学习领域4 现代汽车发动机机械系统
【学习情景描述】
客户将一辆奥迪汽车开到维修服务站，车主反映发动机在工作的时候汽缸盖有“嗒嗒”的异响，高转速时尤为明显。初步诊断其异响源在汽缸上部，声音坚实有力，汽缸盖有振动，判断气门间隙不当。
【学习目标描述】
1.能够通过车载电脑、车主手册、维修手册、厂家技术资料正确查询指定车辆相关技术档案，并记录相关信息。
2.熟悉发动机配气机构维修工作流程，能够制订可行性维修工艺和验收方案。
3.正确使用发动机配气正时检测仪器，拆装检测发动机配气机构，正确使用拆装调整工具。
4.能够正确分析检测并根据检测数据制订发动机配气正时的维修标准。
5.正确拆卸发动机正时皮带或链条，调整配气正时。
6.正确选用或研磨气门等相关配气机构组件。
7.能够对发动机配气机构进行分解、检测、组装并验收工作质量。
【学习内容描述】
1.发动机机械系统常见故障及维修技术标准。
2.配气机构的检修及技术指标。
3.发动机机械异响的判断及维修方案编制。
【学习条件】
1.丰田8A发动机10台。
2.拆装工具10套。
3.丰田8A发动机挂图10套。
4.可运行的丰田发动机台架6台。
5.供拆卸的其他发动机10台。
任务4.1 汽车发动机机械系统检修项目实施
4.1.1 曲柄连杆机构的检修
（1）曲轴的检修
为便于讲述维修过程，本书以AJR发动机为例分析。曲轴的修理尺寸和相关间隙值分别见表4.1和表4.2。
表4.1 曲轴的修理尺寸
表4.2 曲轴间隙
（2）活塞与连杆的检修
活塞与连杆的结构图如图4.1所示。
1）活塞环的检修
活塞环拆装及检查时应注意以下项目：
①相邻两活塞环的开口必须错位120°。
②必须用活塞环钳拆装活塞环。
③活塞环上“TOP”（向上）标记必须朝向活塞顶部。
④检查开口间隙。如图4.2，将活塞环沿汽缸垂直向下推至离汽缸顶约15mm处，测量开口间隙值。开口间隙见表4.3。
⑤检查活塞环边间隙。如图4.3，检查活塞环边间隙前，要清洗活塞环槽。活塞环边间隙见表4.4。
⑥活塞允许装用两件或3件组合式油环。
表4.3 活塞环开口间隙表
图4.1 活塞与连杆的结构图
1—活塞环；2—活塞；3—连杆；4—连杆盖；5—螺母（30N•m+1/4圈）；
6—泄压阀（27N•m），开启压力为250～320kPa；7—机油喷油嘴；8—连杆轴瓦；
9—缸体；10—连杆螺栓；11—活塞销卡环；12—活塞销；13—螺钉
表4.4 活塞环边间隙/mm
2）活塞的检修
①检查活塞时需测量活塞尺寸。如图4.4所示，检测部位距离裙部下缘约10mm，并与活塞销轴线成90°，要求与公称尺寸的最大偏差为0.04mm。活塞的尺寸如表4.5所示。
图4.2 活塞环开口间隙检查
图4.3 检查活塞环边间隙
②检查汽缸尺寸。如图4.5所示，使用量程为50～100mm的内径千分表检测，沿A，B两个方向分别测量3点，要求与公称尺寸最大偏差为0.10mm。汽缸的尺寸见表4.5。
图4.4 测量活塞尺寸
图4.5 汽缸尺寸检查
③标记活塞的安装位置和汽缸号，以免混淆。
④安装时活塞顶部箭头应指向带轮。
表4.5 活塞和汽缸尺寸/mm
3）连杆的检修
在拆装和检查连杆时，应注意以下事项：
①必须成套更换连杆。
②为了避免搞混，应标出连杆所对应的汽缸标记B。
③连杆安装时安装位置标记A应指向带轮。
④注意不要堵塞带有润滑活塞销的机油孔。
⑤连杆螺母每次拆卸后均应更换，安装时在螺纹和支撑面应涂上机油。
4）连杆轴瓦的检修
在拆装和检查连杆轴瓦时，应注意以下事项：
①注意轴瓦安装位置。
②用过的轴瓦不能互换。
③注意轴瓦定位凸起位置，不要装错。
④新轴瓦轴向间隙为0.05～0.31mm，磨损极限为0.37mm。
⑤新轴瓦径向间隙为0.01～0.06mm，磨损极限为0.12mm。检查前须用30N•m的力矩拧紧连杆螺母，用塑料厚薄规进行检测，测量时不得转动曲轴。
5）活塞销的检修
使用专用工具VW222a拆装活塞销。如果拆装困难，可将活塞加热到60℃。
（3）汽缸盖的检修
1）汽缸盖检修的注意事项
①进行汽缸盖修理时，必须更换相关的密封件、衬垫、自锁螺母及有规定拧紧力矩的螺栓。
②安装带有凸轮轴的缸盖时，必须用机油润滑挺柱与凸轮的接触面。
③汽缸塑料保护套必须在安装气门前才可拆掉。
④安装新缸盖或汽缸盖衬垫时，必须放空旧冷却液，然后加注新冷却液。
⑤气门座之间或气门座镶圈与火花塞螺纹之间有裂纹的汽缸盖，若裂纹最宽不超过3mm或火花塞头部螺纹开裂不超过4圈，则仍可使用，不会影响使用寿命。
2）汽缸盖的检查
①如图4.6所示，用带刃口的直尺或厚薄规测量汽缸盖若干点，最大允许变形为0.1mm。
②如图4.7所示，汽缸盖修整（刮削）尺寸不得超过最小尺寸a，最小尺寸a=139.25mm。
图4.6 汽缸盖的检查
