內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造與發(fā)展

內(nèi)燃機(jī)是汽車的“動(dòng)力心臟”，100多年來它的技術(shù)是日新月異的。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展又因燃油品質(zhì)的提高而改進(jìn)，上個(gè)世紀(jì)由于汽油是70號(hào)(辛烷值)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比為6∶1，如今汽油品質(zhì)已經(jīng)提高到97號(hào)和98號(hào)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比也隨之提高為10∶1甚至12∶1，更加注重環(huán)保和碳排放。

我曾大修過一輛奧迪轎車，其發(fā)動(dòng)機(jī)采用四缸缸內(nèi)直接噴射技術(shù)，變速器為無級(jí)變速，機(jī)械零件與電控元件都極為精致，通過大修的全過程可以領(lǐng)略到德國(guó)汽車技術(shù)的精華，但精華過度則奢華，有“嘩眾取寵”的作秀之嫌。如機(jī)油細(xì)濾散熱裝置，其外形體積與解放CA10型相近，又如曲軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油飛濺加上大小瓦的機(jī)油壓力循環(huán)(壓力4kg/m2)已經(jīng)完全滿足潤(rùn)滑需要，再設(shè)計(jì)一套缸壁的機(jī)油壓力強(qiáng)制噴射系統(tǒng)就會(huì)為發(fā)動(dòng)機(jī)上油留下隱患。技術(shù)設(shè)計(jì)要實(shí)事求是，否則增加制造成本，提高故障機(jī)率，給維修帶來無窮的煩惱。

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)鏈的認(rèn)識(shí)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的總成周邊配置很多附件來保證主機(jī)的運(yùn)行，就像航母需要艦群來保障一樣。這里將寶馬X3發(fā)動(dòng)機(jī)與附件傳動(dòng)鏈(圖1)的關(guān)系淺析如下。

曲軸皮帶盤(外盤直徑129mm，四槽；內(nèi)盤直徑145mm，六槽)一帶四(即發(fā)電機(jī)、水泵、制冷泵、轉(zhuǎn)向助力泵)，過渡輪與漲緊輪的設(shè)置是為解決皮帶輪的包角問題，保證有效傳動(dòng)。內(nèi)盤帶動(dòng)水泵和發(fā)電機(jī)，外盤帶動(dòng)轉(zhuǎn)向助力泵和制冷泵。

各附件與曲軸皮帶盤的傳動(dòng)關(guān)系如下：①發(fā)電機(jī)皮帶盤(直徑55mm)與內(nèi)盤(直徑145mm)的傳動(dòng)比為2.6∶1；②水泵皮帶盤(直徑123mm)與內(nèi)盤(直徑145mm)的傳動(dòng)比為1.17∶1；③制冷泵皮帶盤(直徑111mm)與外盤(直徑129mm)的傳動(dòng)比為1.16∶1；轉(zhuǎn)向助力泵皮帶輪(直徑120mm)與外盤(直徑129mm)的傳動(dòng)比為1.07∶1。

各附件部件以上列傳動(dòng)速比可計(jì)算出發(fā)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)達(dá)到2080r/min，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)10400r/min，加上發(fā)電機(jī)本身的工作溫度為103℃，可見發(fā)電機(jī)軸承和碳刷的工作條件極其苛刻，應(yīng)該未雨綢繆，制訂清洗、保養(yǎng)與潤(rùn)滑方案，防止發(fā)電機(jī)整體報(bào)廢。實(shí)踐證明，發(fā)電機(jī)軸承與碳刷壽命約在150000～180000km，超過200000km則該部件在運(yùn)行中有偶發(fā)故障(不發(fā)電)，會(huì)有中途拋錨之慮。

防漏有方

內(nèi)燃機(jī)有曲軸和凸輪軸，凡軸必有油封，以保證潤(rùn)滑油不滲不漏。但也有個(gè)別車型不設(shè)油封，采取離心式逆向掃油方式，如標(biāo)致的505車型。

