汽车发动机性能检测与评价

第十二章汽车发动机性能检测与评价多媒体课件12.1发动机性能要求•1发动机检测意义：①发动机功率的变化可以表明发动机技术状况的好坏。②发动机怠速是否稳定，影响到交通和行车安全。•2发动机性能检测概论（1）发动机的启动性能：车辆在运行中停车或行驶至交叉路口，发动机熄火等候放行，要起步运行，需要重启发动机。若果启动性能不佳，长时间启动不起来，将会阻碍交通，影响运输效率。检验启动性能：汽油发动机在不低于-5℃，柴油车在不低于5℃的环境下，用起动机启动，应在3次启动中至少有一次可在5秒内启动。重复试验时，每次间隔2min。•（2）发动机汽缸压缩压力①为了确保发动机的动力性和经济性，要求：各汽缸压缩压力不小于原设计值的85%。②为保证发动机平稳，要求每缸压力和各缸平均压力的差：汽油机不大于8%，柴油机不大于10%。③汽缸压缩压力与压缩比、曲轴转速、机油黏度及汽缸活塞组的技术状况等有关。④汽缸压力下降：活塞组件与汽缸壁间隙过大，活塞环弹力不足、卡滞及对口，气门与气门座不合，气门脚间隙过小，汽缸垫漏气。⑤汽缸压力增大：燃烧室积碳过多，汽缸垫过薄或汽缸盖磨削过多。•（3）发动机系统机件要求①点火系：发动机在各工况下，需要根据发动机工作的点火次序适时地提供强的电火花，以点燃混合气而产生动力。②燃料供给系：供给发动机在各种不同转速和负荷条件下所需要不同量的燃料。燃料供给系的故障主要是堵、漏、坏，汽油机常见故障有怠速不良、不来油、混合气过稀和过浓；柴油机常见故障油路漏油或堵塞、喷油泵调整不当、供油时间不准、调速器失灵、喷油泵泵杆卡住。③燃油润滑系：有良好的工作状况是保证发动机机件正常运转的重要条件。④冷却系：发动机冷却系和润滑系必须零部件齐全，性能良好，以使发动机正常、平稳运转。⑤排气系统：应保持良好性能，以使发动机正常运转和减少排气噪声和污染。（4）柴油机的停机装置要求：停机装置必须灵活有效，不能引发“飞车”现象。•发动机是汽车的动力来源。汽车的动力性、经济性、排放净化性、可靠性和使用寿命等性能指标都直接与发动机有关，往往成为汽车诊断与检测的重点总成。•发动机技术状况变化，主要表现在性能降低、损耗增加和故障增多上。•用以评价发动机技术状况的主要诊断参数有：•（1）发动机功率。•（2）发动机燃料消耗量。•（3）气缸密封性。•（4）排放净化性。•（5）混合气燃烧质量。•（6）点火系工作质量。•（7）机油压力。•（8）机油中含金属量。•（9）发动机工作温度。•（10）发动机振动和异响等。•在进行发动机技术状况诊断时，可以应用发动机检测设备，重点检测出与发动机功率、燃料消耗、排放污染物和磨损等有关的诊断参数，与诊断参数标准对照，进行分析、判断和评价。•这是因为，上述四个诊断参数不仅表明了发动机的工作性能和磨损状况，也是决定汽车是继续运行还是进厂（场）维护、修理的重要标志。12.2发动机技术性能常用检测设备•气缸密封性与气缸、气缸盖、气缸衬垫、活塞、活塞环和进排气门等零件的技术状况有关。•这些零件组合起来（以下简称为“气缸组”），成为发动机的心脏。•它们技术状况的好坏，不但严重影响发动机的动力性、经济性和排放净化性，而且决定了发动机的使用寿命。•在发动机使用过程中，由于上述零件的磨损、烧蚀、结胶、积炭等原因，引起气缸密封性下降。•气缸密封性是表征气缸组技术状况的重要参数。•气缸密封性的诊断参数主要有气缸压缩压力、曲轴箱漏气量、气缸漏气量、气缸漏气率及进气管真空度等。•就车检测气缸密封性时，只要检测出上述诊断参数的一项或两项，就足以说明问题。•一、气缸压缩压力检测•检测活塞到达压缩终了上止点时气缸压缩压力（以下简称为“气缸压力”）的大小，可以表明气缸密封性。•检测气缸压力所使用的检测设备有以下几种。•用气缸压力表检测•用气缸压力表检测气缸压力，由于仪表具有价格低廉、轻便小巧、实用性强和检测方法简便等优点，在汽车维修企业中应用非常广泛。•1）气缸压力表的结构与工作原理•气缸压力表是一种气体专用压力表，一般由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。