第一章 發(fā)動機使用維修經(jīng)驗與技巧

一、哪些維修項目需要查驗活塞上止點位置

“上止點”是發(fā)動機原理中的一個重要術(shù)語，它是指發(fā)動機壓縮行程或排氣行程終了時，活塞在氣缸內(nèi)所處的極端位置（圖1-1）。發(fā)動機第1缸活塞上止點的位置一般刻印在飛輪上，當(dāng)這一刻線與氣缸體上的記號對齊（圖4-21），此時就是第1缸活塞的上止點位置。活塞上止點分為壓縮上止點和排氣上止點這兩種情況。

圖1-1 上止點及相關(guān)術(shù)語的含義

對于4缸發(fā)動機來說，由于曲軸的第1缸連桿軸頸與第4缸的連桿軸頸處于同一側(cè)，第2缸連桿軸頸與第3缸的連桿軸頸處于另外一側(cè)（兩者相差180°），所以當(dāng)?shù)?缸活塞處于排氣上止點時，第1缸的活塞即處于壓縮上止點位置。

那么，當(dāng)飛輪的上止點記號對正時，是壓縮行程上止點還是排氣上止點呢？在一般情況下不能肯定，有可能是壓縮上止點，也可能是排氣上止點，而這兩種狀態(tài)存在很大差別，需要進(jìn)一步區(qū)分。為了判別某缸處于壓縮上止點還是排氣上止點，可以讓曲軸逆時針轉(zhuǎn)一個角度，若該缸的排氣門有打開的動向；再順時針轉(zhuǎn)動曲軸一個角度，若該缸的進(jìn)氣門有打開的動向，則可以確定該缸處在排氣上止點位置。如果正、反向轉(zhuǎn)動曲軸，某缸的兩個氣門沒有打開的動向，則可以確定處在壓縮上止點位置。

有人問，當(dāng)發(fā)動機正時齒輪室的齒輪記號全部對齊時，第1缸活塞是處于壓縮上止點還是排氣上止點？對于大多數(shù)發(fā)動機，正時齒輪的記號對齊時，第1缸活塞處在壓縮上止點位置。但是，少數(shù)柴油機此時是排氣上止點，如果要調(diào)整氣門間隙，應(yīng)當(dāng)搖轉(zhuǎn)曲軸180°后才能進(jìn)行。

活塞位于上止點時，活塞頂部與氣缸蓋之間只有1mm左右的微小距離，所以上止點一直是汽車維修人員密切關(guān)注的參數(shù)。如果控制不好，不是引起活塞撞擊氣門，產(chǎn)生嚴(yán)重的碰撞響聲，就是造成壓縮比改變，導(dǎo)致發(fā)動機的功率下降和油耗上升。

在維修實踐中，至少以下3個項目需要找準(zhǔn)活塞上止點位置：

①檢查發(fā)動機的配氣相位，包括調(diào)整氣門間隙和減壓間隙。

②排除活塞撞擊氣門的故障。

③氣缸壓縮壓力下降時。

1.檢查或調(diào)整發(fā)動機的配氣相位

為了充分利用氣流的慣性，增加進(jìn)氣量和排盡廢氣，各型發(fā)動機無一例外地設(shè)計成如下狀態(tài)：進(jìn)氣門提前在排氣上止點之前開啟，排氣門推遲在進(jìn)氣上止點之后關(guān)閉。這樣，在上止點附近，進(jìn)氣門和排氣門有短暫的同時開啟時間，它被稱為“氣門重疊角”。這就是配氣相位的基本內(nèi)容。

為此，應(yīng)當(dāng)首先找到活塞處于排氣上止點或者壓縮上止點的位置。另外，調(diào)整氣門間隙和減壓間隙，都應(yīng)當(dāng)在壓縮上止點進(jìn)行。因為只有在壓縮上止點附近時，同一缸的進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪才處于“上八字”或“下八字”狀態(tài)，進(jìn)氣門和排氣門才是真正關(guān)閉的。而在排氣行程上止點，由于進(jìn)氣門和排氣門有一個重疊開啟時間，如果此時調(diào)整氣門間隙，可能出現(xiàn)活塞撞擊氣門的現(xiàn)象。

