的原理，将电磁波接收到仪器中，再转变为转速信号。按指示方式分类：按读数指示方式分为指针式、数字式和分段式三类；指针式和数字式可显示转矩和转速数值，以便提供计算功率的参数，有的无须计算，可直接读出功率值；分段式不显示具体数据，将检测结果分为良好、合格、不合格三段。(3)无负荷测功仪的基本原理：根据动力学原理，对于已经定型的发动机，其运动机件质量及其摩擦系数都是一定的，所以，转动时的惯量也是一个定值。只要测出发动机在规定加速范围内的平均加速度，或记录下加速时间，就可以通过人工或靠测功仪本身的功能，计算出发动机输出功率值。由于这两种方法都是在节气门和转速都变化的情况下进行检测的，所以又被称为动态测功法。 图2.1 便携式无负荷测功仪 图2.2 袖珍式无负荷测功仪 (4)检测前的准备：无论采用哪种仪器，检测前应认真阅读使用说明书，按规定操作使用，以免引起检测误差或损坏仪器，并做好各项准备工作。发动机的准备工作A.启动前检查加速踏板是否灵活可靠，拉杆或拉线的行程应确保节气门（汽油机）或齿杆（柴油机）能到达最大供油位置，否则应进行调整。B.启动预热发动机，使冷却液在正常工作温度（8090）范围内。C.检查并调整点火正时为最佳状态。D.检查并调整发动机怠速，应能够在规定的怠速范围内稳定地运转。E.启动后踩踏加速踏板，观察加、减速情况，转速应能基本稳定地上升和下降。仪器的准备工作A.传感器接入式应在发动机启动前安装在飞轮壳体指定位置上。接点火线圈或1缸线的可在发动机启动预热后接入。无线接收式测功仪应拔出接收天线。B. 仪表指针应在接通电源前检查是否处于机械零位上，否则进行机械校零，以免导致检测误差过大。C.接通电源后要让仪器预热至规定时间，指针式仪表还要进行电位校零。D.根据待测的是汽油机或柴油机，按下机型键设定机型，再根据缸数和冲程按下缸数键设定缸数和冲程数。E.微机控制无负荷测功仪要通过数字键输入起始转速n1和终止转速n2的门控值。测平均加速度和加速时间的仪器，要通过模拟转速旋钮、微调电位器旋钮和门控指示灯，设置起始转速n1和终止转速n2的门控值。F.对于需要输入发动机转动惯量的仪器，要从仪器使用说明书中的惯量表中，查出与待测发动机型号相应的转动惯量值，输入到仪器中。在无法查到被测发动机的惯量时，可选一台同类型发动机的已知转动惯量I1和最大功率Pe， max值，并将其输入到仪器中，再用测功仪对其功率进行多次测量，测得的平均有效功率记为P1，作为计算惯量的功率参数，则待测发动机的转动惯量I可按下式计算获得 I1 IPe max （2.1） P1 式中 I1 已知发动机的惯量（kgm2）； P1 已知惯量发动机的有效功率（kW）； Pe max 已知发动机的最大功率（kW）； I 待测发动机的转动惯量（kgm2）。将上式计算所得转动惯量I值输入仪器后，即可对待测发动机进行检测。(5)无负荷测功的检测方法：启动加速法：这种方法适用于化油器式汽油发动机的检测。具体的做法是，先将节气门固定在最大开度位置，再启动发动机使其自由加速，当达到或超过终止转速n 2后，仪表指示出被测发动机的功率值。为防止长时间高速运转损害发动机，读取记录下检测数据后，应迅速降低发动机转速，然后按归零键使仪表归零。为使测量数据准确可靠，应用上述方法重复测量3次，取其平均值作为检测结果。怠速加速法：检测电控汽油机和柴油机时，可采用怠速加速法。发动机预热后在怠速下稳定地运转，并将怠速转速值设置为启始转速门控值n1，将另一转速如额定转速值设定为终止转速门控值n2，然后突然将加速踏板踩到底，当发动机转速迅速上升到或超过终止转速门控值n2时，仪表指示出被测功率值后，应迅速放开加速踏板。记录或打印测量值后使仪表归零。按上述方法重复测量3次，取其平均值作为检测结果。(6)单缸动力性检测：在发动机个别缸出现活塞环卡槽、折断，气门漏气或缸垫冲破，汽油机因某缸火花塞、分缸线损坏断火或缺火、电控汽油机喷油器、柴油机某缸喷油器或喷油分泵工作不良等故障时，将造成发动机各缸之间动力不均衡，严重时导致单缸停止工作。在上述情况下，长期以来一直沿用单缸断火或单缸断油后，靠听察转速的变化进行人工诊断。由于缸数越多，单缸停止工作后转速变化范围越小，难以分辨，所以这种方法对于五缸以下的发动机判断较为准确，对六缸以上发动机判断起来就比较困难。若利用无负荷测功仪的转速检测功能，对单缸动力性进行检测，则是一种简便易行、准确有效的方法。