图4.7 汽缸盖的修整
3）汽缸盖的安装
安装汽缸盖时，必须更换缸盖螺栓、密封件、衬垫、自锁螺母及有规定拧紧力矩的螺栓。若经过修理，须仔细清除掉残留在缸体及缸盖上的衬垫，确保表面无划痕或擦伤。仔细清除掉残余研磨材料、金属粒屑和布片，汽缸垫必须小心轻放。汽缸体上的缸盖螺栓盲孔内不得有残留机油或冷却液。
①安装汽缸盖前，必须将曲轴和凸轮轴转到1缸上止点位置。将汽缸垫安放到位，注意缸体定位销位置（见图4.8箭头所指），进气侧必须能看见备件号。
图4.8 汽缸体定位销
②将汽缸盖安放到位，插入汽缸盖螺栓，用手拧紧。按如图4.9所示的顺序，分两步拧紧汽缸盖螺栓，第一次为60N•m，第二次用刚性扳手再拧1/2圈（允许分两次拧1/2圈）。
图4.9 缸盖螺栓拧紧顺序
③安装正时带（调整配气正时）。安装汽缸盖罩、多楔带及张紧装置。
4.1.2 配气机构的检查与调整
（1）气门间隙的检查与调整
为了消除气门及其传动件因热胀冷缩引起的发动机工作过程中的漏气，从而造成发动机功率下降，启动困难等现象，在发动机冷态装配时，需预留一定用以补偿气门受热后的膨胀量的间隙，称为气门间隙。
1）气门间隙的检查与调整
气门间隙的大小直接影响发动机的配气相位，从而影响发动机的工作性能。当配气机构的零件发生变化时，气门间隙的大小会随之发生变化，使发动机的工作性能变差。气门间隙的调整方法有逐缸调整法和两次调整法。
①逐缸调整法
A.正确识别发动机的前后端和第1缸。
B.调整前弄清发动机工作顺序和气门排列，并用规定力矩拧紧摇臂轴支座的螺母。
C.正确观察气门的动作状态并通过维修手册或技术资料掌握气门间隙的大小。
D.按照下述方法找到第1缸的压缩上止点：
a.拆下气门罩盖，转动飞轮，观察第1缸进、排气门的动作，对正第1、第6缸上止点的记号。
b.根据配气相位找准第1缸压缩上止点。当发动机上没有1缸上止点记号时，可根据配气相位，结合进、排气门的动作找准第1缸压缩上止点。当排气门关闭、进气门打开又完全关闭后，使飞轮上的圆柱（上止点记号）与飞轮壳上的刻线对齐。此时，第1缸进、排气门处于完全关闭状态，第6缸进、排气门约处于打开状态。
E.选择0.20～0.25mm厚度的厚薄规分别插入第1缸进、排气门摇臂与气门杆之间，检查气门间隙是否符合技术要求。
F.分别调整第1缸进、排气门气门间隙（见图4.10）。打开锁紧螺母，将标准厚薄规插入摇臂与气门杆之间，一边用一字螺丝刀旋动气门间隙调整螺钉，一边来回拉动厚薄规，直到感到稍有阻力即可。
图4.10 气门间隙的调整
G.拧紧锁紧螺母，复查间隙。拧入气门间隙调整螺钉，气门间隙变小；反之，气门间隙变大。拧紧锁紧螺母时，必须用一字螺丝刀固定气门间隙调整螺钉，以防调整螺钉跟转而改变气门间隙。当拧紧锁紧螺母后，必须复查气门间隙，若不符合技术要求，应重新调整。
H.按照点火顺序，将曲轴每转120°，依次检查调整第5、第3、第6、第2、第4缸进、排气气门间隙。
②两次调整法
a.找到第1缸的压缩上止点，方法同逐缸调整法中找第1缸压缩上止点方法一致。
b.按照“双排不进”的原则，调整一半气门的气门间隙。即调整第1缸的进、排气门，第3、第5缸的排气门，第6缸不调整，第2、第4缸的排气门。
c.将曲轴转动1周，调整余下所有气门的气门间隙。即第1缸不调整，调整第3、第5缸的进气门，第6缸的进、排气门，第2、第4缸的排气门。
2）气门的检修
①气门杆磨损的检修
气门杆磨损用外径千分尺测量（见图4.11），在气门杆磨损最大的部位和气门杆尾端未磨损部位进行对比测量，测得的磨损量不得超过0.04mm，桑塔纳发动机气门杆磨损最大不得超过0.05mm，否则应更换。
图4.11 检测气门杆
②气门杆端面磨损的检修
将气门放置在两V形块上，用百分表检查其端面，百分表指针摆差小于0.03mm，否则可用气门光磨机修磨，将气门杆端面磨平。
③气门工作面磨损的检修
检查气门工作面的磨损，主要是观察气门工作面是否有疲劳层引起的点蚀、擦伤引起的刻痕和较大的斑痕、烧蚀和偏磨引起的凹陷。气门工作面的修理工作主要在气门光磨机上进行。气门工作面修理尺寸如图4.12所示。
图4.12 气门工作面尺寸检测
3）气门杆弯曲的检修
按照如图4.13所示的方法，用百分表测量气门杆的弯曲变形。其操作方法如下：
①将气门置于两平行放置的V形块上，用支撑钉顶住气门两端面。
②将百分表触头抵在气门杆中间，转动气门杆1圈，百分表所示最大与最小读数之差，即为气门杆的弯曲度。
③将百分表触头抵住气门头平面，转动气门1圈，百分表最大与最小读数之差，即为气门头部摆差。
④若弯曲度超过0.03mm，摆差超过0.05mm，应予以冷压校直。
4）气门导管的检修
①气门杆与导管配合间隙的检查
a.按如图4.14所示，装配气门杆与气门导管，并安装百分表。同时，将气门升高15mm左右。
