第一章 汽油機與柴油機

一、曲柄連桿機構(gòu)與進排氣系統(tǒng)

（一）安裝正時件應(yīng)當(dāng)掌握什么要領(lǐng)？

安裝正時件總的要求是：先核對記號，再用專用工具卡住曲軸和凸輪軸，最后擰緊固定螺栓。如果拆裝不當(dāng)，加上缺乏專用工具，很容易發(fā)生正時裝配錯誤，導(dǎo)致可變氣門正時和升程調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法正常工作。

在發(fā)動機配氣系統(tǒng)的安裝過程中，不但要保證曲軸和凸輪軸的正時，而且要確保曲軸與其附件定位準(zhǔn)確。

1.曲軸軸頸與帶輪的定位

有的發(fā)動機（例如福特福克斯）的曲軸軸頸與其帶輪（圖1-1）之間不是采用平鍵定位的，而是設(shè)計為錐面，依靠兩者壓緊后的摩擦力傳遞動力。因此，即使在拆卸曲軸帶輪時做了裝配記號，安裝時如果帶輪的固定螺栓沒有擰緊到規(guī)定的力矩，帶輪可能與曲軸錯位，造成正時相位發(fā)生較大改變，甚至出現(xiàn)活塞頂彎氣門的現(xiàn)象。

2.凸輪軸鏈輪（圖1-2）的裝配要點

（1）測量正時鏈輪的內(nèi)徑與軸頸外徑的尺寸、花鍵與花鍵槽的寬度尺寸，應(yīng)符合過渡配合要求，不得有磨損。

（2）裝入正時鏈輪時，應(yīng)當(dāng)細心地將花鍵對準(zhǔn)，不得損壞花鍵和花鍵槽。

（3）從維修手冊中查閱緊固螺栓的擰緊力矩。

（4）使用經(jīng)計量部門檢定、在有效期之內(nèi)、力矩范圍合適的力矩扳手?jǐn)Q緊。

（5）在緊固螺栓時需要鎖住曲軸，使之不能轉(zhuǎn)動。

3.安裝曲軸后油封需要核對記號

以波羅1.4L轎車為例，其曲軸后油封不是普通的密封件，而是一種密封法蘭帶脈沖信號發(fā)生器的組件，它包括密封環(huán)和脈沖信號齒，維修手冊要求它們同時更換。核對記號的方法是：從發(fā)動機的后方往前看，脈沖信號齒上的記號點與油封上的三角形對齊，然后輕輕壓入即可。

（二）怎樣檢修進氣歧管翻板機構(gòu)的故障？

一輛大眾邁騰1.8TSI轎車，尾氣排放警告燈經(jīng)常點亮。當(dāng)警告燈點亮?xí)r，發(fā)動機沒有明顯的異常。

連接故障診斷儀VAS5052查詢，讀到故障碼08213（P2015），含義為“進氣歧管風(fēng)門位置/運行控制傳感器不可靠信號，偶發(fā)”（圖1-3）。

根據(jù)該型發(fā)動機的結(jié)構(gòu)原理，分析導(dǎo)致進氣歧管翻板機構(gòu)失常的原因如下：

（1）進氣歧管翻板控制系統(tǒng)（VIS）線路故障，包括進氣翻板轉(zhuǎn)換電磁閥至發(fā)動機控制單元之間的線路。

（2）操縱進氣歧管翻板的執(zhí)行機構(gòu)失常（包括真空膜盒、真空源、兩個真空連接管漏氣或位置接反，以及翻板拉桿）。

（3）進氣歧管風(fēng)門位置傳感器（圖1-4）的信號不穩(wěn)定，或未匹配。

（4）進氣歧管翻板總成因積炭卡死。

（5）發(fā)動機控制單元損壞。

考慮到該車前期更換過進氣歧管以及風(fēng)門位置/運行控制傳感器，于是按照故障診斷儀引導(dǎo)性功能的提示，執(zhí)行發(fā)動機控制單元和進氣歧管翻板的匹配程序。

