1. 掌握气缸气密性的检测方法。
2. 了解气缸气密性的检测后对发动机性能分析。
中职班:12 高职班:12
1. 导入新课。
2. 检查讲评学生完成导读工作页情况。
3. 对照发动机实物,进行气密性作业示范。
4. 组织学生对发动机进行气密性作业实习。
5. 巡回指导学生实习。
6. 结合实际操作步骤及影像资料,进行理论讲解。
7. 组织学生“拓展问题”讨论。
8. 本任务学习测试。
9. 测试结束后,组织学生填写活动评价表。
10. 小结学生学习情况。
轿车1台、发动机台架2台、气缸压力表6个、歧管压力表6个、本任务学习测试资料。
某汽修厂李师傅接到一张“丰田发动机不能起动维修工时单”后,叫徒弟先去检测下,徒弟检查了发动机电路和油路都没问题,师傅问他怎么不动,他说应该是机械的问题,需要把发动机解体来看看哪里有问题。师傅说故障点没有找出来不能盲目解体,先拿几个仪表来告诉你不解体发动机的检查方法,然后对照车给他讲了许多。你想知道师傅给徒弟讲些什么吗?不妨看看下面就知道了。
气缸密封性与气缸体、气缸盖、气缸垫、活塞、活塞环和进排气门等零件的技术状况有关。在发动机使用过程中,由于这些零件磨损、烧蚀、结焦或积炭,导致气缸密封性下降,使发动机功率下降,燃油消耗率增加,使用寿命大大缩短。气缸密封性是表征发动机技术状况的重要参数。
在不解体的条件下,检测气缸密封性的常用方法有:
测量气缸压缩压力;测量曲轴箱窜气量;测量气缸漏气量或气缸漏气率;测量进气管负压等。
说明
在就车检测时,只要进行其中的一项或两项,就能确定气缸密封性的好坏。
气缸密封性的参数有:缸压、漏气率、进气管真空度。
通过检测活塞到达压缩终了上止点时气缸压缩压力的大小可以表明气缸的密封性。
由于用气缸压力表检测气缸压缩压力(以下简称气缸压力)具有价格低廉、仪表轻巧、实用性强和检测方便等优点,因而在汽车维修企业中应用十分广泛。
1. 拆下空气滤清器
发动机正常运转,使水温达75℃以上。停机后,拆下空气滤清器。
提示:实际上有的发动机不能起动,则不用预热。
●拆下空气滤清器目的?
A 天气冷
B 减少气阻
C 增大气阻
选择( )
2. 用压缩空气吹灰尘和脏物
用压缩空气吹净火花塞或喷油器周围的灰尘和脏物(可先拧松一二圈)。
注意:不要将脏物吹到眼睛里。
●用压缩空气吹净火花塞或喷油器周围的灰尘和脏物的目的?
A 发动机太脏
B 防止脏物进气缸
C 给发动机降温
选择( )
3. 卸下全部火花塞或喷油器
然后卸下全部火花塞或喷油器,并按气缸次序放置。
●为什么要卸下全部火花塞或喷油器,并按气缸次序放置?
4. 断低压电
对于汽油发动机,还应把分电器中央电极高压线拔下并可靠搭铁(或将低压电路断开)。
●为什么要把分电器中央电极高压线拔下并可靠搭铁?
A 防止汽车耗电
B 汽车搭铁不良
C 防止电击和着火
选择( )
5. 把气缸压力表的橡胶接头插在被测缸的火花塞孔内
然后把气缸压力表的橡胶接头插在被测缸的火花塞孔内,扶正压紧。
提示:一定要压紧,否则很容易漏气,用螺纹接头更好。
●检测柴油机气缸压力时,应使用什么样接头的气缸压力表?
A 橡胶接头
B 螺纹接头
C 不用接头
选择( )
6. 将节气门置于全开位置
将节气门和阻风门置于全开位置。
●将节气门和阻风门置于全开位置的目的?
A 为了更好地起动
B 增大进气量
C 增大排气量
选择( )
7. 用起动机转动曲轴
用起动机转动曲轴3~5s (不少于四个压缩行程)。
注意:待压力表头指针指示并保持最大压力后停止转动(但每次不要超过15s)。
●压力表头指针指示并保持不到最大压力原因?