具体做法是:按照前面所述方法，装接好转速传感器并校正仪器零位。为防止单缸停止工作时发动机熄火，将怠速调高到1 000r/min稳定的运转。汽油机用单缸断火法，柴油机用单缸断油法，逐个停止单个汽缸的工作，记录或打印出各缸停止工作时转速下降的数值。判断方法是，断火或断油后转速下降越多的汽缸动力性越好，转速不下降或下降少的为故障汽缸。为检测数据准确起见，应用以上方法检测23次。良好的汽缸单缸转速下降值可与表2.1对照参考。表2.1 良好汽缸单缸时转速下降值发动机缸数检测时的基础转速r/min良好汽缸下降参考值/（r/min）4缸6缸8缸1 00015010050当检测到某缸转速没有变化或下降较少时，应重点检查该缸的点火质量、喷油质量和汽缸密封性，进一步查清故障原因，以便排除故障。2/24 J1 J22.2.2 发动机转速的检测1.常用检测方法检测转速的方法很多，根据传感器与转动轴的连接状态，有接触法和非接触法；因采用的传感器不同，则有磁电式测速法、光电式测速法、感应式测速法和无线式测速法等。 (1)磁电式测速法：如图2.3b所示，将磁电式测速传感器安装在靠近飞轮的齿圈处、柴油机喷油泵齿轮附近或凸轮轴齿轮附近。传感器头部距齿轮顶端间隙很小，当齿轮旋转时，由于齿顶和齿谷与传感器头部间隙不断发生变化，导致通过线圈的磁通量发生变化，在线圈中就会产生如图2.3所示的感应交流电压，其频率与发动机转速成正比，把此交流电压作为信号输入到仪表中，经内部的IC电路放大整形后，就可以使转速表指示出发动机转速值来。(2)光电式测速法：光电式测速传感器是利用光电转换原理，将被测车的转数转换为电脉冲信号的。按结构形式又分为透射光电式和手持红外光电式两种。透射光电式测速法：其转速传感器工作原理如图2.4所示，由光源、遮光盘、聚光镜和光电管组成。在遮光盘上开有可以透过光线的缺口，上方装有发光管，下方装有光电管。工作原理是：由曲轴带动遮光盘旋转，当缺口转到发光管和光电管之间时，光电管受到光照而产生电流，当叶片转到发光管和光电管之间时，遮住了光线，光电管上的电流消失，如此反复地使光电管集电极电流发生化，产生与缺口数相等的电脉冲信号，经仪表内部电路处理后，即可显示出被测转速的数值。 a b图2.3 电磁式转速传感器结构（a）与输出波形（b） 图2.4 光电式转速传感器结构与输出波形 1.发光二极管 2.遮光叶片 3.光电管 4.信号处理电路 5.有光照时的波形 6.无光照时的波形 手持红外光电式测速法：手持红外光电式测速仪如图2.5所示。红外线光源和光电管都装在手持式测速仪中，在被测发动机飞轮或皮带轮上粘贴反光材料，形成圆形或条形反射面。当反射面转到与照射头对正时，反光材料将光源射来的红外线光束反射给光电管，使之输出一个电流脉冲信号，经仪器处理后转换成可以读取的转速值。(3)感应式测速法：感应式测速法按获取信号的方式又分为初级电压感应式和次级高压感应式两种。初级电压感应式测速法：本法利用仪表上自带的正负表笔或接线夹，连接在点火线圈的接线柱上，以点火线圈初级电压产生的次数为信号，经仪器换算出转速值。次级高压感应式测速法：这种方法是利用一个夹式感应传感器，一般夹在发动机1缸高压线上，当流过高压点火电流时，以次级电压为信号输入到仪器中，经内部电路放大整形和计算后显示出转速值。以上两种方法都具有结构简单、操作方便和检测精度高的优点，汽车专用万用表的转速检测功能多采用这两种方式。缺点是只适应检测汽油发动机，不能检测柴油发动机。（3）喷油压力波感应式测速法：这种方法是专门用于 柴油机转速检测的仪器，它利用一种夹形喷油压力波感应传感器，夹持在柴油机第1缸高压油管上，柴油机工作时每喷一次油感应出一个脉冲信号，输入到仪器中， 图2.5 手持红外式转速仪经内部电路处理后转变为可以读取的转速数据。2.汽车专用万用表检测汽油机转速的方法汽车专用万用表具有价格低廉、 携带方便、操作简单、测量精度高和读取数据直观等优点，是检测汽油发动机转速最常用的仪器之一。下面就以汽车专用万表检测为例，说明汽油机转速的测量方法。(1)检测前的准备：检测前应启动发动机并预热至正常的工作温度（8090）。为保证检测时转速不受点火正时的影响，检测前应对其进行检查，否则应进行调整。在点火正时的基础上检查怠速，若不正常，应进行调整。将万用表的挡位开关旋转到转速量程（RPM）范围，并根据被测发动机的缸数指向相应的挡位。根据冲程，用冲程键选择4冲程或2冲程。