發動機活塞頂氣門原因探析

www.gzyongxun.cn 來源：互聯網作者：俠名類別：汽車構造維修時間：2016年05月28

汽車發動機裝配狀況是否良好，與維修技術人員的技術水平及業務知識掌握的程度密切相關。對于雙凸輪軸液壓挺桿發動機正時鏈條或正時皮帶的安裝，大部分維修技術人員只能憑經驗或維修手冊里提供的正時標記進行操作，一旦找不到相關維修資料，往往束手無策。而活塞頂氣門現象固然與駕駛員的使用維護、環境因素有關，更與雙凸輪軸的正時安裝位置正確與否密切相關，其中維修技術人員的操作熟練程度更是影響巨大。
活塞頂氣門現象一旦發生，輕者導致氣門彎曲、氣門導管變形；重者氣門頭部脫落、將鋁制活塞頂部擊穿；更為甚者，可能會損壞氣缸體等。本文例1以起亞賽拉圖發動機實際裝配中出現的活塞頂氣門故障為例，通過對故障原因分析、檢查分析；提出了采用“雙排不進”法及同名凸輪軸相位法結合配合“進氣一點頭”來正確裝配發動機總成。
   例1
   1．故障現象
   有l輛起亞轎車，為雙凸輪軸、單缸4氣門、帶液壓挺桿、帶VVT發動機，大修后裝好正時皮帶后發現曲軸順轉、逆轉都轉不了1圈，出現了活塞頂氣門現象。
2．故障原因分析
活塞頂氣門現象一般由以下原因引起：
（1）氣門間隙調整不當，氣門間隙過小；
（2）對于采用正時鏈條裝置的發動機，潤滑不良會造成鏈條張緊器軸承卡死導致鏈條打滑，正時錯亂；
（3）采用齒形正時皮帶的發動機張緊輪卡死，車輛保養不及時，皮帶更換里程過長導致正時皮帶打滑；
（4）燃燒室進水、落入金屬件等；
   （5）裝配不當，導致氣門頭部與活塞產生運動干涉。
3．檢查分析
根據以上原因，結合發動機有關理論，對故障形成的原因進行分析。我們知道，如果1臺發動機能夠正常啟動必須滿足3個條件：
（1）合適的空燃比；
（2）正確的點火正時；
   （3）能夠產生足夠大的點火能量。
很明顯，該臺發動機不能轉動的主要原因是點火正時不對。
   汽車的點火正時正確時，1缸應該位于壓縮上止點位置，此時進排氣門均處于關閉狀態；4缸應該處于排氣上止點位置，進排氣門處于略微打開狀態。而該臺發動機拆解后的檢查結果為：“將凸輪軸正時齒輪旋轉至不能轉動位置，然后拆下氣缸蓋，觀察氣門和活塞的裝配位置，發現1缸進排氣門均處于關閉位置，4缸2個排氣門關閉，2個進氣門全開。”
   由上述發動機的拆檢結果可以看出，此時4缸處于進氣沖程下止點位置，1缸處于壓縮上止點位置；但4缸此時應該處于排氣上止點位置。所以，當旋轉曲軸正時齒輪到接近1缸壓縮上止點時，1缸活塞頂部與處于完全進氣狀態的4缸進氣門發生運動干涉，導致發動機曲軸不能轉動。
   根據以上原因分析，可以判斷出該故障的產生主要是裝配人員對雙凸輪軸的運動機理不清楚，使裝配后的進氣凸輪軸位置發生較大偏差，導致氣門頂活塞故障，從而使發動機曲軸無法轉動。
   4．故障排除
   該氣門頂活塞故障可以采用以下2種方法來排除。
   （1）“雙排不進”法
   根據“雙排不進”的工作原理，該發動機工作順序為1-3-4-2，當1缸處于壓縮上止點位置時，將4缸調整至排氣上止點位置；同時，結合發動機凸輪、曲軸正時齒輪上的正時標記正確地安裝正時皮帶，從而消除該故障。
（2）同名凸輪軸相位法
   凸輪軸上各缸的進氣凸輪或排氣凸輪稱為同名凸輪。從凸輪軸的前端看，各缸同名凸輪的相對角位置按發動機各缸的做功順序逆凸輪軸的轉動方向排列，在同一水平面上反應出來的圖形稱為同名凸輪軸相位圖。4缸四沖程各缸進排氣門的凸輪彼此間隔角為360°/4=90°。理論上，同一缸進氣凸輪與排氣凸輪的夾角為180°，但由于氣門重疊、進排氣門遲閉角的影響，實際夾角一般為254°。
   此種方法尤其適用于一些不明正時標記的發動機，例如有的車輛在行駛中由于各種原因出現凸輪軸折斷、正時錯齒等。此時可將進氣凸輪軸或排氣凸輪軸上各缸的凸尖畫在1張圖上，如圖1所示。

我們知道除本田部分車型，絕大部分車輛均采用順時針傳動方式（從發動機前端往后看），而圖1中
凸輪的位置是按實際位置畫出的（即人趴在發動機上，頭部向前，人的左臂側為同名凸輪軸相位圖的左側，注意該位置方向與發動機實際轉向相反）。
由圖1可以看出，該發動機工作順序為：1-3-4-20此時可利用“進氣一點頭”方法找出一缸壓縮上止點位置，即先看排氣凸輪先下壓到最低位置，再上行到最高位置，進氣門開始點頭時，即為一缸壓縮上止點。同樣可以正確地安裝好雙凸輪軸的位置，從而排除故障。
例2
有1輛普通桑塔納發動機，裝配單凸輪軸，液壓挺桿機構。由學徒工裝配完發動機，安裝正時皮帶后，出現發動機只能反轉不能正傳的現象。
該故障的發生比較特殊，拆解后發現，原來是4缸連桿螺絲忘記上緊造成的。由于連桿大頭與小瓦間間隙較大，活塞到達上止點時活塞的頭部與氣門接觸，導致正轉不能完成1圈。那為什么反轉可以轉1圈以上呢？這主要由于反轉時，正時皮帶緊邊一側（分電器凸輪軸側）變為松邊，而張緊輪側雖然變為緊邊，其實還是較松，故發動機可以反轉超過1圈，而匝時針旋轉則不能達1圈。

回顧與總結：本例中的上述故障，實際上屬于典型的人為故障，主要是由于此前接修該車的維修人員對于車輛凸輪軸的結構原理不是很了解，隨意將其裝在氣缸蓋上造成了進氣門頂活塞現象，遇到了問題后束手無策。
綜上所述，我們可以得知，氣門頂活塞故障的產生與維修技術人員的理論知識的掌握程度、技能技巧的熟練程度、車輛的維護與保養、道路條件、使用條件等都有非常大的聯系，要想成為一名合格的維修技術人員，必須精通汽車理論、具備一定的實踐基礎、再加上刻苦鉆研、勤學苦練才能真正做好維修技術工作。