三、进气管真空度的影响因素及诊断要领
发动机进气管的真空度(又称“负压”)是指进气管内气压与大气压力的差值,它是发动机各气缸交替进气时对进气管形成的负压值总和,一般用Δpx表示。进气管真空度的大小及其稳定性与工作气缸数目、发动机转速、进气系统密封性、点火性能以及空燃比A/F的大小成正比,与节气门的开度成反比。
进气管真空度是发动机的一个综合性技术指标,被称为发动机性能的“晴雨表”。如果进气管的真空度符合标准,不仅表明气缸的密封性能良好,而且表明点火性能、配气相位以及空燃比(A/F)也基本符合要求。因此,使用真空表检测进气管的真空度,可以不解体诊断发动机的多种故障。
在下列情况下,进气管的真空度会发生异常(见图2-8):①一个或多个气缸缺火;②真空软管破损、插错或接头松脱;③气缸垫或进气歧管衬垫漏气;④配气相位错乱;⑤点火时间过早、过迟或火花能量不足;⑥曲轴箱强制通风阀(PCV)卡滞在全开位置;⑦废气再循环(EGR)阀漏气;⑧排气系统堵塞。
图2-8 真空表读数及其反映的发动机状况
1.进气管真空度的影响因素
(1)气缸内的原因 指气缸、气缸盖、气缸垫、活塞和活塞环、气门和气门座等处漏气,导致进气管真空度失常。
(2)气缸外的原因 指气门导管、液压挺柱、喷油器密封垫、节气门体垫、进气歧管垫等处密封不严,以及进气管破裂和真空软管松脱,导致进气管真空度失常。
(3)PCV系统(见图2-9) 所有由曲轴箱强制通风(PCV)系统进入进气歧管的气体
图2-9 进气系统与曲轴箱强制通风
都未经计量,怠速时这部分气体会扰乱空气与燃油的混合比例。
另外,机油标尺与其导管间漏气以及机油滤清器盖周围漏气,也将影响进气管的真空度。例如一辆一汽大众CC轿车,在行驶中发动机排气系统故障灯点亮。连接故障诊断仪,读到故障码08583,故障信息是“系统过浓,退出怠速,气缸列1,怠速下系统过稀”。接着读取数据流,在发动机系统显示组3第2区读到怠速工况进气量为1.8g/s,正常应当是2.7g/s,说明进气系统有漏气的地方。检查发现,机油标尺未完全插进。将机油标尺插入到位,空气流量数据流变为3g/s。分析故障原因:由于额外的空气从没有插到位的机油标尺间隙处进入曲轴箱,经过PCV阀再进入气缸,导致混合气变浓。经过氧传感器检测和反馈后,ECU减小节气门的开度,所以数据流显示进气量为1.8g/s,并点亮故障灯。
基于上述原因,在发动机运转的情况下,不要拔出机油标尺以及机油加注盖,因为这样会影响曲轴箱内的通风,进而影响进气管的真空度,ECU判断为进气系统漏气,将导致EPC(电子节气门)警告灯点亮和发动机抖动现象。
(4)废气再循环系统(详见本章相关内容)。
(5)排气管堵塞 进气管真空度过低的一个重要原因是排气管堵塞,如果排气管(往往是三元催化转化器)时通时堵,则排气时的反压力增大,使进气管的真空度降低,并由此引起一系列不良后果。
2.进气管真空度的检测方法
首先起动发动机,运转到正常工作温度,并让变速器挂空档,然后利用真空表进行正式测量。具体方法是:让发动机怠速运转,在节气门后方找到专门设置的进气系统真空度检测口,在该处连接真空表。如果没有这种检测口,可以拆开进气歧管上的一根真空管,并用三通接头连接真空表,就能进行检测。
检测开始时,如果真空表大幅度摆动,可以稍踩加速踏板,让发动机运转一会儿,直至表针稳定下来。当怠速运转时,轿车发动机进气管的真空度一般为57.6~71.1kPa。迅速开闭节气门,如果真空表的指针在6.7~84.6kPa之间灵敏摆动,说明进气管真空度对节气门开度的随动性好,各部位的密封性能良好。如果进气管的真空度过小,说明进气系统存在漏气现象。
也可以采用真空度传感器测量进气管真空度的波形(见图2-10)。
3.真空度失常故障诊断技巧(表2-1)
①对于四缸轿车发动机来说,在怠速工况下,如果真空表指针在3/4时间内都指示在正常范围内,只有1/4时间指示失常,这意味着有3个气缸工作正常,另外1个气缸有故障。另外,若某一缸火花塞不跳火,进气管的真空度大约降低6.8kPa;若某一缸气门漏气,真空度大约降低13.5kPa;若点火时刻提前3°,真空度大约提高3.4kPa。
②如果发动机出现怠速不稳定的故障现象,一般应先检查进气系统是否漏气。这是因为若进气管漏气,将导致进气管的真空度降低,ECU会发出加浓混合气的指令,造成发动机的怠速提高。但是多喷的燃油与漏进去的空气无法达到理想的比例,所以发动机在高怠速状态下会出现抖动。