按下万用表电源开关键，并观察液晶显示器是否显示正常，否则应更换表内电池。 若采用感应夹输入信号，则将其夹在1缸线上，感应夹上的箭头标记应指向火花塞一端。若采用表笔输入信号，则将红色正表笔或接线夹，接在点火线圈的“”接线柱上，黑色负表笔或接线夹，接在点火线圈“”极处。专用万用表外形如图2.6所示，检测时的连接如图2.7所示。图2.6 汽车专用万用表的外形 1.万用表 2.表笔 3.绝缘夹 4.温度传感线 5.第1缸线感应夹图2.7 专用万用表的连接1.点火线圈 2.火花塞 3.转速值 4.选择开关至转速档 5.黑色表笔 6.红色表笔(2)基准怠速的检测方法：怠速检测的条件：发动机温度正常，点火正时，换挡手柄置入空挡并拉紧手刹，关闭所有用电设备的开关。基准怠速的检测方法：在读取怠速转速前，为检验加速装置的灵活性，要迅速均匀地踩下和放开加速踏板两次，然后完全放松，待转速稳定后观察和读取转速值，若与被测车型标定值相差不大于50r/min表示正常。常见基准怠速不正常的现象：有无怠速（放开踏板就熄火）、怠速过高、怠速过低、怠速不稳（忽快忽慢）、怠速“游车”（有规律缓慢地上升和下降）等。当出现上述情况时应进一步诊断故障原因并排除。快怠速的检测方法：发动机冷启动后应自动在快怠速上运转；对于一些装有空调制冷系统和助力转向系统的汽车，在基准怠速下，打开空调制冷开关或转动方向盘，观察怠速是否会自动升高到规定的快怠速上，并运转稳定。否则，应检查相关的开关、传感器和控制电路，电控发动机可采用自诊断系统进行诊断。额定转速的检测：检测方法：发动机额定转速的检测比较复杂，它需要将汽车开上底盘测功器，启动发动机并挂入直接挡，将节气门固定在最大开度位置上，通过底盘测功器对发动机施加规定的负荷，按上述方法接好万用表 (也可采用其他测速表)，待转速稳定后读取转速值。额定转速的判断：若读取的转速值与说明书上标出的额定转速比较接近而且稳定，说明正常；若低于规定值15以上，说明发动机动力不足。若转速不稳，说明存在火弱、断火、点火不正时或供油不畅等问题。3.柴油发动机转速的检测(1)检测前的准备：发动机的准备：柴油机检测前的准备工作与汽油机大致相同，只是将汽油机点火正时的检查改为检查柴油机的供油正时，其他完全相同。转速仪的选用：因为柴油机没有点火系，检测时可采用喷油压力波感应式转速仪、手持红外光电式转速仪，也可采用电磁感应式转速仪。测速仪的准备：若选用喷油压力波感应式转速仪，待柴油机预热后将喷油压力波感应夹，夹持在第1缸高压油管上，然后打开仪器的电源开关即可。如果采用手持反光式转速仪，则要预先将反光材料粘贴在飞轮、曲轴上的皮带轮或喷油提前角自动调节器的外壳上。若采用电磁传感器式转速仪，要预先将传感器安装在飞轮壳上的检测孔中，也可安装在靠近喷油泵齿轮处。(2)怠速的检测方法：采用喷油压力波感应式转速仪的操作方法：预热发动机，在1缸高压油管上夹好压力波感应夹，打开仪表电源开关，根据柴油机缸数按下缸数选择键，经过两次加减速试验，待运转稳定后，即可读出怠速值。采用电磁传感器式测速仪的操作方法：预热发动机，待运转稳定后将传感器与测速仪连接，打开仪表电源开关。若传感器装在飞轮处时，可直接读取怠速值，如果安装在喷油泵齿轮处，读取的数值乘以2的积才是怠速值。这是因为飞轮的转速是喷油泵齿轮转速的2倍。采用手持反光式测速仪的操作方法：待发动机运转稳定后，手持测速仪对准反光材料处，按下仪器电源开关35s后即可读取怠速数据，然后按归零键使仪器归零。发光材料粘贴在飞轮上和曲轴皮带轮上的可以直接读取怠速值，发光材料粘贴在喷油提前角自动调节器上的，读取的数值也要乘以2的积才是怠速值。额定转速的检测：检测方法：柴油机额定转速的检测与汽油机一样，也需要在底盘测功器上，将供油拉杆固定在最大供油量位置上，通过底盘测功器对发动机施加规定的负荷，待转速稳定后读取额定转速值，和汽油机转速读取方法一样，根据传感器和反光材料的位置不同，确定是否需要计算。转速的判断：若读取的转速值与规定值比较接近说明正常。若低于规定值15以上，说明柴油机动力不足。若运转稳定冒蓝烟，说明汽缸密封性不良，冒黑烟说明空气滤清器过脏或供油时间过迟。若转速不稳，说明存在缺缸、供油不畅、供油系有空气或调速器有故障等问题。如果同时存在转速过低、不稳、工作粗暴、水温过高和冒黑烟的现象，说明有供油时间过早、供油压力过低、喷油器雾化不良或卡死、燃烧室积炭过多等问题。应进一步作相应的检测与诊断。