張耀輝，翁建紅

（廣東輕工職業(yè)技術學院，廣東廣州　510300）

?

進氣管真空度檢測在發(fā)動機故障判斷中的應用

張耀輝，翁建紅

（廣東輕工職業(yè)技術學院，廣東廣州510300）

摘要：通過對汽油發(fā)動機進氣管真空度的測量，可以檢測汽油發(fā)動機的性能及明確故障部位，以便進行準確的維修。以本田F22及豐田5A汽油發(fā)動機為研究對象，對發(fā)動機在各種故障情況下的真空變化用真空測試儀進行檢測，同時用發(fā)動機分析儀等對進行輔助測試，分析典型故障發(fā)生時的真空度變化。通過定量定性分析，找出其真空度變化規(guī)律，為故障診斷提供依據(jù)和思路。

關鍵詞：發(fā)動機檢測；故障模擬；真空度變化

汽油發(fā)動機進氣管道的真空檢測技術

汽油發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中由于進氣行程的作用，同時進氣管道中空氣濾清器、節(jié)氣門等對空氣流動產(chǎn)生阻力，在進氣岐管中會產(chǎn)生真空度。該真空度是由各缸在交替進行進氣行程時造成的。如數(shù)值較高且真空表指針表現(xiàn)也較穩(wěn)定，反映到汽油發(fā)動機的工作中就是平穩(wěn)、有力、加速性良好。汽油發(fā)動機進氣岐管真空度的大小及其穩(wěn)定性與發(fā)動機的結(jié)構(gòu)及進氣系統(tǒng)密封性、汽油發(fā)動機轉(zhuǎn)速、汽缸的數(shù)量、點火系統(tǒng)的工作性能、可燃混合氣的品質(zhì)等有密切聯(lián)系，并與它們的變化有關系。另外，進氣岐管真空度還受到節(jié)氣門開度的影響，并與其成反比。

用真空表檢測進氣管真空度，只要能將設備與發(fā)動機進氣歧管進行連接即可，不需要對發(fā)動機進行解體，需要拆卸的零件量極少，甚至不要拆卸任何零件，檢測過程快速簡便，且設備便宜。通過檢測進氣管真空度，可以診斷汽油發(fā)動機多種故障，為明確汽油發(fā)動機故障部位提供極大幫助。因此利用真空表對進氣岐管真空度進行檢測并分析故障成因就成了一種可行的不解體檢測方法。

2　　測試系統(tǒng)組成及實驗方案設計

2.1樣本發(fā)動機主要技術參數(shù)

汽油發(fā)動機真空檢測樣本原計劃采用豐田5A汽油發(fā)動機，但因其氣門間隙調(diào)節(jié)很繁瑣，因此在實際測試時增加了本田F22汽油發(fā)動機作為實驗設備。

F22汽油發(fā)動機的外形如圖1所示，直列四缸四沖程水冷式SOHC VTEC電控汽油噴射發(fā)動機；排量2156mL；壓縮比為9.3。豐田5A汽油發(fā)動機如圖2所示，直列式水冷四缸四沖程16氣門電噴式汽油機，排量1498mL；壓縮比9.8。

圖1　本田F22電噴汽油發(fā)動機

圖2　豐田5A電噴汽油發(fā)動機

2.2測試系統(tǒng)的組成

（1）汽油發(fā)動機真空測試儀和燃油壓力表。真空測試儀如圖3所示，測量汽油發(fā)動機進氣管的真空值，是實驗的主要設備之一。燃油壓力表用于測量發(fā)動機燃油壓力，確定故障發(fā)生時準確的燃油壓力值，使實驗結(jié)果更加科學可靠。

圖3　汽油發(fā)動機真空測試儀

（2）汽車專用萬用表和氣缸壓力表。故障模擬時用專用萬用表測量各種信號量的變化，明確信號的值及變化幅度，提高實驗的科學性。用氣缸壓力表測量發(fā)動機氣缸壓力，為故障現(xiàn)象的分析提供幫助，提高實驗的科學性。

（3）汽油發(fā)動機分析儀和點火正時燈。如圖4所示發(fā)動機分析儀通過讀取汽油發(fā)動機的數(shù)據(jù)流掌握汽油發(fā)動機故障模擬情況。汽油發(fā)動機點火正時燈用于汽油發(fā)動機點火提前角的檢測。