b.将百分表触头抵在头部过缘，然后左右摆动气门，百分表指针摆动读数的一半即为被测气门杆与导管的配合间隙。若该值超过使用极限，应更换气门或气门导管。表4.6为气门杆与气门导管配合间隙的使用极限，超过极限应更换。
图4.13 气门杆的弯曲变形检查
图4.14 气门杆与导管配合间隙的检查
表4.6 气门杆与气门导管配合间隙的使用极限
②气门杆与气门导管配合间隙的测量方法
根据厂家给出的技术规范，计算气门导管与气门杆之间间隙的方法有很多种。本书介绍两种常用的方法如下：
A.测量直径差值法
分别测量出气门杆的直径和气门导管的内径，然后用气门导管内径的最大测量值减去气门杆直径的最小测量值，其差值就是气门导管与气门杆之间的间隙。
注意：
a.气门杆的直径应该在其顶部、磨损处的底部和中间部位分别进行测量。
b.气门导管的内径应该在其顶部、底部和中间部位分别进行测量。
c.如果间隙过大，将所测的气门杆直径、气门导管内径和标准值进行比较，找出发生磨损的零件。
B.千分表测量偏差值
将气门放入气门导管，使气门与气门座保持规定的距离，沿着缸盖的横向（与摇臂平行）摇动气门，并用千分表测量偏差值。
注意：
a.根据厂家技术规范的要求，应在气门杆顶端或气门头部测量该偏差。
b.如果偏差过大，则应测出气门杆的直径和气门导管的内径，并与标准值进行比较，找出发生磨损的零件。
③气门导管及气门杆的维修方法
气门导管发生磨损通常采用以下方法进行维修：
a.用铰孔的方法增大气门导管的内径，并选用气门杆直径更大的气门。
b.用专用的滚花刀对气门导管进行滚花，使气门导管回到规定尺寸，仍然用原来的气门。
c.用铰孔的方法增大气门导管的内径，然后安装一个薄壁套筒，并将孔径钻至标准值。这是发动机修理厂最常用的方法。
d.如果用的是嵌入式气门导管，则应更换气门导管。
由于各个制造厂家技术规范的差异，一般而言，先在冷态下将旧的气门导管压出，然后将缸盖均匀地加热到80～100℃，此时将新的气门导管镶进缸盖。
如果新的气门导管没有法兰座，在镶嵌气门导管时还要用到专用的分割工具。从而保证气门导管相对缸盖的伸出量能够达到标准值。
部分厂家只提供外径更大的替换气门导管。这就意味着在镶嵌新的气门导管之前，应先对缸盖进行扩孔加工。
有些维修手册建议对气门导管的顶部进行倒角，使得气门导管不干涉气门杆油封。即便气门杆油封之后发生失效，该倒角也将阻止机油在气门杆或气门导管附近聚积，从而减少机油随进气冲程进入燃烧室。
5）气门弹簧的检查与选配
检视法观察洗净的气门弹簧外表有无变形、裂纹、夹层、折叠、锈蚀、擦痕等缺陷，如有则应更换。
①检查气门弹簧的自由长度
A.新旧对比法。将一标准弹簧与被测弹簧置于同一平板上，比较其长度是否一致，如不一致，则应更换。
B.游标卡尺测量法。如图4.15所示，如不符合规定尺寸，应予以更换。一般自由长度的缩短量不得超过3mm。
②检查弹簧弹力
用弹簧检测仪测量气门弹簧在自由长度上和在压力负荷下的弹簧张力，如图4.16所示。测出的弹力应符合规定，若超限应更换。一般弹力减弱量不得超过原规定的1/10。
图4.15 气门弹簧自由长度检查
图4.16 气门弹簧张力测试
③检查气门弹簧的弯曲和扭曲变形
检查气门弹簧的弯曲和扭曲变形，可将其放在平板上以90°角尺检查其垂直度，一般垂直度误差在1.60～2.00mm，如图4.17所示。
6）检查凸轮轴轴向间隙
测量前，拆下液压挺柱并安装好l号和5号轴承盖，用百分表检查凸轮轴轴向间隙，如图4.18所示。凸轮轴轴向间隙磨损极限不得超过0.15mm。
图4.17 气门弹簧变形的检查
图4.18 检查凸轮轴轴向间隙
7）挺柱的检修
①机械式挺柱检修
机械挺柱的检修通常包括以下检修项目：
a.表面过亮。表征过热或不规则的机油变化。
b.外部磨损。外部磨损包括在缸体里运行的表面、推杆座和在凸轮上运动的推杆底端。对有一定锥度的凸轮，其中心应稍高（凸起）——用直尺检查。如果与凸轮接触的表面出现黑色凹点，则应更换挺柱。这说明硬质表面已经被磨破。
c.滚轮挺柱。除了上面的检查以外，应特别注意滚轮和滚针轴承。
②液压挺柱的检修
液压挺柱可以自动补偿气门、挺柱和凸轮之间的间隙。液压挺柱需进行以下检验：
A.检查挺柱顶平面磨损情况，若磨损严重或出现沟槽，需进行更换。
B.检查液压挺柱的密封性。液压挺柱密封性要求为柱塞和油缸密封的配合间隙不超过0.005mm。其密封性检查方法如下：
a.先将液压挺柱浸泡在机油中，推拉柱塞若干次，排除内腔中的空气。
b.滑降时间测定。将排净空气的挺柱放在试验台上，在柱塞上施加196N•m的压力，柱塞下滑2mm左右后，测量其1mm滑降时间。
c.在20℃时，其标准值应大于65s/cm，如低于规定值，应整套更换，不能进行维修。