图2-10 真空度传感器测得的进气管真空度波形
1—进气门在上止点前(BTDC)打开,此时活塞仍在向上排气,排气门未完全关闭 2—上止点(TDC),此时进气门、排气门均开启,气缸中有部分燃烧废气未完全排出,使得进气管绝对压力升高 3—排气门完全关闭,活塞下行,真空度快速增长。1~3为进气门、排气门重叠阶段 4—下止点,由于进气门有迟闭角(利用气流的惯性,提高充气效率),进气管的真空度继续增加 5—进气门完全关闭
表2-1 根据进气管真空度判断发动机故障一览表(怠速时)
③引起尾气排放不合格的原因很多,对于轿车来说,真空泄漏是比较常见而且隐蔽的原因。应当检查空气流量传感器(或进气歧管绝对压力传感器)、怠速控制阀、燃油蒸气控制系统等装置的空气软管及其连接处有无松动、破损、漏气等,因为这些地方的漏气都会导致发动机的空燃比异常。
④故障自诊断系统一般不直接记录进气管漏气的故障码,往往以氧传感器故障码的形式出现,要注意甄别这种故障码的张冠李戴现象。
⑤在气缸压力、配气相位以及点火时刻正常的情况下,若进气管的真空度不足,要注意检查节气门体与其安装底座之间的密封垫是否损坏。该密封垫的材料是纸质或石棉,经过长时间使用后,在高温作用下容易出现漏气现象。
⑥怠速时如果真空表的读数较低,而且指针在17~64kPa之间大幅度摆动,当迅速打开节气门时,真空表表针跌落到0kPa,节气门关闭后真空表的读数无法回到84.6kPa,说明气缸垫漏气。
⑦对于D型汽油喷射系统,进气管泄漏一般不会导致加速“喘振”。
4.进气系统漏气的查找方法
汽油发动机对进气系统的真空度非常敏感,即使稍微漏气也将影响发动机的空燃比。因此,应当非常重视进气和排气管路的布置及连接,从空气滤清器的空气进口,一直到消声器的排气出口,都要控制得十分严密,容不得有丝毫的泄漏现象。
最好采用超声波真空泄漏测试仪进行检测。如果没有这种设备,也可以采取以下几种简便方法判断气缸外的泄漏部位。
①堵口法——在节气门前方拆开进气管路,同时拔掉空气流量传感器的插头(以免其错误的信号影响发动机的运转),然后起动发动机,使之怠速运转,再用硬纸板堵死节气门体的进气口,如果发动机不熄火,说明进气管存在漏气部位。
②浇水法——对于较旧的发动机,可以在怠速运转时,把清水浇在进气系统怀疑漏气的部位(注意防止电器内部和接头进水),检查该处是否有漏气的“咝咝”声。
③喷剂法——如果在安静环境下听诊到若隐若现的“咝咝”漏气声,怀疑进气系统漏气,可以用化油器清洗剂对着进气系统的接合部位(真空软管、节气门体后面的进气管、进气歧管与气缸盖的结合处、EGR阀与进气歧管的装配面以及喷油器安装孔等可能漏气的部位)喷射,如果发动机的转速明显提高(上升150r/min以上),停止喷射化油器清洗剂,发动机的转速又缓慢下降,再喷射,发动机的转速又有所上升,说明此处存在漏气。如果喷剂后发动机的转速没有变化,说明该处密封良好。
④充气法——在进气管相关部位涂抹肥皂水,然后用软管将压缩空气充入发动机的进气管,观察或者用手感知,各软管以及连接处是否漏气(类似于检查自行车内胎是否漏气)。
5.进气真空软管的维护要点
①使用真空压力计检测时,不能将真空软管勉强插到过粗的接头上,应当用细一档的转换接头来过渡,因为过分扩张的软管容易引起漏气现象。
②在从发动机上拆除真空软管时,应当用标签注明其安装部位。在维修工作结束后,按照标签注明的位置装回原处,然后再检查一遍,确保每一根真空软管插接在正确的位置上。
③汽车上的真空软管系橡胶或塑料制品,随着使用时间的延长,软管会逐渐老化、破损。为了确保密封可靠,必须按照规定的期限更换橡胶软管。即使软管看起来一切正常,每隔2年亦须更换新件。如果按压软管时感觉特别硬,或者有海绵质感,应随时更换。若进气的波纹管太软,当发动机高速运转时可能被吸瘪,会造成进气量急剧减少。
④拆卸真空软管时,应当握住软管的端部,不能牵扯软管的中间部分。如果软管无法卸下来,不要硬撬或敲打,以免损坏软管及连接的零件。可以用美工刀将软管端部沿纵向划一刀,然后把它剥下来。在安装新软管之前,要用钢丝刷把安装部位清理干净,将管夹套在软管的一端(见图2-11),然后把软管端部在水里浸一下,这样比较容易套上。
图2-11 福克斯轿车的进气软管