圖4　汽油發(fā)動機分析儀

2.3實驗方案設計

針對汽油發(fā)動機常見故障，本次實驗選擇了汽油發(fā)動機進氣管漏氣、汽油發(fā)動機氣門密封變差、混合氣濃度不正常、點火系統(tǒng)不正常、排氣系統(tǒng)阻塞、汽油發(fā)動機缺缸、配氣正時不正常等故障進行模擬，記錄故障現(xiàn)象的同時重點觀察汽油發(fā)動機真空度的變化及特點。

（1）進氣系統(tǒng)故障模擬。汽油發(fā)動機進氣管漏氣故障實驗又分為輕微漏氣與嚴重漏氣，以此觀察不同漏氣量對汽油發(fā)動機的影響及影響程度。氣門密封變差故障，采用將汽油發(fā)動機氣門間隙調(diào)小的方法進行模擬，同樣我們針對不同間隙值進行了模擬。

（2）混合氣濃度不正常故障模擬?；旌蠚鉂舛炔徽Ｖ饕ㄟ^改變進氣壓力傳感器的信號來實現(xiàn)，本次實驗是人為的使該傳感器漏氣從而改變其信號值的方法進行的。

（3）點火系統(tǒng)故障模擬。點火系統(tǒng)不正常耳故障則選擇了改變點火高壓線的電阻及改變火花塞間隙的方法進行模擬。汽油發(fā)動機缺缸故障，沒有采用傳統(tǒng)的斷火方式進行，而是采用斷油方式，效果一樣但后者更加環(huán)保。

（4）配氣正時故障模擬。配氣正時不正常故障我們采用將原正時皮帶人為錯動2個齒的方法進行模擬。在原計劃中還有汽油發(fā)動機燃油壓力不正常故障的模擬，因為在模擬觀察中容易造成燃油的泄漏，形成火災隱患，所以臨時取消了。

（5）真空度測試步驟。①啟動汽油發(fā)動機，并使其以高于怠速的轉(zhuǎn)速空轉(zhuǎn)30min以上，使汽油發(fā)動機達到正常溫度。②將真空表軟管接到進氣歧管的測壓孔上，注意測壓孔的選擇一定要在節(jié)氣門與進氣門之間。③變速器掛空擋，汽油發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)。④讀取真空表上的示值。

3　　實驗數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果分析

3.1進氣管輕微漏氣對真空的影響

（1）測試設備與儀器。豐田5A-FE汽油發(fā)動機；正原ZY-212多功能汽車檢測儀；真空表；點火正時燈。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：850r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：2.3ms；點火提前角：15°± 1°；進氣管真空：60kPa。

（3）模擬故障。汽油發(fā)動機進氣管輕微漏氣。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。轉(zhuǎn)速：900r/min；工況：怠速；水溫：90℃；點火提前角：13°～14°；噴油脈寬：3.8ms。真空讀數(shù)：第一組58～60kPa輕微抖動，第二組55～60kPa輕微抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。進氣管輕微漏氣后導致汽油發(fā)動機進氣管真空度變小，因該發(fā)動機采用進氣壓力檢測進氣量，進而決定發(fā)動機每工作循環(huán)噴油量，真空度變小后噴油脈寬由2.3ms變?yōu)?.8ms，混合氣明顯變濃，使汽油發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速略有上升，同時因汽油發(fā)動機工作變差，進氣管真空波動加劇。

3.2進氣管嚴重漏氣對進氣管真空影響

（1）測試設備與儀器。豐田5A-FE汽油發(fā)動機；正原ZY-212多功能汽車檢測儀；真空表；點火正時燈。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：850r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：2.3ms；點火提前角：15°± 1°；進氣管真空：60kPa。