C.除了检查其接触表面以外，应拆下挺柱，并将内部所有零件清洗干净之后进行检查，重新装配以后应进行泄漏检查。
D.液压挺柱异常噪声检查。启动时液压挺柱的异常噪声是正常的，启动发动机使其运转直到冷却液温度达到80℃，将发动机转速提高到2500r/min，如果液压挺柱产生的声响还很大，按照以下步骤检查：
a.拆卸气门罩盖。
b.按照顺时针方向转动曲轴，直到待检查的液压挺柱的凸轮朝上为止。
c.测量凸轮轴与液压挺柱之间的间隙，如图4.19所示。如果间隙大于0.2mm，则需更换液压挺柱。
8）气门挺杆的检修
对于凸轮轴下置式发动机，常采用的是气门挺杆。
气门挺杆易产生弯曲，测量方法如图4.20所示。测量其直线度误差不大于0.30mm。若超过规定值，应进行冷压校直。杆身表面应光滑、平直，不得有锈蚀及裂纹现象；挺杆下端凸球面半径应符合规定。
图4.19 测量凸轮与液压挺柱的间隙
图4.20 气门挺杆弯曲的检查
9）摇臂及摇臂轴的检修
①摇臂的检修
A.摇臂的检查：
摇臂的磨损有3处，如图4.21所示的箭头所指。
a.用分球形内径量表检测摇臂轴孔的磨损，有无过度损坏的痕迹，油孔是否有堵塞现象。
b.检查摇臂长端与气门杆端部接触有无缺口、凹陷、沟槽、麻点、划痕和磨损。
c.检查摇臂短臂调整螺钉球头一端的损伤和磨损。
B.摇臂的修整
a.摇臂轴孔的磨损若超过极限，应修整或镶配或更换，油孔应疏通。
b.摇臂气门杆端接触面磨损，可用气门磨光机和细砂轮修磨，如图4.22所示。
c.如果拆卸气门间隙调整螺钉时所用力矩低于规定值，说明有松旷，应换新件再检查。若力矩仍旧过低，则需换摇臂。
d.如果拆卸气门间隙调整螺母时所需转动的阻力矩很小或没有，应更换新的螺母。
②摇臂轴的检修
a.摇臂轴轴颈磨损大于0.02mm，与摇臂的配合间隙大于0.01mm，应采用涂镀修复或换用新件。测量摇臂与摇臂轴间隙的方法如图4.23所示。
b.检查摇臂轴弯曲变形。摇臂轴的直线度误差不大于0.02mm，若超过此值，应冷压校正，校后的直线度误差在100mm长度上应不大于0.03mm。
图4.21 摇臂的检查
图4.22 接触面的修整
图4.23 测量摇臂与摇臂轴间隙
1，4—摇臂轴；2—摇臂；3—摇臂轴承孔
10）正时传动系统的检修
正时传动系统根据传动形式可分为皮带传动和链条传动两种。
正时皮带经长期使用后，易发生硬化、龟裂、剥离、脱落、磨损、纤维松散等缺陷，如图4.24所示，严重时也会折断。如发现上述情况，一般均需更换新件。
图4.24 正时带的损伤
（a），（b），（c）硬化 （d），（e）龟裂 （g）脱落 （h），（i）磨损 （f），（j），（k）纤维松散
①更换正时皮带的条件
a.达到了保养要求（达到了保养说明书的要求，先前更换的正时皮带发生黏结，仪表盘上保养周期灯变亮，等等）。
b.维修发动机时损坏了正时皮带（正时齿损伤，被机油浸泡，正时皮带背面磨损，正时皮带裂缝，正时皮带脱皮等）。
②正时皮带的检查
a.查看正时齿有没有损伤，正时皮带是否被机油浸泡，正时皮带背面有没有磨损，裂缝、脱皮、伸长（也就是张紧轮处于最松的位置）等情况。
b.对于带有涂漆的指示线的正时皮带，检查该部分有没有磨损或损伤。
c.检查正时皮带的预紧力，如果正时皮带预紧力正确，那么正时皮带将不能被扭曲超过90°。在额定的负载下，从发动机前表面的指定点测量正时皮带的挠度。
注意：对于新的正时皮带和已经使用过的正时皮带，两者的挠度值是不一样的。
③正时皮带张紧轮检修
正时皮带必须有足够的预紧力，以防止跳齿、拍打和碰撞周围零件现象的发生。调整或设定正时皮带预紧力的方法通常有偏心调节和弹簧调节两种。
a.偏心调节。在进行偏心调节时，通过转动驱动链齿轮的支撑件，或者转动正时皮带的从动轮，达到正确的预紧力后，用一个锁紧螺母将被调零件固定住。GMHJ系列发动机就是用的这种调节方法，它用的是转动水泵的方法来绷紧正时皮带的。
注慧：如果用水泵作调节器，则应在水泵上换一个新的O形密封环。安装新的正时皮带时，移动水泵通常都会破坏水泵的密封。
b.弹簧调节。在这种调节方法中，一个可以自由旋转的平面惰轮在正时皮带的背面转动，该惰轮位于两个链齿轮之间的正时皮带非驱动部分（在正时皮带离开曲轴链齿轮往后部分）。惰轮安装在驱动轴上，惰轮上有一个能产生正时皮带背面反向作用力的弹簧。达到设定的顶紧力之后，用锁紧螺母将惰轮固定住。
④配气正时相位的检修
配气相位是指发动机进、排气门开启和关闭的时刻，一般用相对于活塞上、下止点的曲轴转角来表示。在实际发动机装配过程中，一般采用配气正时相位，即用第1缸活塞处于压缩上止点时，进、排气凸轮分别与进、排气门的夹角来表示。为方便装配，一般在传动机构的链轮、皮带轮或齿轮作有标记，作为装配的对齐基准。以丰田8A的发动机为例，其检修步骤如下：