A 起动机问题
B 气缸漏气
C 压力表漏气
选择( )
8. 取下气缸压力表,记下读数
取下气缸压力表,记下读数,按下单向阀使压力表指针回零。
按上述方法依次测量各缸,每缸测量次数不少于两次。
●为什么按下单向阀使压力表指针不能回零?
9. 气缸压力诊断参数结果分析
如果测得结果高于原设计规定,并不一定是气缸密封性好,可能是燃烧室内积炭过多、气缸衬垫过薄或缸体与缸盖结合平面经多次修理加工过甚造成。(导致燃烧室容积减小,使压缩比增大,从而提高了气缸压缩压力)
如果测得结果低于原设计规定,可向该缸火花塞或喷油器孔内注入适量(20~30ml)机油,然后用气缸压力表重测气缸压力并记录。
如果:
①第二次测出的压力比第一次高,接近标准压力,表明是气缸、活塞环、活塞磨损过大或活塞环对口、卡死、断裂及缸壁拉伤等原因造成气缸不密封。
②第二次测出的压力与第一次略同,即仍比标准压力低,表明是进、排气门或气缸衬垫不密封。
③两次检测结果均表明某相邻两缸压力都相当低,说明是两缸相邻处的气缸衬垫烧损窜气。
进气管负压(也称真空度)是进气管内的压力与大气压力的差值,发动机进气管负压的大小随气缸活塞组零件的磨损而变化,并与气门组零件的技术状况、进气管的密封性以及点火系和供油系的调整有关。因此,检测进气管负压,可以用来诊断发动机多种故障。
进气管真空度的检测是一项综合性很强的检测,能测的项目很多,而且检测时无需拆下火花塞等机件,是最重要、最实用和最快速的测试方法之一。但是进气管真空度的检测也有不足之处,它往往不能指出故障的确切部位。比如,真空表能指示出气门有故障,然而不能指示哪一个有故障,此情况只能再借助于测气缸压力或测气缸漏气量(率)的方法才能确诊。
1. 发动机预热
启动发动机,使发动机达到正常工作温度。
提示:着车前要检查发动机的燃润、冷却、电器系统及外观状况。
●发动机达到正常的工作温度是多少?
A 60℃
B 80℃
C 100℃
选择( )
2. 安装真空表
关闭发动机,将真空表用软管同发动机进气歧管测压孔接头相连接。
注意:连接处不能有漏气。
●真空度表的量程为多少?
A 0~100Pa
B 0~100kPa
C 0~1000kPa
选择( )
3. 读取真空表上的示值
使变速器处于空挡位置,起动发动机,在怠速、加速、减速等各种工况下观察真空表示值,并据以判断发动机工作状况,确定故障发生部位及原因,并予排除。
●正常发动机在怠速、加速、减速等各种工况下真空表示值是多少?
4. 读取真空表上的示值并分析发动机的故障
单位面积上受到的压力叫做压强。
公式:P=F/S
压强是表示压力作用效果(形变效果)的物理量。
在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕(这是为了纪念法国科学家帕斯卡Blaise pascal而命名的),即牛顿/平方米。
压强的常用单位有千帕、千克力/平方厘米、托。一般以英文字母「p」表示。
空气受到重力作用,而且空气具有流动性,因此空气内部向各个方向都有压强,这个压强就叫大气压强。
标准大气压:在标准大气条件下海平面的气压,其值为101.325kPa,是压强的单位,记作atm。化学中曾一度将标准压力(STP)定义为101.325kPa(1atm),但1982年起IUPAC将“标准压力”重新定义为100kPa。
1标准大气压=760mm汞柱=76cm汞柱=1.01325×10 5 Pa=10.336m水柱。
1标准大气压=101325 N/m 2 。(在计算中通常为 1标准大气压=1.01×10 5 N/m 2 )。
1atm=0.1MPa=100kPa=1bar=10m水柱 =14.5PSI=1kg/cm 2 ;
1磅/英寸 2 (psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米 2 (kg/cm 2 )=0.0689巴(bar)=0.068大气压(atm)
1cm汞柱≈1.33kPa