•压力表头多为鲍登管（Bourdon-tube）式，其驱动元件是一根扁平的弯曲成圆圈状的管子，一端为固定端，另一端为活动端。活动端通过杠杆、齿轮机构与指针相连。•当一定压力的气体进入弯管时，弯管伸直。于是，通过杠杆、齿轮机构带动指针运动，在表盘上指示出压力的大小。•气缸压力表的接头有两种形式。•一种为螺纹管接头，可以拧紧在火花塞或喷油器螺纹孔内；另一种为锥型或阶梯型的橡胶接头，可以压紧在火花塞或喷油器孔上。•接头通过导管与压力表头相连通。•导管也有两种，一种为软导管，另一种为金属硬导管。•软导管适用于螺纹管接头与压力表头的连接，硬导管适用于橡胶接头与表头的连接。•气缸压力表还装有能通大气的单向阀。当单向阀处于关闭位置时，可保持压力表指针位置以便于读数。当单向阀处于打开位置时，可使压力表指针回零。•气缸压力表外形图如图12-1所示。图12-1气缸压力表外形图•2）气缸压力表使用方法•（1）检测条件：发动机应运转至正常工作温度，用起动机带动已拆除全部火花塞或喷油器的发动机运转，其转速应符合原厂规定。•（2）检测方法：拆下空气滤清器，用压缩空气吹净火花塞或喷油器周围的脏物，拆下全部火花塞或喷油器，并按气缸顺序放置。•对于汽油发动机，还应把点火系二次高压总线拔下并可靠搭铁，以防止电击或着火。•然后，把气缸压力表的橡胶接头插在被测缸的火花塞或喷油器孔内，扶正压紧。将节气门（带有阻风门的还包括阻风门）置于全开位置，用起动机转动曲轴3~5s（不少于四个压缩行程），待压力表头指针指示并保持最大压力后停止转动。•取下气缸压力表，记录读数，按下单向阀使压力表指针回零。•按上述方法依次测量各缸，每缸测量不少于两次，每缸测量结果取算术平均值。图12-1气缸压力表外形图•3）诊断参数标准•对于在用汽车发动机，按照国家标准《营运车辆综合性能要求和检验方法》（GB18565—2001）的规定：•发动机各气缸压力应不小于原设计规定值的85%；每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机应不大于8%，柴油机应不大于10%。•对于大修竣工发动机，按照国家标准《汽车修理质量检查评定标准·发动机大修》（GB/T15746.2—1995）附录B的规定：•大修竣工发动机的气缸压力应符合原设计规定；每缸压力与各缸平均压力的差：汽油机不超过8%，柴油机不超过10%。•4）结果分析•气缸压力的测得结果如高于原设计值，并不一定表明气缸密封性好，要结合使用和维修情况进行分析。•这种情况有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。•气缸压力测得结果如低于原设计值，说明气缸密封性降低，可向该缸火花塞或喷油器孔内注入少量机油，然后用气缸压力表再测气缸压力，进行深入诊断并记录。如果：•（1）第二次测得的结果比第一次高，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了气缸不密封。•（2）第二次测得的结果与第一次略同，即仍比标准压力低，则表明进排气门或气缸衬垫不密封。•（3）若两次测量结果均表明某相邻两缸压力都相当低，则说明两缸相邻处的气缸衬垫烧损窜气。•以上仅为对气缸组不密封部位的故障分析和判断，并不能十分有把握地确诊，为了准确地找出故障部位，可在测量完气缸压力后，针对压力低的气缸，采用以下方法进行确诊：•拆下空气滤清器，打开散热器盖、加机油口盖和节气门，用一条3m长的胶管，一头接在压缩空气气源（600kPa以上）上，另一头通过锥型橡皮头插在火花塞或喷油器孔内，用力压住。•摇转发动机曲轴，使被测气缸活塞处于压缩终了上止点位置，然后将变速器挂入低速挡，拉紧驻车制动器，打开压缩空气开关，注意倾听发动机漏气声。•如果在进气管口处听到漏气声，说明进气门关闭不严密；•如果在排气消声器口处听到漏气声，说明排气门关闭不严密；•如果在散热器加水口处看到有大量气泡冒出，说明气缸衬垫不密封造成气缸与水套沟通；•如果在加机油口处听到漏气声，说明气缸活塞摩擦副磨损严重。