2.排除活塞撞擊氣門的故障

圖1-2 發(fā)動機配氣相位圖

活塞撞擊氣門的根本原因，是由于各種因素引起活塞的上止點上移、氣門的升程超過設(shè)計值或者活塞和氣門的相對運動沒有配合好。當(dāng)配氣相位（圖1-2）錯亂后，活塞與氣門的運動配合節(jié)奏改變，不按照發(fā)動機的工作順序和氣門運動規(guī)律進(jìn)行，這是導(dǎo)致活塞撞擊氣門的最常見原因。具體來說，故障原因有以下幾方面：

（1）配件尺寸不合格

這主要是活塞頂面至活塞銷孔中心線的距離、連桿軸頸中心線至曲軸回轉(zhuǎn)中心線的距離或者連桿大端孔至連桿小端孔中心線的距離過大。上述尺寸的增大，必然引起活塞上止點的位置往上移，活塞撞擊氣門在所難免。

另外，同一系列但是不同廠家生產(chǎn)的柴油機，氣缸墊的厚度可能不同，如果使用過薄的氣缸墊，也可能引起活塞撞擊氣門的故障。

因此，在更換活塞、連桿、曲軸以及氣缸墊等零件時，務(wù)必保證其型號準(zhǔn)確無誤，最好核對零件號，或者事先測量有關(guān)部位的尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）曲軸產(chǎn)生變形

當(dāng)發(fā)生“燒瓦”、“抱軸”事故，或者發(fā)動機在運轉(zhuǎn)情況下突然落水（氣缸內(nèi)吸入水分，而水無法壓縮），迫使曲軸彎曲，如果其彎曲量超過1mm，活塞的實際上止點位置往上移，將引起活塞撞擊氣門。因此，如果發(fā)生“燒瓦”、“抱軸”事故，必須檢查和校正曲軸的彎曲量，或者更換曲軸。

（3）連桿軸承過度磨損

當(dāng)連桿軸承或者連桿小端襯套嚴(yán)重磨損時，由于軸承的間隙增大，在慣性力的作用，活塞到達(dá)上止點時，活塞的實際上止點位置超過了設(shè)計位置，容易引起活塞撞擊氣門。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)動機的機油壓力降低、發(fā)動機的異響增大時，應(yīng)當(dāng)檢查和修復(fù)連桿軸承和連桿小端襯套。

3.氣缸的壓縮壓力下降時

當(dāng)發(fā)動機出現(xiàn)難以起動的故障時，往往需要檢查氣缸的壓縮壓力是否正常。如果氣缸壓縮壓力下降，說明發(fā)動機的壓縮比可能變小。“壓縮比”是指活塞壓縮到上止點時，氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值。發(fā)動機的壓縮比是一個非常重要的性能指標(biāo)。對于某一型號的發(fā)動機而言，《使用說明書》上標(biāo)示的壓縮比是經(jīng)過反復(fù)匹配的，壓縮比增大或減小都會對發(fā)動機性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了提高發(fā)動機的輸出功率和改善燃油經(jīng)濟性，一般希望壓縮比大一些，但是有一定的限度。反之，如果壓縮比降低，將造成發(fā)動機起動困難、動力下降、運轉(zhuǎn)不平衡甚至產(chǎn)生振抖等一系列問題。

發(fā)動機的壓縮比涉及兩個參數(shù)：一是氣缸總?cè)莘e；二是燃燒室容積。可以采取下面的方法測量燃燒室的容積：分解發(fā)動機，將氣缸蓋倒置在一塊平板上，用一塊玻璃遮蓋燃燒室出口4/5，只留一個小圓口，然后用20mL以上容量醫(yī)用針筒吸取自來水，緩慢地從留出的小圓口注入，待燃燒室被自來水充滿后，停止注射，最后計算醫(yī)用針筒內(nèi)減少的水量，這就是燃燒室的容積。

從發(fā)動機的工作原理看，燃燒室容積的任何變化，都將引起壓縮比發(fā)生變化。燃燒室容積與以下4個因素直接相關(guān)：一是活塞實際的上止點位置；二是氣缸墊的厚度；三是氣缸蓋及氣缸體的實際厚度；四是氣缸內(nèi)積炭的多少，如果燃燒室積炭嚴(yán)重，使燃燒室的實際容積明顯減小，將造成壓縮比增大。前3個因素都涉及上止點的實際位置。因此，在車輛維修中，需要從上述幾方面入手，細(xì)心控制上止點位置，使發(fā)動機的壓縮比保持不變。