1mmHg≈133Pa
1GPa=1000Mpa
1MPa=1000000pa
真空度:节气门后的真空度。
ΔPx=P 0 -Px
Px——进气管的绝对压力,压力低真空度大。
P 0 ——大气压力
影响真空度的因素:
(1)节气门后的所有管路漏气,真空度变小,大约在50kPa以下。
(2)点火角不正确影响真空度。过晚:大约在47~57kPa之间轻摆,过早:大摆。
(3)混合气过浓:在44~57kPa之间缓慢摆动;
过稀:大于过浓,在40kPa左右摆幅大。
(4)气缸密封、活塞环漏,快开节气门为0。
(5)气门不严,在50kPa左右。
一般分析数值
怠速正常值:
60~70kPa
在怠速的工况下,突然把油门打到最大,然后稳定到4000转;在突然瞬间,真空表指针向0刻度上大幅摆动,然后稳定在50多kPa左右;在发动机2000转的稳定工况下,突然将油门关闭;在突然瞬间,真空表指针向真空83kPa刻度上大幅摆动,然后稳定在60~70kPa。
用起动电流或起动电压降式气缸压力测试仪检测。
起动机带动发动机曲轴所需的转矩是起动机电流的函数,并与气缸压力成正比。发动机起动时的阻力矩,主要是由曲柄连杆机构产生的摩擦力矩和各缸压缩行程受压空气的反力矩两部分组成的。前者可认为是常数,而后者是随各缸气缸压力变化的。
原理:起动转矩M与起动电流成正比,电流与缸内压力成正比。起动转矩需克服机械摩擦阻力、惯性力、压缩压力。
用压力传感器式气缸压力测试仪检测。
用这种测试仪检测气缸压力时,须先拆下被测缸的火花塞,旋上仪器配置的压力传感器,用起动机转动曲轴3~5s,由传感器取出气缸的压力信号,经放大后送入A/D转换器进行模数转换,再送入显示装置即可获得气缸压力。
用电感放电式气缸压力测试仪检测。
这是一种通过检测点火二次电感放电电压来确定气缸压力的仪器,仅适用于汽油机。
说明:使用以上几种测试仪检测气缸压力时,发动机不应着火工作。汽油机可拔下分电器中央高压线并搭铁或按测试仪要求处理,柴油机可旋松喷油器高压油管接头断油,即可达到目的。
检测曲轴箱窜气量,也是检测气缸密封性的方法之一。特别是在发动机不解体的情况下,使用该方法诊断气缸活塞摩擦副的工作状况具有明显的作用。曲轴箱窜气量的检测仪器见右图。
曲轴箱窜气量的检测步骤:
(1)打开电源开关,按仪器使用说明书的要求对检测仪进行预调。
1—指示表;2—样头接口;3—电源插口;4—标准气体吸入口;5—开关;6—转速传感接口
曲轴箱窜气量的检测仪器
(2)密封曲轴箱,即堵塞机油尺口、曲轴箱通风进出口等,将取样头插入机油加注口内。
(3)起动发动机,待其运转平稳后,仪表箱仪表的指示值即为发动机曲轴箱在该转速下的窜气量。
说明:曲轴箱窜气量除与发动机气缸活塞组技术状况有关外,还与发动机转速和负荷有关。因此在检测时,发动机应加载,节气门全开(或柴油机最大供油量),在最大转矩转速(此时窜气量达最大值)下测试。发动机加载可在底盘测功机上实现。测功机的加载装置可方便地通过滚筒对发动机进行加载,以实现发动机在全负荷工况下从最大转矩转速至额定转速的任一转速下运转,因此,可用曲轴箱窜气量检测仪检测出各种工况下曲轴箱的窜气量。
对曲轴箱窜气量还没有制定出统一的国家诊断标准,有些维修企业自用的企业标准一般是根据具体车型逐渐积累资料制定的。由于曲轴箱窜气量还与缸径大小和缸数多少有关,很难把众多车型统一在一个诊断参数标准内。有些国家以单缸平均窜气量作为诊断参数。
综合国内外情况,单缸平均窜气量值可参考以下标准:
汽油机:新机2~4L/min,达到16~22L/min时需大修;
柴油机:新机3~8L/min,达到18~28L/min时需大修。
曲轴箱窜气量大,一般是气缸、活塞、活塞环磨损量大,使各部分间隙大;活塞环对口、结胶、积碳、失去弹性、断裂及缸壁拉伤等原因造成,应结合使用、维修和配件质量等情况来进行深入诊断。