导入案例评析根据“起步困难、行驶中加速迟缓、上坡无力”的现象，说明汽车存在动力不足的故障。通过本节学习我们认识到，影响汽车动力性能的主要因素是发动机功率、底盘传动系和行驶系等。可首先用无负荷测功法检测发动机功率，若低于标定功率20以上，应对发动机进一步检测和维修；若与标定功率比较接近，则应对传动系或行驶系进一步检测和维修。因此，对发动机功率的检测可以缩小故障诊断的范围，有效提高工作效率。思考题1.为什么说汽车维修企业适合采用无负荷测功法？2.检测发动机功率的目的是什么？3.发动机转速检测的项目有哪些？需要哪些仪器和设备？2.3 发动机汽缸密封性的检测导入案例在确定了发动机功率明显下降后，如何通过不解体手段检测并诊断出具体损坏的部位或零件，并制订出合理的发动机维修方案呢？ 保证汽缸密封性的固定零件有汽缸（套）、汽缸盖、汽缸垫和气门座等；运动零件有活塞、活塞环和气门等，这些零件随使用时间的延长，不可避免地造成不同程度的磨损和变形，这是导致汽缸密封性变差的直接原因。首先造成汽缸压力不足，燃烧后气体压力下降，推动活塞的动能降低；再就是由于充气不足混合气不能充分燃烧，热效率降低；还有随漏气损失的燃油不能被有效利用等。所以，汽缸密封性对发动机性能影响很大。 检测汽缸的密封性的目的是了解发动机基础零件的技术状况，以便制订合理的维修方案。通常采用测量汽缸压力、汽缸漏气率、曲轴箱窜气量、进气管真空度等几种方法进行检测。这些方法的应用，也实现了发动机免分解检测与诊断2.3.1 汽缸压力的检测1.汽缸压力表特点:汽缸压力表具有体小质轻、价格便宜、携带使用方便且检测准确度较高等特点，因此被汽车维修厂、检测站等广泛采用。结构：汽缸压力表一般由波登管式表头、归零阀、钢质导管或橡胶导管、螺纹接头或橡胶塞接头、金属塞接头等组成。(3)类型：按检测发动机的类型不同分为，汽油机专用和柴油机专用汽缸压力表两种。汽油机专用汽缸压力表读数范围在01.4MPa之间，柴油机汽缸压力表读数范围在06MPa。图2.8所示为柴油机汽缸压力表，图2.9所示为汽油机汽缸压力表。图2.8 柴油机汽缸压力表 图2.9 汽油机汽缸压力表(4)接头使用方法： 橡胶塞式接头套在汽缸压力表钢质导管的端部，专用于汽油机，检测时靠人力压紧在火花塞孔上。螺纹式接头装配在橡胶软管端部，检测时要旋紧在火花塞螺纹孔中。 由于柴油机的汽缸压力较大，难以靠人力压紧，因此，柴油机专用汽缸压力表一般采用金属塞式接头，检测时利用喷油器压紧装置压紧在喷油器孔中。2.检测前的准备(1)检查蓄电池并充足电:由于检测时需要多次使用启动机带动发动机转动，所以必须保证蓄电池有充足的电量。(2)预热发动机:为使发动机相关部件在检测时有良好的热配合间隙及润滑油膜，应预热发动机至正常的工作温度（8090）后熄火。(3)拆卸火花塞或喷油器:由于汽缸压力表是通过火花塞孔或喷油器孔检测的，同时也为了消除转动时汽缸压缩阻力，汽油机要拆去所有火花塞，并拆除高压线以防电击；柴油机要拆去所有喷油器。注意！拆除前要用高压空气吹静周围的赃物，以免进入缸内加快零件的磨损。(4)连接和检查仪表接头:根据被测发动机类型选择相应的仪表和接头，连接到火花塞或喷油器孔上。为确保检测精度和接头密封，应检查接头和导管是否有损坏漏气，如有，应重新连接或更换。(5)检查仪表零位:检查表针是否在零位上，否则应归零或更换仪表。(6)准备和连接转速表:为提高检测精度，应备有转速表，以便在检测汽缸压力的同时检测发动机转速。(7)固定节气门和去除空气滤清器:为保证汽油机在检测时进气畅通，应将节气门和阻风门固定在最大开度位置，拔除空气滤清器或去除滤芯。(8)防止供油的措施：为防止检测时向汽缸内供入大量燃油，化油器汽油机要放去浮子室的汽油，并关闭油箱开关，若汽油泵带有泵油手柄时，也可在发动机转动时拉起泵油手柄，使汽油泵失去泵油功能；电喷式汽油机要拔掉电动汽油泵插头或油泵继电器；柴油机要将熄火拉杆固定在熄火位置上。3.检测方法在准备工作做好后，汽油机可将汽缸压力表的橡胶塞插入火花塞孔，用力顶紧压力表手柄。柴油机要将压力表金属塞利用喷油器的螺栓压紧在喷油器孔中，并确保不漏气。然后用启动机带动发动机转动35s（不少于5个压缩行程），由于转速对汽缸压力影响较大，应设法控制在厂家规定的转速范围内，记录下读数后，按下归零阀按钮使表针归零。为确保检测精度，每个汽缸应按上述方法测量三次，每次测量的压力和转速均须做好记录，取其平均值作为检测结果。