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发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

2019-08-08 04:00:00 老侯解车
卡车之家
老侯解车

汽车构造与原理深度解析,汽车维修知识普及

现在的卡车一般都使用柴油发动机,这些车型在出现了发动机动力不足、机油消耗量过大等故障时,有经验的老司机或修理工通常都会把发动机的曲轴箱通风管拔出来,看看从这里排出的废气状态,俗话叫做检查发动机的“下排气”。

如果这里的排气量很大,或者排出的废气呈蓝色或白色,或者下排气中含有机油,我们就说这台发动机“下排气太大了”,并由此判断发动机磨损过大,或者有拉缸的故障。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

不仅仅是柴油发动机,汽油发动机也可以这样检查。一些比较老旧的汽油车出现了发动机动力不足、机油消耗量过大等故障去修理厂维修时,修理工也是首先检查发动机的下排气。

不过汽油发动机一般检查机油尺管处的排气量,如果从这里排出来过多的废气,或者废气呈蓝色或白色,我们也可以判断是发动机磨损过大、需要大修了。

为什么查看“下排气”就能判断发动机的工作状态

那么这个“下排气”究竟是怎么形成的呢?为什么查看它的状态就可以判断发动机的工作状态呢?下面老侯来给大家说说其中的道理。

大家知道,现在汽车上使用的发动机学名叫做“往复活塞式四冲程发动机”,对于柴油机来说,它的工作原理是:

在进气冲程中吸入空气,然后在压缩冲程中把它们压缩成高温高压的气体,随后向其中喷入高压柴油,使可燃混合气燃烧并膨胀做功,形成了做功冲程,最后将燃烧后产生的废气排出发动机的行程称为排气冲程。

这四个冲程反复进行,发动机就会自动的运行下去。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

这四个冲程能够持续的运行下去,有一个前提条件是:必须有一个密闭的空间。只有在一个密闭的空间内,气体才能产生高温高压,压缩与做功才能完成。

在发动机中,燃烧室就是这样的一个密闭空间,可燃混合气在燃烧室内被压缩、点燃,产生高温高压的气体推动活塞向下运动,在膨胀过程中达到了做功的目的。

密闭空间是如何形成的?

我们来具体的看看这个密闭空间是怎么形成的:气缸套紧密的镶嵌在气缸体上,气缸盖和气缸体之间用螺栓紧密的连接在一起,中间有起到加强密封作用的汽缸垫;在气缸盖上有气门,它们与气缸盖紧密配合,形成良好的密封面。

活塞和活塞环安装在气缸套中,并在其中上下往复运动,活塞与气缸套之间大约有0.05~0.15mm的间隙;活塞环套在活塞上,外表面与气缸套接触,上下端面和内表面与活塞接触,形成了几处密封面。

这样,气缸盖、气缸套、活塞、活塞环以一定的位置和工艺安装后,一个密闭的空间(燃烧室)就形成了。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

那么这个密闭空间可以做到绝对的密封吗?答案是不能。原因就在于:气缸套、活塞、活塞环三者安装后,会形成三个间隙,我们称之为活塞环“三隙”:端隙、侧隙和背隙。

这几个间隙,一方面是给活塞环留出受热膨胀的余地,防止工作时活塞环膨胀卡死在气缸套中;另一方面也是安装工艺的需要,如果没有这几个开口,活塞环是无法安装在活塞上的。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

一般活塞环的端隙小于0.5mm,侧隙小于0.1mm,背隙小于0.2mm。与活塞的直径和行程相比,这些间隙显得微不足道。

但是,就是由于这几个间隙的存在,燃烧室中高温高压的气体会通过它们泄漏到曲轴箱中,这就是所说的“下排气”。一般发动机的每个气缸有两道气环和一道油环,下排气产生的具体路径是:

燃烧室中高温高压的气体从活塞与气缸套之间的间隙进入,到达第一道活塞环;然后通过第一道活塞环的侧隙与背隙再从端隙流出,进入到第一道活塞环与第二道活塞环之间。

然后通过第二道活塞环的侧隙与背隙再从端隙流出,进入到第二道活塞环与油环之间;最后从油环端隙流出,通过活塞与气缸套之间的间隙进入到曲轴箱中,形成了所谓的“下排气”,也叫做气缸窜气或曲轴箱窜气。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

这种泄漏无疑会降低发动机的工作效率,导致发动机无法到达设计的压缩压力,进而导致发动机功率和扭矩的降低;同时它还会增加曲轴箱内部的压力,导致曲轴箱密封困难、窜气量增多、机油消耗量增多、发动机运行阻力增大等故障。