匹配完成后，在怠速狀況下，讀取發(fā)動機數(shù)據(jù)流142組，進氣歧管翻板實際位置為0.00%，進氣歧管翻板電壓補償值為3.82V，3min后以上數(shù)據(jù)又變?yōu)?.80%、0.00%、3.82V。急加速時，進氣歧管風(fēng)門已經(jīng)完全打開，查看數(shù)據(jù)流，位置傳感器的數(shù)值為99.2%，于是拆解進氣歧管檢查。在轉(zhuǎn)動進氣歧管翻板的同時，讀取進氣歧管風(fēng)門位置/運行控制傳感器的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)只要使進氣歧管翻板稍微做徑向移動，進氣歧管翻板實際位置數(shù)值就會發(fā)生較大的變化，這是不正常的。

于是松開該傳感器的兩個固定螺釘（圖1-5），通過故障診斷儀讀取進氣歧管翻板實際位置的數(shù)值，同時細心地調(diào)整進氣歧管風(fēng)門位置/運行控制傳感器的安裝位置，直到進氣歧管翻板在關(guān)閉狀態(tài)下，無論怎樣做徑向移動，傳感器都沒有信號輸出，最后擰緊固定螺釘。檢查發(fā)現(xiàn)，該傳感器調(diào)整前后的安裝位置相差約0.5mm。調(diào)整完成后，經(jīng)過長時間試車，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，尾氣排放警告燈再未點亮。

（三）奧迪可變氣門升程系統(tǒng)（AVS）具有什么特點？

奧迪轎車的可變氣門升程系統(tǒng)是兩段式的，沒有做到氣門升程的無級調(diào)節(jié)，所以對進氣流量的控制還不夠精確。其巧妙之處在于，同一氣缸的兩個進氣門采用不同步的開啟和關(guān)閉策略，從而實現(xiàn)燃油與空氣的充分混合。

（1）AVS安裝在排氣側(cè)，而不是在進氣側(cè)。為了實現(xiàn)兩種不同氣門升程之間的切換，在排氣凸輪軸上安裝了4個具有獨特結(jié)構(gòu)的凸輪件，它帶內(nèi)花鍵，可以移動。

在凸輪件外有兩個凸輪，其凸輪高度是不相同的。

在凸輪件內(nèi)安裝了彈簧加載式球體，它能將凸輪件鎖定在需要的位置上。

凸輪件的移動范圍由凸輪軸上的滑動槽和軸向推力軸承限制（圖1-6）。

（2）每個氣門對應(yīng)兩個不同外徑的凸輪，當(dāng)發(fā)動機的負(fù)荷較小、轉(zhuǎn)速較低時，使用小凸輪形狀部分，此時氣門的升程較小；當(dāng)發(fā)動機的負(fù)荷較大、轉(zhuǎn)速較高時，切換到大的凸輪形狀部分，此時氣門的升程較大。

（3）在每個凸輪件的上方布置了兩個驅(qū)動器（即電磁閥），大小凸輪的切換由這兩個驅(qū)動器來完成。該驅(qū)動器被電控單元激活后，金屬銷伸出來，并且插入凸輪件的滑槽內(nèi)，從而在凸輪軸轉(zhuǎn)動的過程中完成氣門升程的切換，其中一個負(fù)責(zé)從氣門小升程切換到大升程，另一個負(fù)責(zé)從氣門大升程切換到小升程（圖1-7）。

（4）在完成氣門升程切換后，電磁閥內(nèi)的永久磁鐵將金屬銷收回，同時在電磁閥的勵磁線圈中感應(yīng)出一個電壓，作為凸輪件切換成功的信號，反饋給發(fā)動機控制單元。

（四）寶馬VANOS系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)是什么？

寶馬汽車連續(xù)可變凸輪軸（VANOS）系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部件包括進氣側(cè)VANOS調(diào)節(jié)單元、排氣側(cè)VANOS調(diào)節(jié)單元、電磁閥、凸輪軸位置傳感器等。它們的安裝位置如圖1-8所示。

1.VANOS調(diào)節(jié)單元（圖1-9、圖1-10）

寶馬汽車進氣側(cè)VANOS調(diào)節(jié)單元與排氣側(cè)VANOS調(diào)節(jié)單元不相同，可通過標(biāo)記“einin”或“ausout”來區(qū)分。當(dāng)更換該部件時，必須注意零件的編碼。如果安裝了錯誤的VANOS調(diào)節(jié)單元，有可能導(dǎo)致發(fā)動機嚴(yán)重?fù)p壞。

