1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與診斷作者：暫無(wú)來(lái)源：汽車維修與保養(yǎng)2015年第6期文/上海莊開(kāi)明莊開(kāi)明本刊編委會(huì)委員自1997年開(kāi)始從事汽車機(jī)電維修工作，先后做過(guò)維修技師、技術(shù)總監(jiān)和技術(shù)廠長(zhǎng)。主修過(guò) 奔馳、寶馬、勞斯萊斯、凱迪拉克、豐田、大眾等車型。擅長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、汽車車身電氣、 底盤電控系統(tǒng)的診斷。從2006年開(kāi)始，從事汽車專業(yè)的理論課教學(xué)工作，著有汽車專業(yè)教材 汽車故障診斷技術(shù)和方法）和（汽車維修工藝。為了更好地理解和掌握發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，并有效地進(jìn)行故障診斷，提高診斷效率，讓我們 首先了解一下與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的術(shù)語(yǔ)。一、術(shù)語(yǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造術(shù)語(yǔ)上止點(diǎn)：活塞離曲軸軸心最遠(yuǎn)處，即活塞最高位置。下止點(diǎn)：活塞離曲

2、軸軸心最近處，即活塞最低位置?；钊谐蹋荷舷轮裹c(diǎn)間的距離（曲軸旋轉(zhuǎn)一周即360，活塞完成兩個(gè)行程，一個(gè)活塞 行程則為180，活塞行程等于曲柄半徑的2倍）。曲柄半徑：連桿軸心到曲軸軸心的距離。汽缸容積：活塞從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)形成的客積（發(fā)動(dòng)機(jī)排量等于各汽缸容積之和）。燃燒室容積：活塞在上止點(diǎn)時(shí)，上方形成的容積。汽缸總?cè)莘e：活塞在下止點(diǎn)時(shí)，上方形成的容積。壓縮比：汽缸總?cè)莘e與燃燒室容積之比。發(fā)動(dòng)機(jī)工作術(shù)語(yǔ)中程：發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作單元所彤成的，用曲軸旋轉(zhuǎn)角度表示的真實(shí)過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程：進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程（進(jìn)氣沖程、排氣沖程曲軸 轉(zhuǎn)角大于活塞行程曲軸轉(zhuǎn)角；壓縮沖程、做功沖程曲軸轉(zhuǎn)角

3、小于活塞行程曲軸轉(zhuǎn)角）。發(fā)動(dòng)機(jī)五個(gè)過(guò)程：進(jìn)氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、點(diǎn)火燃燒過(guò)程、膨脹過(guò)程、排氣過(guò)程（做功沖 程由點(diǎn)火燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程組成）?；钊恢茫菏怯们S轉(zhuǎn)角表示的，活塞特殊位置就是上止點(diǎn)和下止點(diǎn)（活塞不僅有位置 還有方向，即往上或往下，活塞位置的表示方法為：如上止點(diǎn)簽x度，就是活塞處于往上移動(dòng)， 距上止點(diǎn)還有x度；上止點(diǎn)后x度，就是活塞處于往下移動(dòng)，距上止點(diǎn)還有x度）。二、發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理及診斷方法我們已經(jīng)知道，活塞行程就是活塞從上（下）止點(diǎn)到下（上）止點(diǎn)之間的距離。由于發(fā)動(dòng) 機(jī)的活塞需要四個(gè)沖程才能實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整工作循環(huán)，所以叉叫四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。能實(shí)現(xiàn)真實(shí)循環(huán) 的發(fā)動(dòng)機(jī)以每一個(gè)沖程為一個(gè)工作單

4、元，用曲軸旋轉(zhuǎn)角度表示其真實(shí)過(guò)程。四個(gè)沖程分別為進(jìn) 氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，而做功沖程又包括點(diǎn)火燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程，所以 發(fā)動(dòng)機(jī)又是五過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)，即進(jìn)氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、點(diǎn)火燃燒過(guò)程、膨脹過(guò)程、排氣過(guò)程。每一個(gè)沖程的曲軸旋轉(zhuǎn)角度都等于180，且每一個(gè)沖程都存在真實(shí)的曲軸旋轉(zhuǎn)角度。其 中，進(jìn)氣沖程和排氣沖程曲軸旋轉(zhuǎn)角度都大于一個(gè)行程曲軸旋轉(zhuǎn)角度180 ；壓縮沖程和膨脹 沖程曲軸旋轉(zhuǎn)角度都小于一個(gè)行程曲軸旋轉(zhuǎn)角度180。對(duì)概念的準(zhǔn)確解讀，可以更好掌握原 理，便于確定診斷參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生故障時(shí)，故障表現(xiàn)的現(xiàn)象往往多種多樣、錯(cuò)綜復(fù)雜。一個(gè)現(xiàn)象可能有多個(gè)原因， 一個(gè)原因可能產(chǎn)生多個(gè)現(xiàn)象。即有