因此发动机要尽可能的减少这种泄漏量。常见的做法一是采用合适的材料制作活塞和活塞环,让它们与气缸套之间的配合间隙以及活塞环三隙尽可能的小,以缩窄漏气通道。

另外活塞环在安装时,端隙互相错开180°,形成了迷宫式的漏气通道,以延长漏气通道和衰减漏气的压力,达到减少漏气量的目的。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

活塞环三隙容易引发的问题

但即使这样,下排气仍然是不可避免的,一般来说,发动机下排气的量为进气量的0.2~1%之间,在正常使用中只能轻微的感受到,并且越优秀的发动机下排气量越小。

另外,温度也会影响下排气的大小,一般在低温时发动机中活塞、活塞环与气缸套之间的间隙较大,下排气量较多;等发动机达到正常工作温度后,这些间隙受热缩小,下排气的量也随之减少了。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

当发动机运行超过一定里程或年限后,由于自然磨损和金属的疲劳,发动机中的活塞、活塞环、气缸套三者之间的间隙会增大,活塞环的三隙也会增大;由于金属疲劳导致的活塞环弹力下降,也会导致活塞环的密封性下降。

另外,活塞环在发动机运行中会自动的旋转,如果在某一时刻这三道活塞环的端隙在一条直线上,俗称的“活塞环对口了”

此时,下排气的漏气通道会大幅度的拓宽,漏气量随之大幅度增加,发动机的下排气也就明显增大了,严重时甚至有大量的燃烧废气从下排气口窜出,呈现白色或蓝色的烟雾,或者有机油颗粒从里面流出。

另外,由于活塞环三隙的增大,活塞环的泵油作用也会大幅度增加,发动机的机油消耗量随之增大,也就是我们俗称的“烧机油了”

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

有经验的修理老师傅或者老司机,可以通过这个下排气的量和颜色来大致判断发动机的磨损情况,进而判断发动机是否需要大修。

我们也可以采用测量气缸压力的方法来大致判断,如果气缸压力比正常值下降一半以上,就说明这台发动机彻底不行了。

当然,我们也可以更精准的测试发动机的下排气量。有一种发动机窜气量检测仪,通过测量曲轴箱中的气体压力,可以比较精准的测试发动机的窜气量。当它的数值超过一定程度时,就说明发动机的磨损过大了。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

还有一种情况,那就是发动机出现了拉缸的故障(就是我们俗称的“发动机爆缸”)。

这种故障一般都是由于发动机过热,导致活塞与活塞环过度膨胀,卡死在气缸套中,在巨大的惯性力作用下,仍然上下运动。

从而将活塞、活塞环、气缸套上拉出较深的沟痕;或者活塞与气缸壁之间润滑不良,二者产生粘着磨损,并在活塞和气缸套上拉出深深的沟痕。

发动机拉缸后,燃烧室的密封性会大幅度下降,发动机的压缩压力下降,功率和扭矩也随之大幅度下降,同时还会伴有异响。

另外由于有大量的气体从沟痕处泄漏到曲轴箱中,曲轴箱压力剧增,下排气口处泄漏的气体大量增加,呈现灰白色的烟雾,汽油机从机油尺处会窜出一股股的烟雾,这些都是发动机拉缸的明显症状,严重时发动机甚至无法启动。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

当发动机出现下排气量过大、汽车动力下降的情况时,一般需要通过更换活塞、活塞环、气缸套、修理气门密封面等方式方法来恢复燃烧室的密封性能,也就是我们所说的发动机大修。

大修后的发动机在运行初期,由于各摩擦副配合不是很完美,燃烧室密封性不是很好,下排气量也会较大;运行一段时间之后,各摩擦副表面的毛刺、凸起等磨损掉了,燃烧室密封性良好,下排气也随之减小了。这个过程就是发动机磨合的过程。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

很早以前的发动机,曲轴箱都是直接与大气相通的,曲轴箱中的废气会直接排放到大气中,这种技术称为曲轴箱自然通风,从发动机外部直接就可以看到下排气。

现在的汽车发动机出于减少环境污染和提高发动机经济性的考虑,一般都采用曲轴箱强制通风技术,它可以把曲轴箱中的废气抽出并送入发动机的进气管,吸入气缸再燃烧。

发动机磨损状态怎么查?为何首先要看“下排气”

如果发动机磨损严重,下排气过大,曲轴箱中的废气过多,返回到气缸中的废气过多,会导致发动机的燃烧状况不好,发动机功率下降。这种发动机我们通常都是从机油尺处查看下排气的程度。(文/卡家号:老侯解车)

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