2.VANOS電磁閥

該車進氣VANOS電磁閥和排氣VANOS電磁閥是一樣的，可以互換。

VANOS電磁閥的機械閥芯容易因為臟污而發(fā)卡，導(dǎo)致發(fā)動機工作不良，這是一種比較常見的故障。

在維修實踐中，有時通過蓄電池“搭電”測試VANOS電磁閥是否能正常工作，但是不能疏忽該電磁閥的工作行程，不能認(rèn)為只要看到電磁閥能“動”就是正常的。如果聽不到清脆的“嗒嗒”聲，說明VANOS電磁閥的工作行程不夠，會導(dǎo)致VANOS調(diào)整輪油壓不足（圖1-11），最終引起故障燈點亮，發(fā)動機抖動，行駛中熄火。因此，要確認(rèn)VANOS電磁閥的狀態(tài)正常，不但電阻值要正常（為11Ω），在通電以后還要聽到明顯的“嗒嗒”聲。

（五）如何檢修寶馬VANOS系統(tǒng)的常見故障？

寶馬VANOS系統(tǒng)的故障大多數(shù)表現(xiàn)為怠速抖動、加速不良、故障燈點亮、發(fā)動機上部有異響等。故障碼一般為凸輪軸位置正時過于提前或過于延遲、系統(tǒng)性能故障等。

一輛寶馬X5車，底盤為E70，配置N55發(fā)動機，行駛里程97632km，出現(xiàn)發(fā)動機抖動，有時熄火的故障現(xiàn)象。

連接故障診斷儀ISID檢測，顯示故障碼002D55，含義為可調(diào)式凸輪軸控制裝置，進氣，冷機起動，無法調(diào)節(jié)。產(chǎn)生該故障的可能原因是：①油壓過低；②凸輪軸傳感器有故障；③VANOS進氣電磁閥有故障；④VANOS機械卡滯；⑤凸輪軸控制裝置螺栓斷裂。

打開VANOS的端蓋，向內(nèi)部觀察可調(diào)式凸輪軸控制裝置，正常，螺栓未折斷。讀取機油壓力數(shù)據(jù)為289.3kPa，在規(guī)定范圍內(nèi)。

在正常情況下，凸輪軸的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)變化與實際位置數(shù)據(jù)變化是相同或接近的，如果兩者相差較大，說明系統(tǒng)對凸輪軸的調(diào)節(jié)能力降低。使用診斷儀無法讀取該車VANOS的位置數(shù)據(jù)，只有通過ABL進氣凸輪軸傳感器檢測計劃功能測試。讀取怠速狀態(tài)下凸輪軸的位置，顯示進氣凸輪軸位置偏差過大（-70.58°），而排氣凸輪軸位置正常（0.63°）。拆下電磁閥（圖1-12）進行清洗，刪除調(diào)校后，發(fā)動機工作正常（圖1-13）。

檢查發(fā)現(xiàn)，機油中含有鐵屑，判斷該發(fā)動機由于在外地保養(yǎng)，機油質(zhì)量不合格或者保養(yǎng)不到位，引起發(fā)動機內(nèi)部磨損，產(chǎn)生鐵屑，最終導(dǎo)致該電磁閥卡滯。

刪除故障碼，重新檢測，無故障信息，路試一切正常。

為了驗證該故障發(fā)生的確切原因，再次測量VANOS的數(shù)據(jù)。當(dāng)拔下兩個VANOS插頭時，讀取的凸輪軸提前角度為0°，并不隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化；當(dāng)連接兩個VANOS插頭時，隨著轉(zhuǎn)速的變化，VANOS提前角度在0°～60°變化，說明此次故障確實是由進氣VANOS電磁閥卡滯所引起的。