若发现个别缸压力明显过低，应拆除压力表，向汽缸内注入2030mL机油后，做第二次测量，结果与第一次相比较是否明显上升。部分常见汽车发动机汽缸压力见表2.2。表2.2 部分常见汽车发动机汽缸压力汽车与发动机型号压缩比汽缸压力/（KPa）检测时发动机转速/（r/min）汽 油 发 动 机东风EQ6100一17.0不小于833100150解放CA61027.4930桑塔纳2000 AFE9.01 0001 300200250桑塔纳2000 AJR9.51 0001 300一汽捷达AHP8.5 9001 200一汽捷达ATK9.31 0001 300切诺基8.61 0681 275夏利TJ376Q一E9.51 0001 225夏利8A一FE9.39811 300丰田1Y、2Y、3Y8.81 225丰田4M/5M8.5/8.81 078奥迪1008.58001 100广州本田雅阁8.99301 230上海别克L469.0689柴 油 发 动 机跃进NJD433A203 040200250日野EC10020.33 1383 530日产RD8162 924200太脱拉T92816.52 9423 236500600沃尔沃D70A172 745五十铃4JB/493Q18.23 1002004.检测结果分析(1)所有汽缸压力都偏低:若检测的结果是所有汽缸都偏低，且压力值比较接近，说明属于正常磨损；若均在规定值的75以下，说明活塞环和缸壁间隙过大，已经达到使用极限，应考虑进行更换活塞、活塞环、汽缸套或作镗磨汽缸的修理。(2)个别汽缸压力过低:若个别汽缸第一次检测的结果低于规定值的75以下，加入机油后进行第二次测量，压力明显上升到接近其他汽缸，说明该缸活塞环有卡槽、对口、折断、拉缸或汽缸壁磨损严重，属于单缸漏气。若第二次测量时压力没有明显上升，则说明进、排气门或汽缸垫漏气。(3)相邻两缸汽缸压力偏低:若检测结果是相邻两缸汽缸压力偏低且非常接近，则可能是汽缸垫在两缸接近处冲破，相互串通。知识延伸利用检测汽缸密封性诊断发动机动力不足的故障故障现象一辆东风EQ1092型汽车行驶13.5万km以后，逐渐发现冷启动困难，启动后有短时的黑烟帽出并有明显的敲缸声，随发动机温度升高敲缸声逐渐消失；发动机冷车怠速运转时排气管冒灰白烟，暖机后以中速以上运转在阳光下可见有蓝烟冒出；行驶中加速反应迟钝，爬坡无力，重载时症状更加显著，明显动力不足；燃油消耗量显著增加；每行驶500km约需添加润滑油1.5L。检测与诊断 根据以上故障现象，初步诊断为汽缸密封性不良，根据故障现象判断，很有可能是由于缸壁间隙磨损过大导致汽缸窜气，但也不能排除有气门漏气的可能性。为准确地查明故障原因，防止盲目拆卸，决定采用本章节介绍的测量汽缸压力的方法进行检测。各缸检测结果记录见表2.3。表2.3 东风EQ6100一1型故障发动机汽缸压力检测记录表（kPa）第1缸第2缸第3缸第4缸第5缸第6缸第一次578508575579510569第二次571512572575514571第三次573513569571515567平均值574511572575513569观察表2.3可以看出，第1、3、4、6缸三次测量的汽缸压力平均值都在570kPa左右，各缸间比较接近，与本节表2.2中该型发动机的标准汽缸压力833kPa相比较，约降低了260kPa，降低值已经超过了25的使用极限，说明这四个汽缸属于正常磨损比较严重。而第2、5缸比上述四个汽缸则偏低约60kPa，说明这两个汽缸可能还存在拉缸、断环、或气门漏气等问题。为了查明是拉缸、断环还是气门漏气的问题，向每个汽缸各注入约20mL黏度较大的清洁润滑油后，又进行了第二次检测。结果是第1、3、4、6四个汽缸均上升到了780kPa左右，而第2、5两个汽缸压力只上升到了720kPa左右，仍然比其他汽缸低60kPa，至此说明第2、5两缸不但汽缸套和活塞环磨损严重，同时还存在着气门漏气的故障。分解检查以上检测结果表明，必须分解检查相关零件的损毁程度。分解后各零件测量结果如下：汽缸套：最大磨损量为0.20mm。活塞环间隙：开口间隙为3.40mm，侧隙为0.32mm。活塞：部分活塞顶部有明显烧蚀的现象，活塞销座孔明显松旷。气门：各气门工作面均有不同程度的凹陷，各气门座工作面宽度均在为5mm左右，第2、5缸的排气门座工作面多处有烧蚀的麻坑；气门杆与气门导管配合明显松旷。