5、結(jié)果必有原因，有原因必有結(jié)果，但原因和結(jié)果并非是一一 對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如果不是一一列應(yīng)關(guān)系，按因果分析查找故障就是一件相當(dāng)復(fù)雜的事情了。發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)沖程的工作原理是客觀的、確定的，即如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程正常、壓縮沖程 正常、做功沖程正常、排氣沖程正常，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作一定正常。也就是說(shuō)，如果進(jìn)氣沖程、壓 縮沖程、做功沖程、排氣沖程的診斷參數(shù)都正常，則發(fā)動(dòng)機(jī)工作一定正常。然而，診斷參數(shù)是 可知的和確定的，而且，診斷參數(shù)也是可以通過(guò)檢查方法、測(cè)量方法或試驗(yàn)方法證明是否正確 的。這就得出了結(jié)論：只要找到每個(gè)沖程的診斷參數(shù)，并證明參數(shù)是否正確，就可以確定每個(gè) 沖程是否正常了。這種診斷方法就是科學(xué)的診斷技術(shù)和方法

6、，適合機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣 系統(tǒng)、電控系統(tǒng)的診斷。分析發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)沖程的工作原理和診斷方法需要考慮：配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)是 如何保證的，工作過(guò)程及狀態(tài)的描述（壓力、容積、溫度），主要參數(shù)和決定因素以及每一個(gè) 沖程診斷方法和工具。下面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)沖程的工作原理及診斷方法進(jìn)行一一解讀。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程（1）工作原理配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)保證：進(jìn)氣門正時(shí)打開(kāi)（早開(kāi)占用排氣行程，晚關(guān)占用壓縮行程），排氣 門正時(shí)關(guān)閉（晚關(guān)占用進(jìn)氣行程）。在上止點(diǎn)前后，產(chǎn)生進(jìn)氣和排氣重疊現(xiàn)象。曲柄連桿機(jī)構(gòu)保證：活塞由上止點(diǎn)前往下止點(diǎn)后運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣沖程曲軸轉(zhuǎn)角大于進(jìn)氣行程 曲軸轉(zhuǎn)角。工作過(guò)程及狀態(tài)：汽缸客積增大，壓力降低，產(chǎn)生

7、一定真空度?？扇蓟旌掀肫祝?最終缸內(nèi)壓力低于大氣壓。參數(shù)：衡量進(jìn)氣過(guò)程完善程度的是充氣系數(shù)，其數(shù)值越大越好（自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)小 于1）。決定因素：配氣正時(shí)、氣門行程、氣門密封性（注：活塞環(huán)的密封性影響不大）。結(jié)論：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量（空氣量）只與配氣正時(shí)、氣門行程、氣門密封性有關(guān)，與曲柄連桿 機(jī)構(gòu)無(wú)關(guān)。進(jìn)排氣重疊角不正常，產(chǎn)生回火或放炮可能。（2 ）診斷方法診斷依據(jù)：如集氣門正時(shí)、氣門行程、氣門密封正常，則進(jìn)氣沖程一定正常。如果進(jìn)氣 （量）正常，則進(jìn)氣沖程一定正常。診斷參數(shù)：氣門正時(shí)、氣門行程、氣門密封或進(jìn)氣量是故障指針。故障原因和部位：影響氣門正時(shí)、氣門行程和氣門密封的決定因素，也就是內(nèi)因

8、。在正 時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，例如正時(shí)點(diǎn)不齊、正時(shí)漲緊器失調(diào)，正時(shí)鏈條或皮帶松。配氣機(jī)構(gòu)中，例如凸 輪軸凸輪磨損、氣門間隙過(guò)大或過(guò)小、液壓挺柱失效、機(jī)油壓力過(guò)高或過(guò)低、氣門口下沉。診斷思路：確定進(jìn)氣沖程正常，必須證明氣門正時(shí)、氣門行程、氣門密封。確定進(jìn)氣量 （舍空燃比）正常，必須測(cè)量進(jìn)氣歧管真空度或試驗(yàn)改變空燃比，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升還是下降，或讀取數(shù)據(jù)流（真空度、進(jìn)氣量、節(jié)氣門開(kāi)度、轉(zhuǎn)速）參數(shù)關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮沖程（1）工作原理配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)保證：進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉。曲柄連桿機(jī)構(gòu)保證：活塞由下止點(diǎn)后往上止點(diǎn)前運(yùn)動(dòng)，壓縮沖程曲軸轉(zhuǎn)角小于壓縮行程 曲軸轉(zhuǎn)角。工作過(guò)程及狀態(tài)：汽缸容積減小，混合汽被壓縮，壓力升