（六）檢修可變氣門正時系統(tǒng)（VVT）有哪些要領(lǐng)？

1.確保凸輪軸安裝位置準(zhǔn)確

確保凸輪軸安裝位置準(zhǔn)確的關(guān)鍵點是：將凸輪軸鎖定在最大提前角位置，然后對準(zhǔn)記號安裝（圖1-14）。

以日產(chǎn)騏達1.6L轎車為例，在拆卸進氣凸輪軸鏈輪時，需要對進氣凸輪軸軸頸油孔加壓。當(dāng)鎖止銷脫開時，將鏈輪旋至最大提前角位置，然后將限位銷插入凸輪軸鏈輪上的限位銷孔內(nèi)，并將其鎖定在最大提前角位置。如果無法旋至最大提前角位置，需要更換調(diào)整輪總成。

2.利用ECU監(jiān)控凸輪軸的實時位置

如果缺乏示波器，在以下情況下適宜查看ECU的相關(guān)數(shù)據(jù)，判斷正時機構(gòu)是否正常。

（1）發(fā)動機大修或者更換正時鏈后。

（2）采用不拆卸正時鏈方法更換水泵，懷疑在安裝水泵的過程中正時鏈跳齒，可以查看ECU怠速時的INT/V數(shù)據(jù)。

（3）發(fā)動機無法起動時，通過ECU查看起動時的正時數(shù)據(jù)是否正確[正常值為（0°±5°）CA]。

（4）發(fā)生怠速抖動故障，先查看ECU中正時數(shù)據(jù)是否不在正常范圍內(nèi)。

在維修實踐中，如果發(fā)動機的相位變化異常，將導(dǎo)致怠速抖動，油耗也一定高。發(fā)動機VVT系統(tǒng)的工作特點見表1-1。可以使用故障診斷儀的元件測試功能，檢查進排氣門的相位變化情況。在發(fā)動機怠速時，故意指令進氣或排氣凸輪軸相位推遲到最大值，在正常情況下，發(fā)動機會失速。如果發(fā)動機沒有反應(yīng)，說明凸輪軸相位控制系統(tǒng)沒有執(zhí)行發(fā)動機ECU發(fā)出的相位控制指令。在怠速運轉(zhuǎn)時，一旦進排氣門的相位重疊角過大，就會像氣門關(guān)閉不嚴(yán)一樣，引起怠速抖動。檢修好可變氣門系統(tǒng)，怠速抖動、油耗升高的問題可能一并解決。

3.消除機油壓力失常的負(fù)面影響

（1）使用壓縮空氣對雙向油孔進行正、反向加壓。這樣做的目的有兩個：一是利用壓縮空氣將油道清理干凈，使之沒有污垢；二是保證執(zhí)行器（例如葉輪）不卡滯，能夠從最小提前角位置旋轉(zhuǎn)到最大提前角位置。

（2）檢查系統(tǒng)專屬機油濾清器，如果堵塞（圖1-15），可能存儲故障碼P0012——進氣凸輪軸相位未達到調(diào)整要求，加速時發(fā)動機故障燈點亮。

（3）接通點火開關(guān)，應(yīng)能聽到機油控制閥（OCV）的“咔嗒”聲，如果聽不到“咔嗒”聲，說明OCV可能卡死，將導(dǎo)致連續(xù)可變氣門正時（CVVT）失效，可以拆下機油控制閥（OCV）檢查（OCV是滑閥式占空比控制電磁閥，正常電阻值為6.9～7.9Ω）。

（4）發(fā)動機主油道的機油壓力足夠，不代表DVVT執(zhí)行器的機油壓力也充足。例如，2011款雪佛蘭科魯茲1.6L轎車搭載的LDE發(fā)動機，在DVVT機油油道內(nèi)部有一個機油流量單向閥，它可能影響凸輪軸執(zhí)行器處的機油壓力。這個單向閥安裝在氣缸體內(nèi)部，只能拆開來檢查。

（七）為什么進氣歧管會爆裂？

進氣歧管爆裂的常見原因有以下三種。

1.進氣管“回火”

發(fā)動機進氣歧管（圖1-16）爆裂的最常見原因是進氣管“回火”，而導(dǎo)致發(fā)動機運轉(zhuǎn)時“回火”的原因比較復(fù)雜，包括混合氣過稀、火花塞的熱值不符、進氣門漏氣、點火時間過早以及點火能量不足等幾方面。