连杆和连杆轴承：经检查各连杆无弯曲、扭曲和损伤情况；各连杆轴承磨损严重且有沟槽。曲轴轴颈和主轴承：曲轴无弯曲、扭曲、各处无裂纹和其他损伤情况；各主轴颈、连杆轴颈圆度、圆柱度差均大于规定的极限值，且与轴承配合间隙过大。其他检查：润滑系、启动系、点火系均基本正常，冷却系有节温器失效和水垢的情况。维修方案的制订根据上述检查情况决定对该车发动机进行大修，具体方案如下：活塞汽缸组：由于该型发动机为薄壁干式汽缸套，采用“四配套”法同时更换汽缸套、活塞、活塞环和活塞销。连杆：更换并铰削连杆铜套。曲轴和轴承：经过测量和计算，曲轴主轴承和连杆轴承应修磨至第一级，各轴承均更换为加大0.25的；更换止推减磨垫片；装配前清洗各油孔和油道。气门组：更换气门导管及油封，更换并研磨气门和气门座。清楚燃烧室积炭并更换所有火花塞。冷却系统更换节温器并清除水垢。其他系统和装置按规范进行二级维护。维修质量检验按照上述维修方案实施了维修并经无负荷热磨合和调试后，通过检验和试运行证明，汽缸压力、动力性能和经济性能等，均达到了维修质量规定的要求。2.3.2汽缸漏气率（量）的检测1.漏气率检测仪(1)基本结构：图2.10所示为QLY-1型汽缸漏气率检测仪的外形，主要结构由调压阀、进气压力表、测量表、橡胶软管、快速接头、充气嘴、校正孔板等组成。(2)基本检测原理：基本原理是利用外接气源，如空气压缩机储气筒内的压缩空气，通过检测仪调节到一定压力值上，在活塞处于压缩行程上止点时，固定发动机不转动，从火花塞孔或喷油器孔充入燃烧室，根据测量表压力下降情况判断汽缸的密封性。图2.11所示为检测原理图。图2.10 汽缸漏气率检测仪外形图 图2.11 汽缸漏气率检测仪原理图 1.调压阀 2.进气压力表 3.测量 4.橡胶软管 5.快速接头 6.充气嘴 7.校正板孔2.检测前的准备工作(1)准备气源：准备好空气压缩机并将储气筒气压充至600900kPa范围内， 也可采用其他气源。(2)连接仪器与气源：将漏气率检测仪输入快速接头与气源的输出接口连接在一起，并经检查接口处确实不漏气。(3)预热发动机：将发动机预热至正常的工作温度后熄火。(4)拆除火花塞或喷油器：为防止尘土落入汽缸，先用高压空气吹净火花塞（汽油机）或喷油器（柴油机）周围脏物，然后拆除所有汽缸的火花塞或喷油器。 (5) 安装活塞定位盘：定位盘如图2.12所示。先在分电器外壳上，对正分电器盖1缸高压线插孔处做上记号，然后拆掉分电器盖和分火头，将定位盘刻度对正所做记号后固定在分电器壳上，再将分火头装回原处。为使检测精确，摇转发动机对正飞轮或皮带轮上的上止点记号，看分火头中间线是否正好指向定位盘刻度处，否则，调整对正后重新固定。 图2.12 活塞定位盘 1.指针 2.定位盘 3.固定装置 4.用分火头改制的指针(6)连接充气嘴：根据汽油机或柴油机选择相应的充气嘴，与第1缸火花塞孔或喷油器孔可靠地连接。(7)固定活塞的措施：为防止气体进入汽缸时压动活塞，影响检测精度，每检测一个汽缸都要将汽车挂入高挡位并拉紧手刹。3.漏气率检测方法和读数方法(1)检测方法：在上述准备工作做好后，首先对1缸进行检测，观察定位盘确认1缸活塞处在压缩行程上止点后，将充气嘴装入该缸火花塞孔中，通过调节减压阀使测量表指示在400kPa气压上，向燃烧室充气，1min后观察并记录测量表指示下降情况。第1缸测量完毕后，换挡手柄置入空挡，转动发动机使定位盘的指针指向下一做功顺序的缸号上，换挡手柄重新挂入高挡位，然后按检测第1缸的方法充气和记录数值。按照以上方法，依据作功顺序逐个地检测完所有汽缸，并做好各缸记录。(2)读数和判断方法：无论是漏气量检测仪还是漏气率检测仪，检测时的准备工作和检测方法完全一样。所不同的是，漏气量检测仪指示是以千帕(kPa)或兆帕(Mpa)为单位，读数和判断方法是，充入燃烧室的气压1min后能保持在250kPa以上为良好，若在200kPa以下为不合格。而漏气率检测仪指示以百分数为单位，即表的指示若为0；说明完全没有漏气，若为100说明全部漏完。一般分为如表2.4中所示的四个标准，可以看出漏气率检测仪所划分的标准更详细一些。表2.4 汽缸漏气率参考标准密封状况判断测量表读数/密封状况判断测量表读数/良好010勉强可用2030可用1020必须维修3040(3)个别缸漏气判断方法：若检测结果各缸基本相同，可根据表2.4做出判断。