气缸的密封性可用检测气缸漏气量的方法进行评价。检测气缸漏气量时,发动机不运转,活塞处在压缩终了上止点位置,从火花塞孔处通入一定压力的压缩空气,通过测量气缸内压力的变化情况,来表征整个气缸组的密封性,即不仅表征气缸活塞摩擦副,还表征进排气门、气缸衬垫、气缸盖及气缸的密封性。该方法仅适用于对汽油机的检测。
气缸漏气量检测仪结构如图所示。该仪器由调压阀、进气压力表、测量表、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴等组成,此外还须配备外部气源、指示活塞位置的指针和活塞定位盘。
外部气源的压力相当于气缸压缩压力,一般为600~900kPa。压缩空气按箭头方向进入气缸漏气量检测仪,其压力由进气压力表2显示。
气缸漏气量检测仪
1—调压阀 2—进气压力表 3—测量表 4—橡胶软管5—快换接头 6—充气嘴 7—校正孔板
随后,它经由调压阀、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴进入气缸,气缸内的压力变化情况由测量表3显示。
检测方法:活塞在上止点从燃烧室通入接近于缸压的空气,压力由进气压力表读出(气源压力)。测量表调到0.4MPa(P 1 ),漏气时0.4MPa下降到某一值(P 2 )。
气缸漏气量的检测步骤:
(1)发动机预热到正常工作温度,拧下所有火花塞,装上充气嘴。
(2)将仪器接上气源,在仪器出气口完全密封的情况下,通过调节调压阀,使测量表的指针指在392kPa位置上。
(3)卸下分电器盖和分火头,装上指针和活塞定位盘。
(4)摇转曲轴,先使第1缸活塞处于压缩终了上止点位置,然后转动活塞定位盘,使刻度“1”对正指针。变速器挂低速挡,拉紧驻车制动器,以保证压缩空气进入气缸后,不会推动活塞下移。
(5)把1缸充气嘴接上快速接头,向l缸充气,测量表上的读数,便反映了该缸的密封性。在充气的同时,可以从进气口、排气消声器口、散热器加水口和加机油口等处,察听是否有漏气声,以便找出故障部位。
(6)摇转曲轴,使指针对正活塞定位盘下一缸的刻度线,按以上方法检测下一缸漏气量。
(7)按以上方法和点火次序,检测其他各缸的漏气量。为使数据可靠,各缸应重复测量一次。
漏气量测出后的分析: 许用值:大于0.25
排气有漏气声:排气门漏
进气管有漏气声:进气门漏
水箱盖有气泡:缸垫坏
加机油口漏气声:活塞或环坏
无论在使用的仪器、检测的方法上,还是在判断故障的方法上,与气缸漏气量的检测是基本一致的,只不过气缸漏气量检测仪的测量表标定单位为kPa或MPa,而气缸漏气率测量表的标定单位为百分数。
一般说来,当气缸漏气率达30%~40%时,如果能确认进排气门、气缸衬垫、气缸盖和气缸套等是密封的(可从各泄漏处有无漏气或迹象确认),则说明气缸活塞摩擦副的磨损临近极限值,已到了需换环或镗磨缸的程度。
说起电喷汽车,也许一个外行人也能说出一两条它的优点,诸如节能、环保等等。但是随着电喷车在我国的普及,一些其特有的故障也随之而来,最典型的就是积炭现象。
积炭可以分气门、燃烧室积炭和进气管积炭两种。
1. 气门、燃烧室积炭
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炭。如果发动机烧机油,或是加注的汽油质量低劣杂质较多,那么气门积炭就更严重且形成的速度也更快。由于积炭的结构类似海绵,当气门形成积炭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,出现起动困难、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。如果再严重会造成气门封闭不严,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。此时气门与活塞会产生运动干涉,最终损坏发动机。
2. 进气管积炭
