[摘要]本文通過對四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)作功循環(huán)表與配氣相位關(guān)系的深入分析，指出了怎樣運(yùn)用基礎(chǔ)理論進(jìn)行故障分析，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。

[關(guān)鍵詞]配合 運(yùn)用 基礎(chǔ)理論 實(shí)踐

在近十年的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造教學(xué)過程中，學(xué)生對發(fā)動(dòng)機(jī)兩大機(jī)構(gòu)（曲柄連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu)）基礎(chǔ)理論的理解與運(yùn)用特別模糊，沒能明確兩大機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系。這個(gè)作為發(fā)動(dòng)機(jī)原理上一對非常基本也是非常重要的關(guān)系，對學(xué)生以后從事專業(yè)的學(xué)習(xí)與工作的影響都很大，必須使學(xué)生對這對關(guān)系深刻理解。

對于汽車維修行業(yè)從業(yè)人員來說，在實(shí)際工作過程中，怎樣運(yùn)用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的做功循環(huán)表與配氣相位的關(guān)系來分析問題，得出故障原因并最后解決問題，這在工作過程中是一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。

那么要怎么樣才能真正理解掌握這個(gè)基礎(chǔ)理論呢？筆者認(rèn)為主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行教與學(xué)，才能做到融會(huì)貫通。

（一）作功循環(huán)表與配氣相位的關(guān)系

如下表及圖所示。以六缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，列出其作功循環(huán)表（表1）與配氣相位（圖1）進(jìn)行分析：

表1

從作功循環(huán)表上首先要以每缸的工作循環(huán)為基礎(chǔ)，掌握每缸的工作循環(huán)是由作功——排氣——進(jìn)氣——壓縮——作功這樣的一個(gè)周而復(fù)始的工作循環(huán)。這是一個(gè)理論的工作循環(huán)。

從配氣相位圖上必須理解：由于在實(shí)際工作中，由于進(jìn)、排氣速度、慣性及氣缸燃燒室形狀等因素的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)、排氣沖程時(shí)進(jìn)排氣門都是提前打開和延遲關(guān)閉的，目的就是利用延長進(jìn)、排氣時(shí)間來實(shí)現(xiàn)進(jìn)排氣的徹底性。從圖1可以看到進(jìn)氣門的提前開啟角是α角，是指活塞從進(jìn)氣門開始打開的時(shí)刻到活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度，進(jìn)氣門的延遲關(guān)閉角是β角，是指活塞從下止點(diǎn)到進(jìn)氣門完全關(guān)閉時(shí)刻曲軸所轉(zhuǎn)過的角度；排氣門的提前開啟角是γ角，是指塞從排氣門開始打開的時(shí)刻到活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)曲軸所轉(zhuǎn)過的角度，排氣門的延遲關(guān)閉角是δ角，是指活塞從上止點(diǎn)到進(jìn)氣門完全關(guān)閉時(shí)刻曲軸所轉(zhuǎn)過的角度。從圖上還可以看到進(jìn)、排氣門存在同時(shí)打開的時(shí)間段（α+δ）——稱為重疊角。在這里要注意的是根據(jù)做功循環(huán)表知道，從進(jìn)氣沖程到排氣沖程中間相隔了壓縮和作功兩個(gè)沖程，所以（β+γ）并不是進(jìn)排氣門同時(shí)打開的時(shí)間段。

為了理解配氣相位圖，以一缸為例，將α、δ、β、γ這四個(gè)角度移到做功循環(huán)表上，這時(shí)我們可以很直觀地看到，進(jìn)氣沖程和排氣沖程時(shí)曲軸的轉(zhuǎn)角都比理論上的曲軸轉(zhuǎn)角大了，并且很明顯的看到了重疊角（α+δ）。

通過以上論述，我們可以看到曲柄連桿機(jī)構(gòu)與本氣機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系，如果這兩個(gè)關(guān)系出現(xiàn)了變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作是不能正常的。

（二）維修實(shí)例

去年9月份，我接到一輛用戶的金杯旅行車，車主反映發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力。此車配置的是綿陽4Y多點(diǎn)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)采用了德爾福電控系統(tǒng)，屬于閉環(huán)控制多點(diǎn)燃油噴射，采用無分電器式的直接點(diǎn)火和三元催化器后處理技術(shù)。