a.拆卸汽缸盖罩及发动机前端相应附件。
b.顺时针旋转曲轴，直到第1缸活塞处于压缩上止点。
c.检查进、排气凸轮轴齿轮上的正时标记点是否对齐，并检查排气凸轮轴上正时皮带轮是否与凸轮轴盖上的正时标记对齐，如图4.25所示。否则按照维修手册，拆下正时传动系统，重新将各标记对齐后，再安装正时皮带。
⑤更换正时皮带
a.卸下正时传动系统所有组件及覆盖件，以便于拆卸正时皮带、链齿轮和张紧轮。
b.找出皮带轮、发动机和缸盖上的正时标记，并对准（参考维修手册）。
c.将发动机旋至第1缸的压缩上止点，检查各个正时标记对准情况。
d.松开正时皮带张紧机构，取下正时皮带。
图4.25 丰田8A发动机各正时标记点
e.装上新的正时皮带，同时应保证所有正时标记仍然正确对准。
f.安装张紧机构，调整正时皮带张紧力，直到正时皮带达到规定的挠度为止。
g.缓慢顺时针旋转曲轴两圈，检查正时标记对准情况。注意：在旋转过程中，曲轴不可逆转。
h.装上第1步卸下的所有组件和覆盖件。注意：如果始终达不到正确的预紧力，刚应检查张紧机构是否合格。
4.1.3 发动机常见异响及检测
汽车发动机常见异响主要有曲轴异响、敲缸、气门响、活塞销响、主轴瓦响、连杆瓦响等。如图4.26所示为发动机异响分类图。
图4.26 发动机异响分类
虽然各类异响有其基本检测思路，但在实际使用中，发动机异响的检测是一个非常复杂的过程。现就汽车发动机常见异响的检测方法总结如下。
（1）曲柄连杆机构异响
曲柄连杆机构异响故障表现较为复杂，受着诸多因素的影响，判断其异响的技术性较强，除应注意响声的不同外，还要注意特定条件下的特殊响声反应、响声的出现时机、响声的变化规律等。
曲柄连杆机构异响，通常包含曲轴主轴承响和连杆轴承响两大类。表4.7为曲柄连杆机构异响现象分析表，表4.8为曲柄连杆机构异响原因分析表，表4.9为曲柄连杆机构异响诊断方案表，连杆轴承异响诊断流程如图4.27所示。
表4.7 曲柄连杆机构异响现象分析表
表4.8 曲柄连杆机构异响原因分析表
注：（*）是引起该异响的主要原因
表4.9 曲柄连杆结构异响诊断方案表
（2）活塞敲缸
活塞敲缸是指活塞上下运动时在汽缸内摆动或窜动，其头部或裙部与汽缸壁、缸盖碰撞发出的响声。通常专指活塞与汽缸壁间隙较大，活塞上下运动时撞击汽缸壁发出的响声。通常可把活塞敲缸分为发动机冷敲缸和发动机热敲缸。表4.10为活塞敲缸现象分析表，表4.11为活塞敲缸原因分析表，表4.12为活塞敲缸诊断方案分析表。
图4.27 连杆轴承异响诊断流程
表4.10 活塞敲缸现象分析表
表4.11 活塞敲缸原因分析表
表4.12 活塞敲缸诊断方案分析表
（3）活塞销响
1）活塞销响的故障现象
①在怠速、低速和从怠速向低速过渡过程中抖动节气门时，发出响亮、尖脆而有节奏的“嘎嘎嘎”金属敲击声，类似两个钢球相碰的声音，呈上下双响。略将点火时间提前，声响加剧，在同样转速下比活塞敲缸的响声连续而尖锐。
②转速变化时，响声也随之周期性变化，加速时声响更大，在发动机转速稍高于怠速时比较明显，比轴承响声清脆。抖动节气门，从怠速向低速加速时，响声能随转速的变化而变化，且在转速升高的瞬间，发出清脆、连续而有节奏的响声。
③单缸断火时，响声减弱或消失。复火时响声会明显出现1响或连续2响。严重时，在响声较大的转速下进行断火试验时，往往响声不消失且变得杂乱。
④温度上升，响声没有减弱，甚至更明显。有时冷车时响声小，热车时响声大。
⑤机油压力不降低。
2）活塞销响的故障原因分析
①活塞销与销孔、连杆衬套磨损严重，配合间隙过大。
②卡环松旷、脱落。
③润滑不良。
④活塞销断裂。
说明：在引起活塞销响的诸多原因中活塞销与活塞、活塞销与连杆小头间隙过大是主要原因。
3）活塞销响的故障诊断方法
①用螺丝刀或听诊器抵触在发动机上侧部或汽缸盖上查听，同时改变转速，在汽缸壁上部听诊比在下部明显。若响声不明显，可略将点火时间提前，这时响声会较前明显，特点是上下双响，声音较脆。
②根据不同征兆可以作如下的具体诊断：
a.若转速越高，响声越大，单缸断火时响声反而杂乱，则故障为活塞销与衬套间隙过大。
b.怠速运转时，响声为有节奏而较沉重的响声，提高转速声响不减，同时伴有机体轻微抖动，断火试验响声加重，则说明活塞销自由窜动量过大。
c.若急加速时声响尖锐而清晰，断火试验响声减轻或消失，则很可能是活塞销折断。
（4）气门脚响
1）气门脚响的故障现象
①怠速时，在气门室处发出连续不断地有节奏的“嗒嗒嗒”声，响声清脆有节奏，易区分。若有多只气门脚响，则声音杂乱，在气门室处响声明显，且断火试验响声无变化。
②转速增高响声增大，节奏加快。怠速、低速时响声明显，中速以上变得模糊杂乱。
③单缸断火响声不变。
④负荷、温度、缸位变化，响声变化不大。
⑤机油压力不降低。
