摘要:文章分析了影响发动机的几大因素,包括气缸压力,最低起动转速、供油、点火正点等,找出了引起发动机起动困难的原因,并从利用附加装置和使用、维护方面提出了改善措施。

关键词:发动机;汽缸压力;气动转速;点火正点

中图分类号:U472文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)30-0035-02

发动机起动性能是发动机的重要指标之一,直接影响发动机的工作可靠性和使用寿命,发动机的起动是指发动机曲轴在外力作用下开始转动,直到发动机开始自动进入怠速运转的全过程。本文从发动机工作原理出发,从气缸压力、最低起动转速、供油、点火正时四个方面分析了影响发动机起动困难的主要因素,并提供了在汽车维修、保养、使用中要注意的事项。

1影响发动机起动的几个因素分析

1.1气缸压力

发动机正常起动应该保证气缸压力正常,它是发动机实现顺利起动的前提条件,气缸压力由压缩比、气缸密封性及配气机、构技术状况三方面因素共同决定。

1.1.1压缩比压缩比是气缸总容积与燃烧室容积之比。在发动机技术良好的情况下,压缩比越大,压缩终了时气缸内的压力、温度就越高,压缩压力越高,功率也越大,越便于发动机的起动。在汽油机中,由于受汽油抗爆性等因素影响,压缩比太高,易出现爆燃,因而不能太高。汽油机的压缩比一般为7～10。柴油机如果压缩比过高,将出现机械负荷过大,工作粗暴等现象,柴油机的压缩比一般为16～21。

1.1.2气缸的密封性气缸的密封性好坏直接影响到压缩终了时燃烧室内的压力,因此气缸密封很关键。气缸的密封性包括气门密封性、活塞环的密封性、气缸盖与气缸体之间密封性。

(1)气门密封性。气门工作面磨损将破坏气门与座的密封性,导致漏气,气缸压力下降。检查气门工作面磨损主要是观察气门工作面是否有点蚀、刻痕、斑痕、烧伤、凹陷。产生气门密封不严的主要原因有气门存在积炭、维修时气门密封环研磨不好、气门导管严重松旷、气门座圈松动、气门间隙过小等。

(2)活塞环密封性。活塞环分气环和油环两种。活塞环是在高温、高压、高速及润滑困难的条件下工作,当活塞环严重磨损、失去弹性、发卡、断裂或密封面烧蚀失去密封作用时,将引起活塞环的背隙、端隙、侧隙变大,密封性变差,导致气缸压力下降,直接影响发动机的起动。

(3)气缸盖与气缸体之间密封。如果气缸盖与气缸体的结合面翘曲不平、有划道、气缸垫损坏,将影响气缸的密封性。在平时的维修保养中,要注意结合面的平整、清洁,观察气缸垫有无损坏,同时在拆装气缸盖时,要严格按维修手册所规定的顺序拆装气缸盖螺栓。另外在更换气缸热时,要选用匹配的气缸垫。

(4)气缸压力的检查。测量气缸压力要做到操作规范、测量准确。汽油发动机不得低于标准压力的70%,柴油机不得低于标准值的80%。各缸压力差,汽油机不超过10%,柴油机不超过8%。如不符合上述要求,将不能保证顺利起动。

1.1.3配气机构技术状况配气机构零件的制造偏差或使用过程中的磨损、变形及装配、调整不当等,使发动机的进排气量及配气相应发生变化,影响发动机起动要求。

1.2最低起动转速

发动机正常起动的条件是要达到最低起动转速,车型不同,最低起动转速要求也不同,一般汽油发动机为(50～70)转/分,柴油发动机为(150～300)转/分。影响最低起动转速主要有两方面原因:蓄电池的性能和起动机的性能等。

1.2.1蓄电池的性能蓄电池要经常保持充足电。要经常检查,发现存电不足应立即补充电。车用蓄电池的电压有12V和24V(柴油机)两种。影响蓄电池性能的因素有:

(1)放电电流。由于放电电流过大,直接影响蓄电池的容量,汽车上规定每次使用起动机时间不得超过5s,再次起动间歇(10～15)s以上。否则会导致蓄电池容量减少,使用寿命缩短。

(2)电解液温度。由于温度对蓄电池的放电容量及两端电压影响较大,电解液温度每降1℃,容量约下降1%,这也是冬季起动时总感到蓄电池电容量不足的主要原因之一。一般电解液温度应控制在20℃～30℃之间,最高不超过35℃。

(3)电解液的相对密度。一般情况下,电解液的相对密度稍低有利于提高放电电流和容量,同时也有利于延长蓄电池的使用寿命。冬季在不结冰的前提下,应尽可能使用密度稍低的电解液。

(4)电解液的纯度。使用纯度不好的电解液,会明显减少蓄电池的容量,缩短蓄电池的使用寿命。

1.2.2起动机的性能起动机的作用是供给曲轴起动转矩,带动曲轴旋转,使曲轴达到必需的起动传速,使发动机进入自行运转状态。一般来说汽车上的起动机都是专用的。

1.3供油

汽油发动机在低温冷车起动时,要求供给极浓混合气,因为混合气中有一部分汽油会发生冷凝,粘在进气管的壁上,使实际进入气缸的混合气变稀。在电喷发动机中为了对混合气变稀进行补偿,采用电磁式冷起动喷油器,以改善发动机低温冷起动性能。