（3）模擬故障。汽油發(fā)動機進氣管嚴重漏氣。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。轉(zhuǎn)速：800～900r/min；工況：怠速；水溫：90℃；點火提前角：7°～12；噴油脈寬：4.1ms。真空讀數(shù)：第一組51～58kPa輕微抖動；第二組55～58kPa輕微抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。進氣管嚴重漏氣后導致汽油發(fā)動機進氣管真空度變小，因該汽油發(fā)動機采用進氣壓力檢測進氣量，進而決定汽油發(fā)動機每工作循環(huán)噴油量，真空度變小后噴油脈寬由2.3ms變?yōu)?.1ms，混合氣變濃，使汽油發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速略有上升，同時因汽油發(fā)動機工作變差，進氣管真空波動嚴重且怠速不穩(wěn)定。

3.3進氣門輕微漏氣對進氣管真空的影響

（1）測試設備與儀器。本田F22汽油發(fā)動機；真空表；正原ZY-212多功能汽車檢測儀。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：1000r/min；工況：怠速；水溫：93℃；噴油脈寬：3.7ms；進氣管真空：65kPa。

（3）模擬故障。第一缸一個進氣門間隙調(diào)整為0（汽油發(fā)動機為雙進氣門）。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。怠速嚴重抖動。真空讀數(shù)：第一組56～58kPa表針劇烈抖動；第二組54～55kPa表針劇烈抖動；第三組53～56kPa表針劇烈抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。汽油發(fā)動機一個進氣門間隙變?yōu)?，汽油發(fā)動機工作到達正常溫度后，因為氣門受熱膨脹會出現(xiàn)氣門關閉不嚴而漏氣，漏入的氣體直接導致真空度減小，同時間接導致混合氣變濃，因汽油發(fā)動機每工作循環(huán)就漏氣一次，因此真空波動劇烈，且汽油發(fā)動機怠速嚴重抖動。

3.4進氣門嚴重漏氣對進氣管真空的影響

（1）測試設備與儀器。本田F22汽油發(fā)動機；真空表；正原ZY-212多功能汽車檢測儀。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：920r/min；工況：怠速；水溫：93℃；噴油脈寬：3.7ms；進氣管真空：65kPa。

（3）模擬故障。第一缸進氣門間隙全部調(diào)整為0（汽油發(fā)動機為雙進氣門）。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。啟動后汽油發(fā)動機劇烈抖動，汽油發(fā)動機真空降低到29～30kPa。（噴油脈寬：5ms）。

（5）實驗結(jié)果分析。汽油發(fā)動機兩個進氣門間隙變?yōu)?，汽油發(fā)動機工作到達正常溫度后，因為氣門受熱膨脹會出現(xiàn)氣門關閉不嚴而漏氣，漏入的氣體直接導致真空度減小，同時間接導致混合氣變濃，因汽油發(fā)動機每工作循環(huán)就漏氣一次，因此真空波動劇烈，且汽油發(fā)動機怠速嚴重抖動。因為漏氣量大故障開度下降數(shù)值大，汽油發(fā)動機的抖動也很嚴重。

3.5混合氣濃度不正常對進氣管真空的影響

（1）測試設備與儀器。豐田5A-FE汽油發(fā)動機；正原ZY-212多功能汽車檢測儀；真空表；點火正時燈。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：850r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：2.3ms；點火提前角：15°± 1°；進氣管真空度：60kPa。

（3）模擬故障。汽油發(fā)動機進氣壓力傳感器真空管漏氣。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。轉(zhuǎn)速：900r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：3.8ms；點火提前角：13°～14°。

真空讀數(shù)：第一組58～60kPa劇烈擺動；第二組55～60kPa輕微抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。汽油發(fā)動機進氣壓力傳感器真空管漏氣后，進氣管真空變小，該信號失準，導致汽油發(fā)動機噴油量增加，混合氣變濃，因汽油發(fā)動機怠速時特有的工作不確定性，真空出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

3.6排氣系統(tǒng)阻塞對進氣管真空的影響

（1）測試設備與儀器。豐田5A-FE汽油發(fā)動機；正原ZY-212多功能汽車檢測儀；真空表。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：820r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：2.3ms；進氣管真空：60kPa。

（3）模擬故障。排氣管堵塞。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。加速無力。數(shù)據(jù)：第一組51～55kPa表針輕微抖動；第二組50～54kPa表針輕微抖動；第三組51～54kPa表針輕微抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。排氣系統(tǒng)阻塞后，汽油發(fā)動機排氣阻力加大，廢氣倒流進氣缸，導致汽油發(fā)動機功率損失，轉(zhuǎn)速降低，同時各缸工作質(zhì)量下降后吸力下降，出現(xiàn)真空波動。