若检测到个别缸漏气率较大，可按检测汽缸压力的方法注入机油后，进行第二次检测，如果漏气率明显减小，并与其他缸接近，说明活塞环与汽缸壁之间漏气；如果第二次检测没有变化，说明进、排气门或汽缸垫漏气。2.3.3 曲轴箱窜气量的检测1.检测的意义及特点诊断汽缸密封性故障时，还可采用测量曲轴箱窜气量的的方法，因为活塞环和汽缸磨损或损伤引起的汽缸密封性下降越多，在发动机压缩行程和做功行程时窜入曲轴箱的气体量也将会增加。因此，单位时间内窜入曲轴箱的气体量可以用来评价汽缸密封性。由于曲轴箱窜气量还与发动机压缩比、负荷、转速及曲轴箱密封状况有关，检测时还应考虑这些因素的影响。这种检测方法的特点是可以直接断定汽缸内气体是从活塞与缸壁间隙漏出的，但难以根据检测结果确定单个汽缸的窜气程度。2.检测仪基本结构与基本原理(1)基本结构：曲轴箱窜气量检测仪的外形如图2.13所示，原理如图2.14所示。主要由气体流量计、气体压力表、流量板孔和调节手柄、输入口和输出口等组成。图2.13 窜气量检测仪外形图2.14 窜气量检测仪结构原理图 1.压力表 2.刻度板 3.压力计 4.流量板孔 5.调节手柄(2)基本工作原理：曲轴箱窜气量检测仪实质上是一种压差式气体流量计。当气体从输入接口沿图2.14中箭头方向流动时，由于流量孔板两边存在压力差，使压力计水柱移动，直至气体压力与水柱落差平衡为止。汽缸漏气量越大，曲轴箱压力就越大，通过仪器的气体流量也越大，流量孔板两边的压力差也越大。所以，压力计水柱的高低就可以代表汽缸漏气量大小。3.曲轴箱窜气量检测方法(1)密封曲轴箱：检测前先拔下曲轴箱通风进口和出口处的橡胶软管和机油尺，并用橡胶塞堵住进出气口和机油尺口，再用橡胶软管从曲轴箱机油加注口连接到检测仪器的进气口。(2)对发动机施加负荷：在汽车底盘测功机上，通过滚筒对发动机加载，当发动机处于正常工作温度、全负荷工作，在最大转矩转速下稳定运转时，根据窜气量范围调节检测仪的量程调节手柄，选择不同直径的流量板孔，使检测仪一端气体的压力与另一端的水柱落差相平衡，刻度板上所示水柱高度乘以量程，即为单位时间内窜入曲轴箱的气体流量。(3)诊断参考标准：曲轴箱窜气量不仅与汽缸和活塞的技术状况相关，还与发动机汽缸数、压缩比、缸径、转速和负荷有关。交通行业标准JT/T 2011995汽车维护工艺规范中规定，在汽车二极维护前检测时，国产东风EQ1090汽车发动机在2 000r/min时，曲轴箱漏气量应70L/min；解放CA1091汽车发动机在1 200r/min时，曲轴箱漏气量应40L/min。表中单缸平均漏气量可作为参考性诊断参数标准，可用检测到的窜气量值除以缸数后与表2.5对照参考。表2.5 曲轴箱单缸平均窜气量参考标准发动机技术状况单缸平均窜气量/(L/min)汽油机柴油机新发动机2438需大修发动机162218284、原因分析曲轴箱窜气量过大，一般是由于发动机汽缸内壁与活塞、活塞环磨损严重导致间隙过大，活塞环卡槽、折断或对口等原因造成。检测结果还应结合具体车型、发动机型号、汽车行驶里程、车辆使用、维护情况和配件质量等，进行综合分析。2.3.4 进气管真空度的检测1.进气管真空度检测的特点由于汽缸密封性下降后，活塞在进气行程时的吸气能力会下降，发动机工作时进气管真空度也就会降低。因此，利用真空表检测进气管真空度，也可反映出汽缸密封性。而且，真空表体积很小、价格便宜、操作方便，无须其他任何辅助设备或仪器，在发动机运转时即可检测，并可根据指示的真空度值和指针摆动情况，判断出多种故障原因。其缺点是无法确认个别缸出现密封不良的问题，检测时还要考虑海拔高度的影响。真空表外形如图2.15所示。2.检测前的准备 换挡手柄置入空挡并拉紧手刹。 预热发动机至正常的工作温度。 检查并调整点火正时。检查并调整怠速，应能正常稳定地运转。 图2.15 真空表 拔下进气管上专用量孔的封堵，将真空表的软管插在量孔上。若没有专用量孔，也可利用进气管或化油器座上其他不影响怠速的真空插孔。 检查真空表零位和灵活性，否则校零或更换。测量时应在标准大气压下进行，以海平面为基准，汽车所处位置每升高100m，读数应减少约1kPa。3.检测与诊断发动机在怠速下运转时，若指针能稳定在5771kPa之间，说明发动机密封性正常。突然打开节气门，使发动机转速迅速升高到2 000r/min，若指针下降不低于616kPa，说明活塞环与缸壁之间密封良好。若指针迅速下降到6kPa以下，关闭节气门后不能回升到83kPa，说明活塞环与缸壁间隙过大漏气。 