目前在较先进的车型上取消冷起动喷嘴,采用延长喷油器喷油时间以增大喷油量的方法来加浓混合气。喷油器喷油时间有ECU控制。柴油发动机喷入气缸内的柴油品质、喷油正点必须符合技术要求,才能保证发动机正常起动。

1.4点火

1.4.1击穿电压火花塞电极间产生火花时的电压叫击穿电压。起动时需要的击穿电压最高可达7kV。点火系除了必须提供满足不同工况要求的击穿电压外,还应具有一定的次级电压储备。电喷发动机点火系能提供的击穿电压超过28kV。

1.4.2足够的电火花能量一般而言,电火花能量越大,则混合气的着火性能越好。发动机在低温下冷车起动时,需要较高的火花能量。目前采用的高能点火装置,要求火花能量超过80～100mJ。

1.4.3点火提前角发动机冷起动时,电控单元不进行最佳点火提前角调整控制,而是根据发动机的转速(Ne)和起动开关信号(STA)以固定不变的点火提前角点火。当发动机的转速超过一定值时,自动转入由ECU控制的最佳点火提前角计算及控制程序。

最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角;初始点火提前角由发动机结构及曲轴位置传感器安装位置决定,未经电子控制单元修正的点火提前角。基本点火提前角由电子控制单元根据发动机的转速和负荷所确定的点火提前角作为基本点火提前角。修正点火提前角由电子控制单元ECU中的CPU根据发动机的转速和负荷以外信号对点火提前角修正的角度,包括水温修正、大气修正、进气温度修正等。

2改善发动机冷起动的几种预热装置

为了保证低温条件下迅速可靠地起动,在多数柴油机和少汽油机上设有低温起动预热装置,以提高进入气缸的空气(可燃混合气)的温度。下面介绍几种低温起动预热装置:

2.1电热塞

安装在柴油机的预热室或进气口处,通电10～15s,电热丝温度将达800℃,最高温度达1000℃～1100℃。

2.2火焰式加热器

当发动机水温低于0℃时,电子预热控制模块自动接通,预热指示灯常亮,火焰式加热器进入加热状态。电子预热控制模块使加热温度维持在800℃～1200℃,此时起动发动机,柴油进入柴油雾化室,被加热呈雾状后喷出,在火焰式喷射器下方与空气混合后被点燃,对进气加热,于是发动机在低温下顺利起动。南京依维柯S系列汽车采用了该装置。

2.3柴油中掺加添加剂

对于柴油机,还可向柴油中加入一定量的乙醚,乙醚的沸点低,自燃点低,向柴油中加入10%～50%r,可使柴油机起动温度降低5℃～15℃。另外在冬季,应根据不同地域、气候条件选用合适牌号柴油。

3检修发动机起动故障,应由表及里,由易到难

如果汽车出现起动问题,我认为可以按由表及里,由易到难步骤进行:

第一步:检查起动机能否达到最低转速需求,先检查蓄电池电量是否充足;各电气接线是否接触良好,查看接头有无锈蚀现象等,再检查起动机性能。

第二步:检查点火是否正常,可采用跳火法检查。如火花塞出现积炭,将会造成次级电压降低,从而无法跳火。另外初级线圈的导线接头,如接触不良、松脱、断路或者次级线圈未插紧,都会引起次级电压降低,火花塞火花变弱,影响起动。

第三步:检查供油是否正常,重点检查喷油器是否喷油,再检查故障所在。

第四步:检查气缸内压力是否足够,可采用气缸压力表检测或发动机分析仪分析其波形。主要是观察波形的击穿电压的大小和电火花的持续时间。

第五步:检查发动机电子控制单元(ECU)。电子控制单元(ECU)有自诊断功能,当发动机微机控制系统工作时,自诊断系统连续监测每个传感器的输入信号和各执行器反馈电路的反馈信号,如出现异常,说明微机控制系统发生故障,故障自诊断将此故障所对应的故障代码存入存储器,同时店亮仪表上的“CHECK”故障指示灯,提示微机控制系统有故障,应及时排除。

4结论

从上述分析,我们清楚地认识到影响发动机起动的决定因素有压力、点火、供油、温度、最低起动转速。在我们以后的实践中对分析起动问题有一定的帮助。除此之外,为使发动机顺利起动,还必须具备其基本前提:即发动机装配要符合有关技术要求,如各轴瓦的配合间隙、配气机构技术状况、气门间隙、配气相位以及各运动副之间的润滑状况。否则,过大的曲轴扭距将使起动机带不动。不正确的配气相位也影响其正常起动。

参考文献

[1] 王随从.汽车电子控制系统原理与检修[M].北京:北京理工大学出版社,1998.

[2] 裘玉平.汽车电气设备[M].北京,人民交通出版社,1999.

[3] 李东江.现代汽车电气设备[M].北京:机械工业出版社,1998.

[4] 吴际璋.汽车构造(汽车运用工程专业用)[M].北京:人民交通出版社,1997.

作者简介:金宝(1981-),男,辽宁锦州人,中国方圆标志认证委员会浙江审核中心助理工程师,研究方向:质量管理、环境管理等体系的审核、认证;陈杰(1982-),男,浙江杭州人,杭州景芳汽车综合性能检测有限公司助理工程师,技师,研究方向:汽车检测;史薇(1981-),女,浙江杭州人,上海融天投资顾问有限公司杭州分公司助理工程师,研究方向:机械产业。