由于整台发动机各个活塞的工作并不是同步的,当熄灭发动机时,有些汽缸的进气门不能完全关闭,一些未燃烧的燃油不断蒸发氧化,会在进气管中尤其是节气门后方产生一些较软的黑色积炭。一方面这些积炭会使进气管的管壁变粗糙,进气会在这些粗糙的地方产生旋涡,影响进气效果及混合气的质量。另一方面,这些积炭还会阻塞怠速通道使怠速控制装置卡滞或超出其调节范围,这样一来会造成怠速低、怠速发抖、各种附属装置的提速均失灵、收油灭车、尾气超标、费油等现象。
如果在驾驶中遇到提速慢、急加油回火、冷起动困难的现象,那么车的气门很有可能已经积炭了。发现怠速低而且怠速时车发抖,踩下油门时发卡,换电瓶后无怠速,那么车的进气管已经积炭很严重了。有了以上现象就应该及时去专业维修店检查一下车子了。
在汽车维修中,对于进气管积炭的诊断是很简单的,只要把节气门拆下就可以很清楚地看到积炭的程度。但是对于气门积炭的诊断一向是个难题,一般来说在专业的维修店里有三种诊断方法。
解体法:也就是把发动机拆开,检查是否有积炭产生。这样很直观,但是耗时耗力,而且不管什么部件每拆装一次都会或多或少影响其性能,减短其使用寿命。
内窥镜检查:把火花塞或喷油嘴拆下,用内窥镜来观察气门积炭的程度。这种方法很方便,但是内窥镜的成本非同小可,而且其在维修中的用处不是很广,因此不是所有的维修企业都配备了该设备。
观察反馈电压变化:用诊断电脑来读取氧传感器反馈电压的变化,以此间接检测积炭的存在。一般来说正常的氧传感器反馈电压都是在0.3~0.7V之间波动,而且应该在10秒钟之内有8次极大值和极小值的交替变化。一旦气门产生了积炭,氧传感器的反馈电压波动会变大,比如由原来的0.3~0.7V变成0.1~0.9V。而且这个电压的中心值会变大,同时变化的频率会减缓。用诊断电脑读取氧传感器反馈电压变化的方法省时省力,可是如果车本身的控制系统有故障,就不能很准确地作为判断依据,还会误导没有经验人员的故障诊断思路。再有就是这种方法只能针对闭环电喷的汽车使用,因为只有闭环控制的系统才配备氧传感器。
下面介绍几个减少和预防积炭产生的方法。
第一,加注高质量的汽油。
汽油中的蜡和胶质等不纯物是形成积炭的主要成分,所以清洁度高的汽油形成积炭的趋势就弱一些。不幸的是,目前我国的汽油质量与发达国家相比还较低,只能因陋就简。大家要注意高标号并不等于高质量,也就是说97号的油并不一定比93号的杂质就少,标号只代表油的辛烷值,并不能代表品质和清洁程度。
一些车主为了保证汽油的清洁度,会采用在汽油里添加汽油清洁剂的做法。这样可有效地防止在金属表面形成积炭结层,并能逐渐活化原有的积炭颗粒而慢慢去除,从而保护发动机免受伤害。不过汽油清洁剂的添加一定要慎重,如果加入了伪劣的产品,会得到相反的效果。
第二,不要长时间怠速行驶。
怠速时间长,发动机达到正常温度的时间也就变长,汽油被喷到气门背面后蒸发的速度就慢,积炭也由此而生。同时经常怠速行驶,进入发动机的空气流量也就小,这样对积炭的冲刷作用变得也很弱,会促进积炭的沉积。
第三,多跑高速,尽量提高手挡车的换挡转速。
多跑高速的目的就是要利用气流对进气道的冲刷作用来预防产生积炭。另外,提高换挡的转速也与多跑高速有着异曲同工之妙,把原来在转速2000转时换挡变成2500转时换挡,不但可以有效预防积炭生成,还可以提高汽车的动力性,也避免了换挡转速过低带来的爆振,保护发动机。
第四,注意灭车时机。
对于装有涡轮增压器的汽车,在高速行驶或是爬坡后不要马上灭车,在怠速运转10分钟后再灭车,因为装有涡轮增压器的汽车其形成积炭的速度比一般自然吸气式的汽车要快数倍。
由于受城市的路况、人们的生活节奏以及我国燃油市场条件等因素的影响,以上避免积炭产生的方法有可能不太容易实现。那么建议有车族在常规保养都满足的条件下每2万至4万公里时做一下进气系统的免拆清洗,也就是在发动机不解体的前提下用专用设备专用方法对车辆的进气道、气门、油路等容易形成积炭的部位进行清积炭的操作。这样能有效减少积炭对发动机性能的影响,使汽车的“心脏”保持在最佳的状态。
(评价内容与实际比对,能做到的根据程度在相应等级栏中打√ 号。)
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