2）气门脚响的故障原因分析
①气门脚润滑不良或因磨损、调整不当造成气门间隙过大。
②气门脚间隙调整螺钉松动或该间隙处两接触面不平。
③气门杆与气门导管配合间隙过大。
④摇臂轴配合松旷；气门脚间隙太大。
⑤配气凸轮外形加工不准或磨损过量，造成缓冲段效能下降，加重了挺柱对气门脚的冲击。
⑥气门脚处润滑不良。
⑦气门落座响。
⑧气门头部与其座圈接触不良。
⑨气门座圈松动。
说明：在引起气门落座响的诸多因素中，气门间隙过大、气门座圈松动是常见原因。
3）气门脚响的故障诊断方法
①拆下气门室盖，怠速时用厚薄规插入气门间隙处，响声消失或减弱则为该气门间隙过大。
②用手晃动气门或用厚薄规检查气门间隙。晃动量最大或间隙最大的往往是最响的气门。
③在气门间隙处滴入少许机油，如瞬间响声减弱或消失，说明是气门脚响；如响声无变化，说明是气门落座响。
气门脚响诊断流程如图4.28所示。
（5）液压挺柱响
对于采用液压挺柱的发动机，发生液压挺柱异响时，通常有以下故障现象：发动机怠速运转时发出有节奏的金属敲击声，中速以上响声减弱或消失。用听诊器查听，凸轮轴附近响声明显，断火试验，响声无变化。
引起该类异响通常是由于挺柱与导孔配合面磨损严重或挺柱液压偶件磨损或润滑油供油不足等原因引起的。为了准确判断此类异响，可以通过改变发动机转速并用听诊器查听响声的变化。
怠速时发动机顶部响声明显，中速以上响声减弱或消失，断火试验响声无变化，即为液压挺柱响。具体部位可用听诊器根据响声变化来判断。
在启动时液压挺柱有不大的响声是正常的（润滑油未充分进入液压挺柱），发动机转速达到2500r/min后继续运转2min，若挺柱仍有响声，应先检查调整机油压力。若机油压力正常，则应更换液压挺柱。
（6）点火敲击响
对于发动机发生点火敲击响时，汽油机空转急加速或负荷较大时，发出尖锐、清脆的“嘎啦嘎啦”的金属敲击响，好像几个钢球撞击的声音，随转速升高而逐渐消失。
引起点火敲击的主要原因为混合气过稀、汽油质量差、辛烷值太低、点火时间过早、压缩比过高、燃烧室积炭过多、发动机过热、负荷过大等。
为了准确判断汽油机点火敲击响，通常采用路试的方法进行诊断。热车后以最高挡最低稳定车速行驶，然后将加速踏板急速踩到底，如在急加速中发出“嘎啦嘎啦”的强烈响声并长时间不消失，而当稍抬加速踏板时响声又会立即减弱或消失，再加速时又重新出现，即可确诊为点火敲击响。
特别提醒：在诊断中应注意点火敲击响与气门响的区别。气门响可发生在任何转速下，而点火敲击响发生在汽车加速行驶、爬坡和满载等情况下。发动机产生点火敲击响后，只要适当推迟点火正时，即可继续运行。如响声仍不消除，应进一步查明原因，检查是否有发动机过热或积炭过多等现象。
图4.28 气门响诊断流程
任务4.2 现代汽车机械系统故障诊断与案例分析
4.2.1 主轴承异响案例及诊断分析
案例1 一辆奥拓微型汽车在行驶时发动机下部发出一种有节奏的连续异响，声响沉重，听起来是“刚、刚”的金属撞击声，严重时机身抖动。
故障分析与排除：
试车发现，此故障异响的发响部位在发动机的下部，在发动机急加速或急减速时，异响明显，并且不随发动机的温度变化而变化，似乎是曲轴轴承处有异响。一般情况下，后边的轴承发响声音发闷钝重，而前边的轴承声响则偏向于轻、脆。
曲轴轴承处的异响的原因有如下几种：主轴承径向间隙过大；主轴承盖螺栓松动；曲轴弯曲变形；主轴瓦烧毁；主轴瓦松动或断裂；轴向止推垫片磨损过量；主轴承润滑不良。
如果是由于轴向止推垫片磨损过量，造成轴向间隙过大而使曲轴在轴向窜动时所发出的异响，应是一种无节奏异响。对于其他原因所造成的主轴承异响，在发动机冷启动后温度较低时，异响尤为显著。在异响发生时，故障缸的缸盖部位有与异响同步的振动感。如果对发动机进行单缸断火，则异响无明显变化，而把相邻两缸同时断火时，则可能出现异响消失或减弱，则表明是此两缸之间的主轴承发出的异响。
根据上述分析，拆下曲轴，发现轴向止推垫片磨损过量，更换一新件后，复装试车，故障排除。
案例2 一辆装1.6L发动机的捷达轿车，发动机突然加速时会发出沉重而有力的“刚、刚、刚”的金属敲击声，严重时机体发生很大的振动。响声随发动机转速的提高而增大，随负荷的增加而增强，产生响声的部位是在缸体下部的曲轴箱内。单缸断火时响声无明显变化，相邻两缸同时断火时，响声会明显减弱。温度变化时响声不变化。机油压力明显降低。
故障分析：
从响声的变化规律上看是发动机机的曲轴主轴承响。
故障原因：
发动机发生曲轴主轴承响的故障比较少，但有时也有发生，其原因如下所述：
①主轴承盖固定螺钉松动，主轴承减磨合金烧损或脱落。
②主轴承和轴颈磨损过量、轴向止推装置磨损过量，造成径向和轴向间隙过大。
③曲轴弯曲。
④机油压力太低或机油变质。
故障排除：
①若轴承盖松动可按规定力矩拧紧。