近期承修一臺(tái)標(biāo)致607的發(fā)動(dòng)機(jī)，該車行駛300000km后曲軸后油封大量漏油，此項(xiàng)作業(yè)必須抬下發(fā)動(dòng)機(jī)，與變速器分開后更換新的油封。此事雖小，卻收獲頗豐，記錄如下：①漏油的原因是曲軸后油封走外圓，無過盈彈性預(yù)緊力；②曲軸后油封規(guī)格為120.46×98×7(mm)，實(shí)測(cè)承孔孔徑為 120.04mm，二者的裝配關(guān)系為彈性過盈配合，過盈量為0.42mm；③該油封的構(gòu)造是金屬簿板沖壓件(骨架)與耐油橡膠硫化壓注而成，金屬簿板沖壓件只允許一次性正確裝配完成作業(yè)，二次裝配勢(shì)必造成油封本身彈性變形、預(yù)緊力不足(無過盈)；④在進(jìn)行曲軸后油封漏油的修理作業(yè)時(shí)，鑒于累計(jì)行駛里程較多，應(yīng)該連同前曲軸油封一同更換以保證與下次使用里程同步；⑤由于車型特殊，完成以上作業(yè)時(shí)應(yīng)安排熟練中工、學(xué)徒各一人，配以發(fā)動(dòng)機(jī)起吊設(shè)備；⑥由于該維修項(xiàng)目作業(yè)量大、附件多(涉及冷卻、空調(diào)、供油、電氣等系統(tǒng))，作業(yè)工時(shí)約在16～20小時(shí)(含調(diào)試時(shí)間)，即兩天完成，一天則需要加夜班，恐生隱患，欲速則不達(dá)。

傳動(dòng)軸異響

汽車在運(yùn)行中，傳動(dòng)系的各零部件工作時(shí)都會(huì)有正常的聲音令人放心，不正常的聲音令人煩心。

一輛沃爾沃XC90四驅(qū)越野車，在行駛149000km時(shí)，因傳動(dòng)明顯異響進(jìn)廠檢查，結(jié)果是連接變速器輸出軸的萬向節(jié)已經(jīng)松曠，更換新配件后異響消除。

拆下傳動(dòng)軸總成(兩段)，測(cè)量全長(zhǎng)為2280mm，軸端兩頭各有六滾珠等速萬向節(jié)(編號(hào)HLJ75)，中段有過橋軸承及十字萬向節(jié)以滿足前后驅(qū)動(dòng)橋的動(dòng)力傳動(dòng)(見圖2)。在檢修過程中發(fā)現(xiàn)前端萬向節(jié)松曠(徑向間隙0.30mm)，后端萬向節(jié)完好(無間隙)。

為什么同一軸上的兩個(gè)零件松曠程度不同呢？這是值得分析的：①汽車萬向節(jié)等同于軸承，其材質(zhì)及工藝設(shè)計(jì)都十分講究，按用途可分徑向負(fù)荷、推力負(fù)荷和萬向負(fù)荷等；②兩個(gè)萬向節(jié)同軸不同果的原因是前端處于高溫區(qū)，油質(zhì)干固，后端處于常溫區(qū)，散熱好、油質(zhì)好；③前端萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)角偏差極小，始終保持定點(diǎn)壓荷，結(jié)果凹陷0.15mm以上，而后端萬向節(jié)傳動(dòng)時(shí)由于后驅(qū)動(dòng)橋與車身跳動(dòng)量較大，故滾珠沿軌道不停滑動(dòng)，不是點(diǎn)磨損。

又見異響

從事汽車修理工作的人，注定要與各種各樣的異響打交道。

一輛日產(chǎn)天籟V6轎車，累計(jì)行駛約110000km，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，只是在怠速狀態(tài)下將各窗關(guān)閉后能聽到低分貝、有節(jié)奏的“砰砰”聲，類似人在睡眠發(fā)出的打鼾聲，噪聲雖小，但很煩人。

我們幾乎查遍發(fā)動(dòng)機(jī)支架各膠墊、排氣部件與車身有關(guān)的各連接點(diǎn)，均正常，但噪聲依舊。困惑中，兩位維修技師由點(diǎn)到面循聲查找，在油箱上蓋的進(jìn)出口接頭處手感有節(jié)奏振感，再向前、向上查找聲源，終于找到發(fā)動(dòng)機(jī)二排供油管的兩個(gè)壓力閥中前方的一個(gè)振動(dòng)明顯，導(dǎo)致該閥到油箱的輸油管全長(zhǎng)都有振頻傳給車身，使用聽診器能清楚聽到有節(jié)奏的噪聲。更換新件(零件號(hào)為KY09AN024000)后故障排除。

