機械性能是電控部分的基礎

www.sail-shipping.com 來源：互聯網作者：hongzhi 類別：汽車構造維修時間：2007-08-01

隨著汽車工業的高速發展，越來越多的高新電子技術被運用到汽車的各個系統中，使汽車的電控部分變得越來越復雜，汽車在使用中所出現的故障也因此變得撲朔迷離，故障現象看得見，故障原因摸不著，給我們的故障診斷增加了很大的難度。我們的維修工作由過去的“三分診斷，七分修理”而逐漸演變成為了“七分診斷，三分修理”。診斷故障成了我們維修工作中的重要內容，故障診斷的準確性及其速度也成了衡量一個維修技術人員水平高低的重要指標。因此在維修行業中慢慢形成了一種重電控而輕機修的大環境，我們往往去學習大量的各種電控方面的知識，而忽略了對機械構造、機械性能等方面知識的學習與研究。這樣在我們維修作業中對于故障的診斷往往只向電控方面考慮，忽略機械性能對于電控系統的重要性而造成誤診；對于裝配修理則常常因對數據理解的不準確或對機械構造的不熟悉而造成裝配失誤。電控部分在現代汽車（特別是高檔汽車）的各個系統中雖然占有十分重要的位置，但我們要明白發動機（當然也包括車身及底盤）電控裝置的正常工作是以正常發動機機械性能為前提的，沒有了機械部分的正常工作，再先進、再完善的一套電控系統都是無法正常工作的。
    現代汽車發動機的性能是越來越好，其結構及其控制也是愈來愈復雜，但是萬變不離其宗，它還是由兩大機構和六大系統組成——配氣機構和曲軸連桿機構、冷卻系統、潤滑系統、進排氣系統、燃油系統、點火系統和啟動系統。只不過是為了提高其動力性、經濟性、穩定性、舒適性、低排放性等指標，在制造中增加了不少機械部件，并提高了裝配精度，在運行控制方面采用了更加先進而復雜的電控技術，從而使其機械性能發揮到最佳狀態。
    城市道路的改善，四通八達的高速公路的建成，使現代汽車的行駛速度越來越高，發動機的轉速也越來越快。過去高速公路限速為90km/h,現在改成了110km/h，但實際上在高速公路上行駛的汽車，其車速一般都在120km/h~160km/h（貨車除外），有些高檔車的車速都在180km/h左右。為了適應這種高轉速、大扭矩的要求，發動機在結構和制造裝配工藝上有了重大改進，特別是在配氣機構和曲軸連桿機構這兩大機構中。現代發動機從形狀上看其發展是缸蓋逐漸增大，而缸體逐漸縮小。從其內部看是配氣機構越來越復雜,活塞和連桿越來越短,越來越輕,缸徑也越來越小，如2.0L的發動機有不少都是6V型發動機。軸瓦幾乎都是采用鋁基三層合金瓦，內表面為含油能力強且耐磨的一層軟金屬，約0.25mm左右，中間為鋁基，外面為剛背基片。這些變化大家在實際工作中可能都注意到了，但不知道有沒有進行進一步的思考，探求其中的原因。我想大概有以下幾個的方面的原因：第一，一個發動機動力的大小與其每個工作循環的進氣量有很大關系，其充氣系數越高，混合氣燃燒所作的功就越多，提高進氣系數最有效的辦法是改變各種轉速下的配氣相位角及氣門升程（配氣相位角是指進、排氣門開啟和關閉角與曲軸轉角的對應關系，其中進氣遲后角的大小對發動機性能影響最大），使進氣充分，排氣徹底。因此，現代發動機大都采用可變配氣相位或可變氣門升程機構，進、排氣門采用多氣門的形式，由電控部分根據發動機轉速及負荷等條件進行精確控制。第二，活塞、連桿重量的變輕是為了減小高速時由于自身重量而對大小瓦及活塞銷的慣性沖擊，從而延長發動機的壽命，也減小了噪音。第三，活塞及連桿變短后，既減輕了活塞和連桿的重量，也相應減小了曲柄的回轉半徑，同樣減小了沖擊。另外，這樣也為復雜的配氣機構及龐大的進氣系統讓出了足夠的空間。第四，采用小缸徑、多氣缸的發動機，一方面可以減小噪音增加運行的平穩性，另一方面也是為了減輕曲軸連桿機構各部件的重量，以適應高速運動的需要。我們只有了解制造者的思路，掌握其結構特點及裝配數據和工藝，在維修裝配中，在故障診斷上，才能有的放矢，確保維修質量。
    現代發動機的高速運轉，使各個運動部件的慣性都增大不少，制造者在制造中都想方設法來減小慣性沖擊，增強各磨擦部件之間的潤滑。那么我們在維修裝配中，要注意的重點就是軸瓦配合間隙，活塞與缸壁的配合間隙以及每組活塞、連桿重量的均勻程度等，許多維修手冊中都介紹了軸瓦間隙及缸壁間隙的裝配數據。我們在工作當中，很多時候明明是按標準數據組裝的，但是出廠不久車又回來了——發動機有了異響，或一跑高速就發抖，或干脆就抱軸了、拉缸了。為什么會這樣呢？因為現代發動機轉速的提高及急加油、急起步的駕駛方式對高速運動部件的配合間隙有了更高的要求，間隙大一點，跑幾次高速就可能響了，間隙小一點，一次高速就有可能抱軸拉缸。難道數據錯了嗎？我認為沒有，只是我們的理解沒有跟上發動機的發展。手冊中的數據不是唯一值，它給的是一個數值范圍，如某發動機的軸瓦間隙標準為0.02~0.05mm，一個最小值，一個最大值，也就是說小于0.02mm就有可能抱軸，大于0.05mm就有可能響瓦。那么我們在裝配時有的接近0.02mm或0.05mm，而且有的甚至比0.02mm還小一些或比0.05mm還大一些，總認為離0.02~0.05mm標準值不遠就行。試想一下，小于0.02mm就有可能抱軸，大于0.05mm就有可能瓦響，你裝的能有質量保證么？手冊中的數據范圍我們要取中間值，不能接近大值或小值，如范圍是0.02~0.05mm，那么我們就應取其中間值0.035mm，只有這樣我們裝配出來的發動機才能有質量保證。