9、高，產(chǎn)生一定壓力，汽缸壓力 數(shù)值略大于壓縮比數(shù)值。參數(shù)：結(jié)構(gòu)參數(shù)是壓縮比。壓縮比越高，最終壓力溫度越高，膨脹越好，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì) 性越好。但高壓縮比會(huì)產(chǎn)生不正常燃燒（爆燃和表面點(diǎn)火），采用高號(hào)汽油可以解決爆燃。決定因素：汽缸的密封性（氣門、環(huán)、汽缸墊）。由于機(jī)油具有密封性，環(huán)產(chǎn)生一定的 自密性，一般對(duì)啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響。結(jié)論：確定氣門、活塞環(huán)和汽缸墊密封性就可以證明壓縮沖程是否正常，但與配氣正時(shí)機(jī) 構(gòu)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)無(wú)關(guān)。（2 ）診斷方法診斷依據(jù)：如果汽缸密封性正常，則壓縮沖程一定正常；如果汽缸壓力值正常，視為壓 縮沖程正常。診斷參數(shù)：活塞環(huán)、汽缸墊、氣門密封或汽缸壓力是故障指針。診斷規(guī)則：由于氣門密

10、封既影響進(jìn)氣量叉影響壓縮密封，茌診斷上視為影響進(jìn)氣量。故障原因和部位：活塞環(huán)密封（氣環(huán)磨損、積炭、卡死、斷裂，汽缸磨損劃傷）和汽缸 墊密封（汽缸與汽缸串氣，汽缸與水套互串）。診斷思路：確定壓縮沖程是否正常，必須證明汽缸密封或汽缸壓力。確定汽缸密封性， 需使用壓縮空氣檢查漏氣；確定汽缸壓力，需采用測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力和靜態(tài)壓力方法，或讀取數(shù)據(jù) 流等其他證明方法。發(fā)動(dòng)機(jī)傲功沖程（1）工作原理配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)保證：進(jìn)氣門、排氣門均關(guān)閉。曲柄連桿機(jī)構(gòu)保證：活塞由上止點(diǎn)前往下止點(diǎn)前運(yùn)動(dòng)，做功沖程曲軸轉(zhuǎn)角小于做功行程 曲軸轉(zhuǎn)角。工工作過(guò)程及狀態(tài)：包括兩個(gè)過(guò)程，點(diǎn)火燃燒過(guò)程和膨脹過(guò)程。點(diǎn)火燃燒過(guò)程（把燃燒 后期即壓力下

11、降期視為膨脹過(guò)程），汽缸客積基本不變，等容燃燒。當(dāng)活塞位置接近上止點(diǎn)后 10。時(shí)，壓力快速達(dá)到最大值。膨脹過(guò)程，等壓燃燒，汽缸客積逐漸增大，壓力也逐漸下降， 最終大于排氣壓力。參數(shù)：點(diǎn)火提前角和空燃比。決定因素：點(diǎn)火提前角、空燃比、點(diǎn)火能量（火花塞）、燃油霧化、燃油油號(hào)和品質(zhì)。結(jié)論：做功沖程取決于點(diǎn)火能量和提前角、燃油供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)、燃油牌號(hào)和品質(zhì)。（2 ）診斷方法診斷依據(jù)：如果點(diǎn)火正時(shí)、火花塞點(diǎn)火能量、空燃比、噴濁嘴品質(zhì)、燃油品質(zhì)牌號(hào)正常， 則做功沖程正常。診斷參數(shù)：點(diǎn)火提前角、點(diǎn)火能量、空燃比、噴油嘴品質(zhì)、燃油品質(zhì)是故障指針。故障原因和部位：點(diǎn)火提前角（空氣供給系統(tǒng)信號(hào)、反饋信號(hào)）、點(diǎn)

12、火能量（點(diǎn)火系 統(tǒng)）、空燃比（電控系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)）、噴油嘴（霧化、量化、一致性）、燃油（油號(hào)、 油品）。診斷思路：無(wú)分電器的視為靜態(tài)點(diǎn)火正時(shí)，有分電器的初始位置正確視為靜態(tài)點(diǎn)火正時(shí) （需要初始化）。動(dòng)態(tài)點(diǎn)火正時(shí)與空氣供給系統(tǒng)信號(hào)、反饋信號(hào)有關(guān)，動(dòng)態(tài)點(diǎn)火正時(shí)診斷不考慮?；鸹ㄈ嚮穑ㄌ鹁嚯x、聲音大小、火花顏色）、校驗(yàn)噴油嘴（怠速不平順、加速無(wú)力、 最高車速降低同時(shí)產(chǎn)生），確定空燃比，證明燃油供給系統(tǒng)是否正常。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣沖程（1）工作原理配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)保證：排氣門正時(shí)打開(kāi)（早開(kāi)占用做功行程，晚關(guān)占用進(jìn)氣行程），進(jìn)氣 門正時(shí)關(guān)閉（早開(kāi)占用排氣行程）。曲柄連桿機(jī)構(gòu)保證：活塞由下止點(diǎn)前往上止點(diǎn)后運(yùn)動(dòng)，排氣沖程曲軸轉(zhuǎn)角大于排氣行程 曲軸轉(zhuǎn)角。工作過(guò)程及狀態(tài)：容積逐漸減小，壓