為求異響的原因，我們解剖閥體，見到如小雞蛋大小的壓力閥，分上、下蓋二件鉚合，先鉚膜片，后鉚上蓋，腔內(nèi)有膜片(雙層)及壓力彈簧(直徑14mm，線徑1.7mm，自由長(zhǎng)度18.6mm)，底座內(nèi)腔有中心主軸，規(guī)格為11×16(mm)。由于燃油系統(tǒng)之供油壓力要求為恒定的3.5kg/m2，但電動(dòng)泵供油的脈動(dòng)與電噴嘴瞬間噴油(泄壓)，這就形成該閥內(nèi)腔油壓脈動(dòng)，必然會(huì)使膜片芯塊與立柱發(fā)生間隙磕碰，產(chǎn)生噪音。該故障只能換件，不能修復(fù)，解剖是為了學(xué)習(xí)，知其所以然。

電動(dòng)機(jī)雖小，學(xué)問很大

上世紀(jì)，前蘇聯(lián)卡車瑪斯、斯大林80拖拉機(jī)都采用大馬力柴油機(jī)，啟動(dòng)時(shí)用單缸摩托副機(jī)帶動(dòng)主機(jī)。當(dāng)今技術(shù)逐漸進(jìn)步，汽車有電動(dòng)機(jī)，省力又安全。

近期大修一臺(tái)寶來1.6的發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛190000km，按維修范圍規(guī)定應(yīng)同時(shí)檢查發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。雖然是主機(jī)附件，但附件也是關(guān)鍵，附件不好就會(huì)影響主機(jī)。在維修過程中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重要的現(xiàn)象：一是潤(rùn)滑油完全干固，二是碳刷磨損至極限。

該電動(dòng)機(jī)為12V直流、四碳刷結(jié)構(gòu)，有行星減速機(jī)構(gòu)(電樞轉(zhuǎn)子主動(dòng)齒數(shù)14齒，內(nèi)齒環(huán)齒數(shù)40齒，速比為2.85∶1)，終端主動(dòng)齒輪10齒，飛輪齒圈126齒，速比為12.6∶1，在啟動(dòng)工作時(shí)還具備嚙合與退出功能(電磁撥叉和輸出軸螺旋花鍵)，見圖3。

通過此次維修，我認(rèn)識(shí)到電動(dòng)機(jī)雖小，學(xué)問很大。電動(dòng)機(jī)碳刷與發(fā)電機(jī)碳刷同名不同質(zhì)，電動(dòng)機(jī)碳刷含銅量(紫銅)較高，發(fā)電機(jī)碳刷含碳量較多，二者表面顏色各有不同，不能混用。當(dāng)前市場(chǎng)碳刷良莠不等，日本富永電碳產(chǎn)品為優(yōu)良品，雜牌碳刷斷不可用。更換碳刷導(dǎo)線只能銅焊(氬弧焊)，不可錫焊。

寶來1.6的電動(dòng)機(jī)碳刷原規(guī)格為4.5×12×12(mm)，行駛190000km后碳刷的磨耗量為7mm，符合一般規(guī)律。這能啟示我們寶來電動(dòng)機(jī)的維護(hù)里程應(yīng)在120000～150000km之前。

一個(gè)螺栓致“全線崩潰”

一輛寶馬745轎車，在行駛中發(fā)動(dòng)機(jī)突然出現(xiàn)異響，故障燈點(diǎn)亮，溫度上去了但發(fā)電機(jī)不發(fā)電，轉(zhuǎn)向很重，經(jīng)過搶修才得以進(jìn)廠。檢查發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇皮帶脫出，皮帶漲緊器掉在護(hù)板上，原因是一個(gè)小小的M10×1.5螺栓斷了，幸好有護(hù)板，零件沒有丟失。

該螺栓是優(yōu)質(zhì)鋼材并經(jīng)過熱處理的標(biāo)準(zhǔn)緊固件，具有自鎖功能(安全防松)，那么螺栓為什么會(huì)斷呢？本人分析是在某次更換風(fēng)扇皮帶時(shí)，不專業(yè)的操作者沒有正確使用世達(dá)T60星狀套筒進(jìn)行裝配，而是誤對(duì)漲緊器的中心螺栓(M10×1.5)施力過度，使螺栓的螺紋處內(nèi)傷(實(shí)際斷面僅7mm)，在行駛中脫落。斷絲修復(fù)需要有鉗工基礎(chǔ)，工藝要正確，否則欲速不達(dá)。

先拆去水箱總成創(chuàng)造維修空間，讓小手電鉆方便進(jìn)入，對(duì)斷在鋁正時(shí)蓋內(nèi)的斷絲殘頭端面沖打中心孔，用Ф3.5mm鉆頭(短的)鉆孔，孔深5～6mm，切勿鉆偏，用斷絲取出器的#1錐(反螺紋)反向取出斷絲殘頭，用M10×1.5絲錐修整鋁蓋內(nèi)孔螺紋。