发动机活塞顶气门原因探析

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汽车发动机装配状况是否良好，与维修技术人员的技术水平及业务知识掌握的程度密切相关。对于双凸轮轴液压挺杆发动机正时链条或正时皮带的安装，大部分维修技术人员只能凭经验或维修手册里提供的正时标记进行操作，一旦找不到相关维修资料，往往束手无策。而活塞顶气门现象固然与驾驶员的使用维护、环境因素有关，更与双凸轮轴的正时安装位置正确与否密切相关，其中维修技术人员的操作熟练程度更是影响巨大。     活塞顶气门现象一旦发生，轻者导致气门弯曲、气门导管变形；重者气门头部脱落、将铝制活塞顶部击穿；更为甚者，可能会损坏气缸体等。本文例1以起亚赛拉图发动机实际装配中出现的活塞顶气门故障为例，通过对故障原因分析、检查分析；提出了采用“双排不进”法及同名凸轮轴相位法结合配合“进气一点头”来正确装配发动机总成。       例1       1．故障现象       有l辆起亚轿车，为双凸轮轴、单缸4气门、带液压挺杆、带VVT发动机，大修后装好正时皮带后发现曲轴顺转、逆转都转不了1圈，出现了活塞顶气门现象。     2．故障原因分析     活塞顶气门现象一般由以下原因引起：     （1）气门间隙调整不当，气门间隙过小；     （2）对于采用正时链条装置的发动机，润滑不良会造成链条张紧器轴承卡死导致链条打滑，正时错乱；     （3）采用齿形正时皮带的发动机张紧轮卡死，车辆保养不及时，皮带更换里程过长导致正时皮带打滑；     （4）燃烧室进水、落入金属件等；       （5）装配不当，导致气门头部与活塞产生运动干涉。     3．检查分析     根据以上原因，结合发动机有关理论，对故障形成的原因进行分析。我们知道，如果1台发动机能够正常启动必须满足3个条件：     （1）合适的空燃比；     （2）正确的点火正时；       （3）能够产生足够大的点火能量。     很明显，该台发动机不能转动的主要原因是点火正时不对。       汽车的点火正时正确时，1缸应该位于压缩上止点位置，此时进排气门均处于关闭状态；4缸应该处于排气上止点位置，进排气门处于略微打开状态。而该台发动机拆解后的检查结果为：“将凸轮轴正时齿轮旋转至不能转动位置，然后拆下气缸盖，观察气门和活塞的装配位置，发现1缸进排气门均处于关闭位置，4缸2个排气门关闭，2个进气门全开。”       由上述发动机的拆检结果可以看出，此时4缸处于进气冲程下止点位置，1缸处于压缩上止点位置；但4缸此时应该处于排气上止点位置。所以，当旋转曲轴正时齿轮到接近1缸压缩上止点时，1缸活塞顶部与处于完全进气状态的4缸进气门发生运动干涉，导致发动机曲轴不能转动。       根据以上原因分析，可以判断出该故障的产生主要是装配人员对双凸轮轴的运动机理不清楚，使装配后的进气凸轮轴位置发生较大偏差，导致气门顶活塞故障，从而使发动机曲轴无法转动。       4．故障排除       该气门顶活塞故障可以采用以下2种方法来排除。       （1）“双排不进”法       根据“双排不进”的工作原理，该发动机工作顺序为1-3-4-2，当1缸处于压缩上止点位置时，将4缸调整至排气上止点位置；同时，结合发动机凸轮、曲轴正时齿轮上的正时标记正确地安装正时皮带，从而消除该故障。 （2）同名凸轮轴相位法       凸轮轴上各缸的进气凸轮或排气凸轮称为同名凸轮。从凸轮轴的前端看，各缸同名凸轮的相对角位置按发动机各缸的做功顺序逆凸轮轴的转动方向排列，在同一水平面上反应出来的图形称为同名凸轮轴相位图。4缸四冲程各缸进排气门的凸轮彼此间隔角为360°/4=90°。理论上，同一缸进气凸轮与排气凸轮的夹角为180°，但由于气门重叠、进排气门迟闭角的影响，实际夹角一般为254°。       此种方法尤其适用于一些不明正时标记的发动机，例如有的车辆在行驶中由于各种原因出现凸轮轴折断、正时错齿等。此时可将进气凸轮轴或排气凸轮轴上各缸的凸尖画在1张图上，如图1所示 我们知道除本田部分车型，绝大部分车辆均采用顺时针传动方式（从发动机前端往后看），而图1中 凸轮的位置是按实际位置画出的（即人趴在发动机上，头部向前，人的左臂侧为同名凸轮轴相位图的左侧，注意该位置方向与发动机实际转向相反）。       由图1可以看出，该发动机工作顺序为：1-3-4-20此时可利用“进气一点头”方法找出一缸压缩上止点位置，即先看排气凸轮先下压到最低位置，再上行到最高位置，进气门开始点头时，即为一缸压缩上止点。同样可以正确地安装好双凸轮轴的位置，从而排除故障。      例2     有1辆普通桑塔纳发动机，装配单凸轮轴，液压挺杆机构。由学徒工装配完发动机，安装正时皮带后，出现发动机只能反转不能正传的现象。     该故障的发生比较特殊，拆解后发现，原来是4缸连杆螺丝忘记上紧造成的。由于连杆大头与小瓦间间隙较大，活塞到达上止点时活塞的头部与气门接触，导致正转不能完成1圈。那为什么反转可以转1圈以上呢？这主要由于反转时，正时皮带紧边一侧（分电器凸轮轴侧）变为松边，而张紧轮侧虽然变为紧边，其实还是较松，故发动机可以反转超过1圈，而匝时针旋转则不能达1圈。 回顾与总结：本例中的上述故障，实际上属于典型的人为故障，主要是由于此前接修该车的维修人员对于车辆凸轮轴的结构原理不是很了解，随意将其装在气缸盖上造成了进气门顶活塞现象，遇到了问题后束手无策。     综上所述，我们可以得知，气门顶活塞故障的产生与维修技术人员的理论知识的掌握程度、技能技巧的熟练程度、车辆的维护与保养、道路条件、使用条件等都有非常大的联系，要想成为一名合格的维修技术人员，必须精通汽车理论、具备一定的实践基础、再加上刻苦钻研、勤学苦练才能真正做好维修技术工作。