2.曲軸箱強制通風(fēng)系統(tǒng)（PCV）失常

在正常情況下，踩下加速踏板后，節(jié)氣門部分開啟，進氣歧管的真空度降低。與怠速位置相比，此時曲軸箱強制通風(fēng)閥（即錐形閥）的閥芯在彈簧力作用下移動，與閥座之間的縫隙增大，通風(fēng)量也增大；當(dāng)高負(fù)荷時，進氣歧管的真空度更低，錐形閥進一步下移，通風(fēng)量隨之增大，消除了發(fā)動機高負(fù)荷導(dǎo)致曲軸箱漏氣的影響。一旦發(fā)生“回火”，PCV閥芯退回到最下端位置（停止通風(fēng)的位置），能阻止“回火”，避免爆炸。

有的汽車進氣歧管爆裂，維修后不久故障再次出現(xiàn)，更換曲軸箱強制通風(fēng)系統(tǒng)的PCV閥，問題得到解決。究其原因，是由于PCV閥的閥芯卡死在通風(fēng)量大的位置上，加上發(fā)生“回火”，由于閥芯不能回落，無法關(guān)閉曲軸箱廢氣竄入進氣管的通道，所以導(dǎo)致進氣歧管爆裂。

3.氣缸、活塞環(huán)嚴(yán)重磨損

一輛寶來轎車，行駛里程11萬km，在急加速時，進氣歧管連續(xù)爆裂3次。檢查發(fā)現(xiàn)，怠速時沒有“回火”，火花塞型號正確，排氣門關(guān)閉正常。這種故障可能是氣缸、活塞環(huán)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致漏氣量過大，曲軸箱內(nèi)的氣壓增大，曲軸箱內(nèi)過高壓力的廢氣流導(dǎo)致進氣歧管爆裂。

（八）排氣管為什么會燒紅？

排氣管燒紅的根本原因是氣缸內(nèi)混合氣未完全燃燒，然后進入排氣管，并且在排氣管內(nèi)繼續(xù)燃燒的結(jié)果。

一輛上海大眾波羅勁取轎車，發(fā)生排氣管燒紅（尤其是安裝氧傳感器的根部通紅）和尾氣嗆人的故障現(xiàn)象。經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)，空氣濾清器右下角的三通閥閥體與節(jié)氣門體下側(cè)進氣腔處的真空軟管脫落，使節(jié)氣門后方漏氣，造成進氣管的真空度下降，進氣歧管絕對壓力傳感器的信號電壓變大，ECU便指令噴油器增大噴油量，從而導(dǎo)致氣缸內(nèi)燃燒不完全，廢氣中含有大量未燃混合氣，由于三元催化轉(zhuǎn)化器的作用，這些廢氣在轉(zhuǎn)化成CO₂和水的過程中釋放大量的熱量，造成排氣溫度過高，最終引起排氣管燒紅的現(xiàn)象。將脫落的真空軟管插好，故障不再出現(xiàn)。

排氣管燒紅有時是ECU調(diào)節(jié)空燃比的結(jié)果，其機理如下：發(fā)動機ECU通過氧傳感器探測到混合氣過稀后，指令增加噴油量（空燃比調(diào)節(jié)值最多±25%），可是混合氣仍然過稀，難以維持正常燃燒，于是大量的未燃混合氣被排放掉，沒有做功，因而轉(zhuǎn)速下降；當(dāng)發(fā)動機ECU檢測到怠速降低時，就指令加大節(jié)氣門的開度，增加進氣量，顯然此時增加進氣量無濟于事，實際上進氣量本來就較多，最終將排氣管的中段燒紅（圖1-17）。

判斷排氣管燒紅原因的經(jīng)驗方法是：讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到3000r/min，保持3min，如果排氣管的頭段（安裝了三元催化轉(zhuǎn)化器）出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象，說明是三元催化轉(zhuǎn)化器堵塞造成的；如果排氣管的頭段沒有燒紅，排氣管的尾段出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象，則是混合氣過濃，或者個別點火線圈失效，造成氣缸內(nèi)燃燒不完全，然后燃氣進入排氣管，在排氣管內(nèi)繼續(xù)燃燒，從而造成排氣管尾段燒紅。