发动机在怠速下稳定运转时，若真空表指针在323kPa范围内有规律地波动，说明气门与气门座之间漏气。 若真空表指针在4760kPa之间缓慢地来回摆动，说明气门导管磨损。 若真空表指针在3371kPa之间快速地来回摆动，调整怠速升高，指针摆动频率也随之升高，说明汽缸垫冲坏漏气。 在发动机怠速运转时，指针指示比正常值低1030kPa，且比较稳定，说明进气歧管衬垫或化油器座衬垫漏气。 若使发动机转速迅速升高到2000r/min后，突然关闭节气门，指针从83kPa落至6kPa以下，然后又迅速回升到71kPa正常值，说明排气系统有堵塞。 在怠速时若真空表指针稳定地指示在4757kPa范围内，说明点火过迟。经过长期经验积累，不但可以诊断以上比较典型的故障，还可以诊断混合气过稀与过浓、火花塞间隙过大与过小，断电器烧蚀等多种故障。导入案例评析在确定了发动机功率明显下降，且燃油、点火等系统均正常的情况下，本节叙述的均为汽缸密封性不解体检测法，可根据仪器设备条件选择应用。维修方案的制订可参阅本节“知识延伸”。思考题1.发动机哪些部位或零件损坏后会导致汽缸密封性下降？2.常用检测汽缸密封性的仪器有哪些？3.如何正确选用汽缸压力表？4.用汽缸压力检测法怎样判别是缸壁间隙漏气还是气门漏气？2.4 电控汽油机燃油供给系的检测导入案例对燃油系检测时有哪些安全注意事项？如不加注意可能造成什么样的后果呢？供油压力和喷油器的技术状况，对电控汽油机动力性能、经济性能和排放性能影响极大。虽然电控发动机可以利用自诊断系统或解码器对部分故障进行诊断，但对于燃油供给系统多数故障的诊断，也只能指出一个范围，并不能直接指出故障的具体原因和部位。当因汽油泵磨损、滤清器和油管堵塞或泄漏导致油压降低或不供油，调压器损坏导致油压过高或过低，喷油器结胶、卡死或喷孔磨损导致雾化不良或不喷油时，自诊断系统或解码器则无法诊断这类故障。在这种情况下，要想确定故障具体原因和部位，检验供油压力和喷油器技术状况，是有效的检测手段。2.4.1 喷油压力和汽油泵流量的检测1.检测前的准备工作安全注意事项：由于在发动机停转后油管内仍然会保持一定的油压，因此，检测前后需要泄放油路油压，为防止泄压时会有汽油或油气喷出，要特别注意以下防火事项。工作场地周围严禁存有火源和有人吸烟。放油时间严禁操作任何电器设备的开关和拆装电线，必要时预先拆下蓄电池负极线。夜间工作时，照明灯不要靠操作位置太近，以防汽油溅到灯泡上，激破玻璃引起火灾。通过检测阀直接泄压时，操作人员要戴护目镜，以防汽油喷入眼内。燃油压力表的选择：根据汽车实际情况和需要连接的位置，选择好相应的汽油压力表。常用燃油压力检测表如图2.16所示。 图2.16 燃油系常用燃油压力检测表泄放油压：有些发动机供油总管上设有专用检测阀（图2.17），若只检测供油压力，则无须泄压，即可直接将油压表拧紧在检测阀上。如果需要检测油泵流量或拆卸供油系 图2.17 油压检测阀位置 其他任何零件，则必须泄压。 1.检测阀 2.阻尼器 3.供油总管对于没有专用检测阀的发动机，只检测油压也必须泄压。 有检测阀的泄压方法 A.旋下检测阀防尘盖，将专用放油软管的螺纹端旋在检测阀上。将专用放油软管自由端插入 容量约1L的小口存油容器中。 B.为防止旋入放油软管过程中燃油喷出，应用一块抹布围住检测阀接口处，将专用放油软管的螺纹端拧紧在检测阀口上，让油管内的汽油全部流入小口存油容器中。C.为使汽油彻底流出，拔下汽油泵插头或继电器后，再用启动机带动发动机运转35s即泄压完毕。也可采用下述启动泄压法。无检测阀的泄压方法A.为使汽油泵停止工作，要拔下油泵插头或继电器。 B.打开油箱盖放出油蒸气，使油箱内没有压力。C.启动发动机以怠速运转，让发动机将油管内所存的汽油全部烧完，直到发动机自行熄火。d.再用启动机带动发动机运转35s，将剩余的燃油喷入汽缸，即泄压完毕。2.供油压力的检测有检测阀时油压表的连接：拧下供油总管上检测阀的防尘盖，用抹布围住，将油压表软管上的螺纹接头拧紧在检测阀上，并观察有无漏油，否则重新拧紧或更换橡胶垫圈。无检测阀时油压表的连接：对于没有检测阀的油路，用上述方法泄压后，从汽油滤清器处或油管其他合适处拆开，接上一个三通管（图2.18），在三通管上接好油压表。也可以拆除脉动阻尼器，将油压表接在阻尼器安装口上（图2.19）。油压表的读数：上述所有工作做好以后，即可启动发动机在怠速下运转预热510m