②径向间隙过大，应换用加厚瓦片重新修配间隙，不允许加垫或修整轴承。
③轴承烧蚀应查明原因，排除故障后再换瓦片。
④若为轴向窜动引起的异响，应重新调整轴向间隙。
4.2.2 连杆轴承响案例及诊断分析
案例3 一辆桑塔纳2000型轿车已行驶120000km，发动机怠速运转时无异响或响声较小，急加速时有较重且短促的“当、当、当”明显连续的敲击声。
故障分析：
从响声的变化规律上看是发动机机连杆轴承响的主要特征。连杆轴承响比主轴承响清脆、缓和、短促。
故障原因：
①连杆轴承盖的固定螺栓松动或折断。
②连杆轴承减摩合金烧损或脱落。
③连杆轴承或轴颈磨损过量，造成径向间隙太大。
④机油压力太低、机油变质或曲轴内通连杆轴颈的油道堵塞。
故障排除：
①若轴承盖螺栓松动，可以按照规定力矩拧紧。
②轴承烧蚀应查明原因，排除故障后再更换轴瓦。
③径向间隙过大，重新修配间隙。
④油道堵塞，清洗油道，更换干净机油。
4.2.3 气门异响案例及诊断分析
案例4 一辆桑塔纳2000型轿车已行驶150000km，在一次出车回来配气机构异响严重。根据驾驶员反映，在行车中从没有出现过操作失误，维修过程中也没有违反规定的现象。
故障分析：
从响声的变化规律上看是配气机构异响的主要特征。造成配气机构异响的主要原因是配气机构间隙过大所造成的，如气门间隙或液压挺柱自由行程过大是配气机构异响的直接原因。发动机润滑油过脏或变质、机油压力过低等都可能造成液压挺柱的自由行程变大。
故障排除：
①检查凸轮轴轴向间隙。
②如凸轮轴轴向间隙正常，则应检查凸轮轴是否有弯扭变形、凸轮磨损或凸轮轴轴颈磨损等不良现象。此时，应分解配气机构，查明具体原因，视情况更换凸轮轴。
③拆下汽缸盖罩，检查气门间隙，并视情况重新调整。
④检查凸轮与摇臂圆弧工作面的磨损情况，视情况更换凸轮轴或摇臂。
⑤用旋具撬住气门弹簧，怠速运转发动机，若响声消失，即为该弹簧过软。弹簧如过软，必须更换。
⑥在启动时液压挺柱有不大的响声是正常的（润滑油未充分进入液压挺柱），发动机转速达到2500r/min后继续运转2min，若挺柱仍有响声，应先检查调整机油压力。若机油压力正常，则应更换液压挺柱。
4.2.4 发动机爆燃案例及诊断分析
案例5 一辆林肯（LINCOLN）轿车发动机运转时有爆燃声，且声音的大小、频率随着发动机转速的变化而变化，即转速越高，声音越大、频率越快；转速越低，声音越小、频率越慢。
故障分析：
爆燃是混合气不正常燃烧的反应，它产生的强烈振动，对发动机寿命危害极大。持续爆燃轻则影响发动机的动力，重则可使汽缸盖、汽缸垫、活塞等部件烧蚀或损坏。电控发动机为减轻和消除爆燃故障，在电控发动机的汽缸附近安装有一个或多个不同类型的爆燃传感器，爆燃时产生的压力冲击波造成缸体振动及异响，传感器由于压电作用将其转化为相应频率的信号，并迅速传送给发动机控制单元（ECU），ECU据此测知发动机产生了爆燃以及爆燃的强度，于是向点火系统发出指令，修正点火提前角，推迟点火时刻，从而抑制爆燃的产生。
任务4.3 现代汽车机械系统的检测及分析
4.3.1 发动机功率测试
（1）发动机功率定义及评价指标
1）发动机的额定功率
发动机的额定功率是指发动机携带必要机件运转所发出的最大功率。
2）发动机的有效功率
发动机的有效功率是指发动机动力输出轴上输出的功率。它是评价发动机动力性的主要技术指标，既可以综合反映发动机技术状况的好坏，又是确定发动机是否需要大修或鉴定发动机的维修质量的重要参数。
3）负荷特性
发动机负荷特性系指发动机在转速不变的条件下，发动机性能参数数值随油量调节机构改变的变化规律。
4）速度特性
速度特性系指发动机油量调节机构位置一定，发动机性能参数随转速的变化关系。
发动机有效功率、有效扭矩和转速都是动力性的评价指标，有效功率是汽车动力性最主要的诊断参数。
极限值：在用车功率不能低于额定功率的75%，大修后不能低于90%。
（2）发动机有效功率的测试方法
1）有效功率测试方法
发动机有效功率检测包括稳态测功和动态测功。
①稳态测功（有负荷测功）
发动机在节气门开度一定、转速一定和其他参数都保持不变的稳定状态下，在测功机上通过给发动机加一定的模拟负荷测定发动机功率的方法。该测功方法须在专门台架上进行，常用于发动机的研究开发和质量检测。
②动态测功（无负荷测功）
发动机在低转速运转时，突然全开节气门，使发动机加速运转，通过加速性能的好坏直接反应最大功率的方法。该测功方法基于在汽车不解体条件下进行，随车测定发动机功率，在测试过程中，无须对发动机施加外载荷，所用仪器轻便，测功速度快，方法简单，但测功精度较低。此方法仅在检测维修中使用。
2）总功率测试方法
①怠速法
发动机在怠速下稳定运转，然后突然将节气门开到最大位置，发动机转速急速上升，当转速达到所确定的测试转速（测瞬时功率）或超过终止转速n2时，仪表显示出所测——功率值。