    裝配精度固然重要，但裝配的操作要領我們同樣也不能忽視。有些故障我們判斷的很準確，但在維修中只注重裝配間隙及各部件的配合，卻沒有嚴格按照操作要領去做，甚至有些工作違反了操作規程，這樣維修出來的發動機質量同樣是沒有保證的。如我們平時在裝活塞銷、氣門導管時，往往是在常溫下直接硬壓，其理由是沒有加熱和冷卻的條件，過去一直都這么干，也沒有出過事。現代發動機功率的增強及轉速的提高，過去沒有出問題，現在就有可能出問題。沒有條件我們也不能蠻干，要自己想辦法創造條件，缸蓋、活塞我們可以用熱水加熱，活塞銷、氣門導管可以放到冰箱中冷凍，然后再按要求組裝，只有這樣才能保證質量。有時我們在換活塞環時，需清理環槽中的積碳，其積碳很堅硬，很難清理，為了盡快清除掉，而采用刮刀刮，砂紙磨的辦法來清除，這樣不是損傷了槽底就是刮磨去了槽岸，造成活塞環在高速運動中傾斜而形成竄氣竄油、動力不足等故障。過去在鉸氣門口時如果鉸低了，造成氣門關閉不嚴，往往采取磨氣門桿頂部的辦法來解決。但現在這種辦法嚴禁使用，一是現在大部分發動機為液壓挺筒結構，氣門間隙自動調整，一旦磨短氣門桿，其氣門間隙往往會超出挺筒伸縮的范圍而造成氣門腳響；二是把氣門桿頂部堅硬的合金層磨掉后（況且我們還磨不平），剛裝上時可能不響，但經過氣門的高速運動撞擊，氣門間隙就會慢慢變大，一旦超出挺筒的調整范圍，不但會出現異響，而且還會影響進排氣質量，從而影響發動機性能。有些發動機在裝配時其軸瓦間隙都在標準范圍的中間值附近，但是在裝配時為了達到這個數據，把瓦內表面上那層軟金屬涂層給刮掉了，而且結合面也得不到保證。這樣裝配的發動機經過一段時間的使用，特別是大負荷高速行駛，可能會有的潤滑不好，造成抱軸，而多數可能會使軸瓦間隙逐漸變大而出現異響，嚴重的造成泄油，使潤滑系統的壓力不足，造成氣門響機油警示燈報警。不正確的操作存在于我們工作中的方方面面，這就要求我們不斷學習深刻領會操作要領，嚴格要求自己，不要存在僥幸心理。
    發動機抖動或動力不足等故障在我們日常工作中經常遇到。在診斷這些故障時，我們常常憑經驗認為不是點火系統的故障就是燃油系統的故障（如缸壓正常），而事實上有不少是由于發動機的機械故障造成的。如新裝的發動機怠速運轉正常，而高速運轉就發抖，轉速越高，抖動越大。故障產生的原因往往是換的連桿或活塞有重有輕，或者是新裝的曲軸、飛輪等動不平衡。怠速時轉速不穩，有些是由于真空管脫落或進氣管有裂紋等造成的。發動機動力不足的故障除缸壓低之外，有不少往往是由于進排氣凸輪軸的相位裝配不當或氣門升程機構卡滯造成的。有的車若配氣相位不正確根本就不噴油，無法啟動。象奧迪100、C3V6發動機如果正時皮帶錯三個以上齒的話，就無火不噴油。你檢查轉速信號、曲軸位置信號、凸輪軸位置信號等都正常，缸壓也在正常范圍內，可就是無法啟動，如果只往電控部分去查找故障原因，恐怕永遠也解決不了問題。還有些發動機動力不足的車輛，有可能是由于爆震傳感器始終有爆震信號給發動機電控電腦，從而造成點火過遲，但我們急加速或低速大負荷條件下試車卻沒有一點爆震的跡象。在這種情況下，我們往往認為是電控部分出了問題，測量線路、換爆震傳感器、甚至把發動機電腦都換了，還是沒有解決問題。這種情況可能恰恰是由于靠近傳感器部位有螺絲松動，或有堅硬的物體輕碰缸體，其聲音很小，在發動機的運轉噪音下我們無法聽到，但是它的敲擊頻率及時間卻恰好在發動機電腦對爆震信號的監測窗口之內（爆震并非在任何時候都會發生，通常只出現在各缸作功行程上止點到上止點后的70度至90度曲軸轉角范圍內。為此，在電腦內部設置了一個爆震窗口，只接收這一曲軸轉角范圍內的爆震信號并進行相應處理，來推遲點火提前角，防止爆震的產生。爆震傳感器所監測的震動頻率實際上不是真正爆震所產生的震動頻率，而是即將產生爆震的一個臨界頻率范圍）。發動機電腦獲得這個信號后，就誤認為在當時的點火提前角下即將產生爆震，于是發動機電腦就給點火系統一個信號，讓點火系統推遲點火提前角，有些車型還同時給廢氣在循環閥一個信號，令其開度增大，增加廢氣流量，減小產生爆震的傾向，其結果是使發動機動力不足，加速發悶。在很多的故障實例中，看似電控部分的故障，但其根源卻是由于機械方面的原因產生的，我們只有機電全面考慮，綜合分析，才能準確的找到故障點，減少誤判