•用气缸压力表检测气缸压力，尽管应用极为广泛，但存在测量误差大的缺点。•研究表明，气缸压力的测量结果不但与气缸内各处的密封程度有关，而且还与曲轴的转速有关。•某发动机气缸压力与曲轴转速的关系曲线如图12-2所示。•从图中可以看出，只有当曲轴转速超过1500r/min以后，气缸压力曲线才变得比较平缓。•但在低转速范围内，即在检测条件中由起动机带动曲轴达到的转速范围内，即使有较小的转速变化⊿n，也能引起气缸压力测量值较大的变化⊿p。图12-2气缸压力与曲轴转速的关系曲线•不同型号的发动机，由起动机带动曲轴的转速不可能一致，即使同一型号的发动机，由于蓄电池、起动机和发动机的技术状况不一，用起动机带动曲轴的转速也不可能完全一致。•这就出现了检测转速是否符合规定值的问题。它是用气缸压力表检测气缸压力误差大的主要原因之一。•因此在检测气缸压力时，应该用转速表监测曲轴转速，将是发现问题，获得正确结果分析的重要保证。•二、曲轴箱漏气量检测•随着气缸活塞摩擦副的磨损，窜入曲轴箱的气体量增加。据资料介绍，国外新发动机曲轴箱漏气量约为15~20L/min，磨损后的发动机则高达80~130L/min。•所以，发动机工作时单位时间内窜入曲轴箱的气体量，可以作为衡量气缸活塞摩擦副密封性的评价指标。•曲轴箱漏气量的检测，须采用专用气体流量测量装置进行。•1.国外情况•图12-3是国外采用的一种玻璃气体流量计简图，可用于曲轴箱漏气量检测。使用该仪器前先将曲轴箱密封，再由胶管从加机油口处将窜入曲轴箱的气体导出并送入气体流量计。图12-3气体流量计简图1-U形管式压力计；2-通大气的管；3-流量孔板；4-流量孔板手柄；5-通曲轴箱的胶管；6-刻度板•当气体沿图中箭头移动时，由于流量孔板的两边存在压力差，使U形管内水柱移动，直至气体压力与水柱压力平衡为止。•U形管式压力计通常以流量进行刻度，因而由水柱移动高度可以确定窜入曲轴箱的气体量。•流量孔板备有不同直径的小孔，可以根据窜入曲轴箱气体量的大小选用。该种仪器可测量1~130L/min范围内的曲轴箱漏气量。图12-3气体流量计简图1-U形管式压力计；2-通大气的管；3-流量孔板；4-流量孔板手柄；5-通曲轴箱的胶管；6-刻度板•2.我国规定•对于曲轴箱漏气量，国家标准《营运车辆综合性能要求和检验方法》（GB18565-2001）中规定：用U形水压计或微形压力计在机油标尺孔处检查怠速、50%额定转速的曲轴箱压力，不得出现正压力。•可以看出，这一规定不仅没有具体流量数值，也没有与发动机技术状况的对应关系，给判断气缸密封性带来一定困难。•有些维修企业自用的曲轴箱漏气量企业标准，一般是根据具体车型逐渐积累资料制定的。•由于曲轴箱漏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漏气量（测得值除以缸数）作为诊断参数标准是有一定道理的，可以借鉴。因此，表4-4中单缸平均漏气量可作为参考性诊断参数标准。发动机技术状况单缸平均漏气量/（L/min）汽油机柴油机新发动机2~43~8需大修发动机16~2218~28曲轴箱单缸平均漏气量参考性诊断参数标准表4-4•曲轴箱漏气量大，一般系气缸、活塞、活塞环磨损量大，活塞环对口、结胶、积炭、失去弹性、断裂或缸壁拉伤等原因造成的，应结合使用、维修和配件质量等方面情况，进行深入诊断，找处具体原因，采取换件、维护、修理等措施，直至恢复气缸密封性。•三、气缸漏气量检测•气缸漏气量的检测采用气缸漏气量检测仪进行。该检测仪检测的基本原理，是用压力表检测活塞处于压缩终了上止点时外部充入的一定压力的压缩空气在气缸内的压力变化情况，用压力变化情况表征整个气缸组的密封情况。•即，不仅表征气缸活塞摩擦副的密封情况，还能表征进排气门、气缸衬垫、气缸盖及气缸的密封情况。图12-4QLY-1型气缸漏气量检测仪a）检测仪面板图；b）检测仪结构示意图1-减压阀；2-进气压力表；3-测量表；4-校正孔板；5-橡