②启动法
首先将节气门开至最大位置，再启动发动机加速运转，当转速达到确定值或超过终止转速后，仪表显示出所测——功率值。
3）单缸功率的检测方法
单缸功率的检测目的：检查各缸动力一致性检测、测定发动机动力性下降的具体原因和部位。主要采用以下两种方法进行测量。
①利用无负荷测功仪检测发动机单缸功率。首先测出各缸都工作时的发动机功率，然后在所测汽缸断火（油）的情况下测出所测汽缸不工作时的发动机功率，二者之差即为断火（油）汽缸的功率。
②利用断火（油）试验时发动机转速下降值来判断单缸动力性。
（3）汽缸效率测试
1）汽缸效率测试方法
根据发动机各缸间歇工作造成转速微观波动的特点，通过采集高速时各缸点火的间隔时间，并通过计算各缸点火时间间隔，来求算各单缸的瞬时转速与平均转速之差值，作为判断各汽缸工作能力及比较各缸工作均匀性的指标。
2）汽缸效率测试优点
不必进行断缸测试，不会发生排气温度过高及催化转化酶中毒的情况，更适合于电子燃油喷射的车辆。
（4）发动机功率检测结果分析
1）评价标准
在用车发动机功率不得低于原额定功率的75%；大修后发动机功率不得低于原额定功率的90%。
2）数据分析
①若发动机功率偏低，则可能是燃料供给系统和点火系技术状况不佳，应对油路、电路进行调整。
②若调整后功率仍低，应结合汽缸压力和进气歧管真空度的检查，判断是否为机械故障。
③个别汽缸技术状况异常，可采用以下方法进行评判。
a.断火后测功，从功率下降大小判断该缸工作情况。
b.单缸断火转速下降值评价。
（5）判断原则
①工作正常的发动机，在某一转速下稳定空转时，发动机的指示功率与摩擦功率是平衡的。
②最高与最低下降之差不大于平均下降值的30%。如果转速下降值低于规定值，则断火缸工作不良。
③转速下降值越小，则单缸功率越小，当转速下降值为零时，单缸功率也等于零。
经验：发动机单缸功率偏低，一般为高压点火线、火花塞、汽缸密封性、汽缸套上机油等造成，应调整或检修。
④发动机功率与海拔高度的关系。无负荷测功测得的实际结果是实际大气压力下的发动机功率，如果要校正到标准大气压下的功率，应乘以校正系数。
4.3.2 汽缸压缩压力的检测
汽缸的压缩压力的大小是由发动机的压缩比决定的。根据汽缸的压缩压力是否达到要求值可判断汽缸的密封性是否良好。若汽缸密封性不好，有漏气现象，则汽缸压力偏低，将会造成发动机功率不足，油耗过大等故障。
（1）汽缸压缩压力偏低的原因分析
①活塞环与缸孔长时间摩擦，磨损严重引起活塞环与缸孔间密封不良。
②活塞环开口位置重叠。
③气门对气门座圈长时间敲击，或积炭造成的磨损，使气门与气门座圈密封不良造成漏气。
④汽缸垫密封不良造成漏气等。
（2）汽缸压缩压力的检修步骤
①启动发动机预热，使冷却水温度达到80℃以上后将发动机熄火。
②断开点火线圈连接插头。
③取下各缸火花塞。
④断开各个喷油器连接插头，使喷油器不喷油。
⑤依次按照以下顺序，检查各汽缸的压缩压力：
a.将压缩压力表安装在火花塞孔中。
b.完全打开节气门，并踩下离合器踏板，使离合器完全分离。
c.在启动发动机的同时，观察压缩压力表并记录下该汽缸的压缩压力，并同时记录下发动机转速。要求发动机转速须达到2500r/min以上，若不能达到，则使用充满电的蓄电池重新检测。
d.重复以上a至c的步骤检测其他各汽缸的压缩压力。
（3）压缩压力偏低的检测项目
将上述检测的汽缸压力值与该车型的要求进行对比，若其中一缸或多缸压缩压力偏低，或各缸间的压力差较大，可检查活塞环与缸孔的磨损，活塞环的开口方向，气门与气门座圈的密封以及汽缸垫的密封等。具体检查方法如下：
1）活塞环与缸孔的密封性检查
可通过检测活塞环的开口间隙来判断其密封性。将活塞环平放在缸孔内，用塞尺检测活塞环的开口间隙。若开口间隙大于该车型的要求值，则更换新的活塞环并检测其开口间隙，若仍大于要求值，则应进行镗缸或更换汽缸体。
2）活塞环的开口方向检查
拆下活塞及活塞环，检查Ⅰ环、Ⅱ环及油环是否开口重叠。一般要求Ⅰ环、Ⅱ环及油环的开口方向夹角约为120°，如图4.29所示。
图4.29 活塞环开口方向检测
3）气门与气门座圈的密封性检查
拆下汽缸盖总成后，转动凸轮轴以确保进、排气门全部关闭。在汽缸盖的燃烧室内注满汽油，检查进、排气道内是否有燃油渗漏，若有则说明该处气门与气门座圈密封不良。拆下该处气门，清理气门及气门座圈的积炭后仍有渗漏，则需要研磨气门与气门座圈。
4）汽缸垫的密封性检查
可按照“进、排气系统的密封性检修”中的气密法检查汽缸垫是否有泄漏和泄漏的部位。若发现泄漏，则更换密封垫，若有必要则可打磨缸体和缸盖的接合面。
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