3.7配氣正時不正常對進氣管真空的影響

（1）測試設備與儀器。豐田5A-FE汽油發(fā)動機；正原ZY-212多功能汽車檢測儀；真空表；點火正時燈。

（2）測試前汽油發(fā)動機主要工作參數(shù)。轉(zhuǎn)速：850r/min；工況：怠速；水溫：90℃；噴油脈寬：2.3ms；點火提前角：15°± 1°；進氣管真空：60kPa。

（3）模擬故障。汽油發(fā)動機正時皮帶錯位，凸輪軸朝氣門早開方向提前2個齒。

（4）實驗數(shù)據(jù)與實驗現(xiàn)象描述。轉(zhuǎn)速：880r/min；工況：怠速；水溫：90℃；點火提前角：15°。真空讀數(shù)：56～58kPa輕微抖動。

（5）實驗結(jié)果分析。汽油發(fā)動機配氣相位變化后汽油發(fā)動機進氣效率下降，真空降低，波動加劇。

4　測試分析結(jié)論

（1）發(fā)動機的所有故障都會導致進氣管真空度的降低。從實驗數(shù)據(jù)看，所有故障都導致了發(fā)動機怠速真空值的下降，且隨故障對發(fā)動機影響的程度不同真空度降低的程度不同。其中排氣管堵塞和進氣管嚴重漏氣對進氣管真空影響較大，實驗使用的豐田發(fā)動機正常怠速真空值為60kPa，排氣管堵塞和進氣管嚴重漏氣時其最低值都達到了50kPa左右，而其他故障最低值都在53kPa左右；氣門嚴重漏氣對真空度的影響最大，本實驗用本田發(fā)動機正常怠速真空值為65kPa，氣門嚴重漏氣時怠速真空值只有29～30kPa。

（2）所有故障都導致了發(fā)動機怠速時真空波動。通過實驗可見，如果故障對所有缸均有影響，則出現(xiàn)真空的輕微波動，如果只對單缸有影響，則出現(xiàn)真空的劇烈波動。如進氣管漏氣、排氣管堵塞及正時錯亂等情況，真空值波動較小。而在對發(fā)動機單缸有影響時，如發(fā)動機單個氣缸漏氣及出現(xiàn)缺缸故障時，真空值波動較大。

（3）點火系統(tǒng)性能下降時真空出現(xiàn)無規(guī)律擺動。發(fā)動機點火系統(tǒng)性能下降和斷缸故障的現(xiàn)象不同，斷缸時因某缸完全不工作，所以發(fā)動機怠速真空出現(xiàn)劇烈抖動。而發(fā)動機點火系統(tǒng)性能下降時，發(fā)動機并未完全中斷點火，因為怠速時混合氣質(zhì)量存在不確定性的特點，這就導致發(fā)動機工作的不確定性，這種不確定性表現(xiàn)為真空出現(xiàn)無規(guī)律擺動。

參考文獻

［1］王良斌.發(fā)動機進氣歧管真空度及其故障診斷技術［J］.汽車維修與保養(yǎng)，2010，（1）.

The Application of Intake Tube Vacuum Degree Detection in Engine Fault Diagnosis

ZHANG Yao-hui，WENG Jian-hong
（Guangdong Industry Technical College，Guangzhou，Guangdong 510300，China）

Abstract:Through measurement of the vacuum of gasoline engine intake pipe，we can test the performance of the gasoline engine and find out the fault parts to make sure repair in time.Taking gasoline engine of Honda F22 and Toyota 5A as object，test the engine vacuum degree change under different fault condition with vacuum tester.Meanwhile，use engine analysis meter to do auxiliary tests to analyze the engine vacuum degree change under typical fault condition.Then through quantitative analysis and qualitative analysis，finds out the vacuity change rule and provides the theory basis for the fault diagnosis and ideas.

Key words:engine performance test；fault simulation；vacuum degree change

作者簡介：張耀輝（1972-），研究生，講師，主要研究方向：車輛工程。

收稿日期：2015-12-15

中圖分類號：U472

文獻標識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）01-0020-03