1．該系統(tǒng)的特點(diǎn)。①對發(fā)動(dòng)機(jī)的供油和怠速采用閉環(huán)控制系統(tǒng)能夠消除系統(tǒng)及相關(guān)機(jī)械零件的制造誤差，提高整車的綜合一致性，還可消除車輛在實(shí)際使用后由于磨損等原因造成的誤差。②系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)缸分為1—4、2—3兩組，分別進(jìn)行供油和點(diǎn)火的控制。該分組控制能使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)得到簡化，從而降低零部件及制造加工的成本。③該系統(tǒng)的曲軸位置傳感器是一磁電式脈沖轉(zhuǎn)速傳感器。4Y多點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置傳感器裝于曲軸前端，用以確定曲軸實(shí)時(shí)的旋轉(zhuǎn)位置和轉(zhuǎn)速。④4Y電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角是由發(fā)動(dòng)機(jī)ECM控制的。ECM控制點(diǎn)火線圈的初級電流接通或斷開，從而產(chǎn)生高壓火花，并控制點(diǎn)火正時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)ECM在進(jìn)行點(diǎn)火提前角自動(dòng)控制時(shí)，需要三個(gè)基本輸入信號，即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號和曲軸位置信號。最前者可以通過進(jìn)氣管壓力傳感器及節(jié)氣門位置傳感器測得，后兩者可以通過曲軸位置傳感器測得。 2．故障分析檢查。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力的原因檢查結(jié)果如下：①對空氣濾清器進(jìn)行檢查，濾芯清潔，通氣順暢，沒有堵塞情況。②對節(jié)氣門進(jìn)行檢查，節(jié)氣門開閉自如，沒任何阻滯并能開到最大位置。③油路進(jìn)行檢修。更換汽油濾清器，清洗節(jié)氣門閥體及噴油嘴，檢查油管無泄漏現(xiàn)象，裝復(fù)試車，情況無變化。④供油壓力檢查。對供油系統(tǒng)壓后接入燃油壓力表，打開點(diǎn)火開關(guān)，壓力值為300KP，屬正常范圍值。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，觀察壓力值為240KP，仍屬正常范圍值，表明供油系統(tǒng)壓力良好，系統(tǒng)中的燃油泵良好，油路暢通。⑤對排氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查去掉三元催化器，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無變化，證實(shí)排氣系統(tǒng)暢通無阻。⑥對點(diǎn)火系統(tǒng)檢查。逐一撥下高壓分缸線，放人一個(gè)火花塞并搭鐵，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，火花塞電極跳火。⑦進(jìn)行點(diǎn)火正時(shí)檢查。用一根導(dǎo)線將故障檢測插座內(nèi)的TE1和E1兩插孔短接，關(guān)閉空調(diào)器、前照燈等所有附屬設(shè)備，接著將發(fā)動(dòng)機(jī)怠速調(diào)整至700r/min，用正時(shí)燈照射曲軸皮帶輪，查看點(diǎn)火提前角，顯示在正常范圍內(nèi)。

3．故障判斷及排除。根據(jù)以上分析和檢查，初步判斷故障應(yīng)在配氣相位。于是進(jìn)一步核對配氣相位，拆開發(fā)動(dòng)機(jī)蓋進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)氣門間隙沒問題，測量正時(shí)輪與曲軸位置傳感器間隙為1.1mm，屬正常范圍值，傳動(dòng)鏈、正時(shí)點(diǎn)等位置正確。

考慮到該發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角是根據(jù)曲軸位置傳感器輸出的脈沖電信號進(jìn)行判斷的。如果此信號出現(xiàn)偏差，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元根據(jù)此信號發(fā)出點(diǎn)火和噴油的指令，也就無法保證點(diǎn)火正時(shí)的準(zhǔn)確性。此時(shí)估計(jì)正時(shí)輪與曲軸的機(jī)械連接可能出現(xiàn)偏差，從而導(dǎo)致本氣相位的不正確，使到發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力。

于是開始對發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部分進(jìn)行檢查，在拆下正時(shí)皮帶輪時(shí)感到無阻力就能取下，進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)曲軸正時(shí)輪上的半圓鍵嚴(yán)重磨損，與鍵槽的配合松曠，如圖2所示。

至此，可判定引起故障的原因是由于這個(gè)鍵配合出現(xiàn)松曠導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)四個(gè)缸點(diǎn)火時(shí)刻整體延遲而出現(xiàn)的，并隨著磨損增大（空隙的增大）而呈現(xiàn)故障更嚴(yán)重。特別值得注意的是：在手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸檢查時(shí)，一般是感覺不到的，但當(dāng)磨損嚴(yán)重（空隙明顯增大）和發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁加速與減速時(shí)，由于機(jī)件慣性的影響，會(huì)出現(xiàn)“氣喘”現(xiàn)象甚至熄火。

這是由于半圓鍵的磨損，使曲軸與正時(shí)輪的相對位置出現(xiàn)了改變，而在發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，正時(shí)輪相對曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)滯后一個(gè)角度λ。但曲軸位置傳感器是根據(jù)正時(shí)輪的位置來判斷曲軸的位置的，這樣導(dǎo)致了曲軸位置傳感器對曲軸的位置判斷錯(cuò)誤，從而給電控單元（ECU）一個(gè)不準(zhǔn)確的電訊號，而電控單元根據(jù)此訊號發(fā)出點(diǎn)火和噴油指令，從而出現(xiàn)了配氣相位不正確，點(diǎn)火延遲了一個(gè)λ角度，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力的故障現(xiàn)象。經(jīng)更換損壞的半圓鍵及正時(shí)皮帶輪裝復(fù)試車，一切正常。

（三）形成原理的理論分析

上面所舉故障的形成原因已很清晰，如表2所示。A——點(diǎn)火時(shí)刻1表示正常點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)，B——點(diǎn)火時(shí)刻2表示延遲的點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)。

將圖2中由于磨損所出現(xiàn)的λ角標(biāo)注到做功循環(huán)表中，很容易看到點(diǎn)火時(shí)刻出現(xiàn)了延遲情況，延遲的角度就是λ。這就是由于點(diǎn)火過遲造成的發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力、放炮等故障的一個(gè)理論表達(dá)方法。

通過以上分析，筆者認(rèn)為要靈活運(yùn)用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的做功循環(huán)表與配氣相位必須將兩者有機(jī)結(jié)合起來，一是透徹地理解將曲柄連桿機(jī)構(gòu)與配氣機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)關(guān)系，二是將做功循環(huán)表與配氣相位圖中的相關(guān)要素有機(jī)結(jié)合起來。然后在這個(gè)基礎(chǔ)上將理論與實(shí)際聯(lián)系進(jìn)行分析，以達(dá)到理論為實(shí)踐服務(wù)的目的，從而最終解決問題。