发动机工作原理及故障排除

一、内燃机的一般原理发动机示意图如图1－1，活塞在气缸内作往复运动，通过连杆推动曲轴转动。

为了吸入新鲜气体和排出废气，设有进气门和排气门。

活塞顶离曲轴中心最远处，即活塞最高位置，称为上止点。

活塞顶部离曲轴中心最近处，即活塞最近处，称为下止点。

上、下止点间的距离称为活塞行程。

活塞从上止点到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积或气缸排量，多缸发动机工作容积的总和称为发动机排量。

图1－1 发动机示意图四冲程发动机的工作循环包括四个活塞行程，即进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。

进气行程进气门开启，排气门关闭。

活塞从上止点向下止点运动。

化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，形成可燃混合气，然后再吸入气缸。

而柴油机在进气行程吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，柴油通过喷油泵将油压提高，通过喷油器喷入气缸，在很短的时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。

压缩行程进、排气门均关闭。

曲轴推动活塞从下止点向上止点移动，使吸入的气体容积缩小、密度加大、温度升高。

压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比称为压缩比。

作功行程进、排气门均关闭，可燃混合气燃烧后形成高温高压的燃气，推动活塞从上止点到下止点运动。

通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外作功。

排气行程进气门关闭，排气门开启。

活塞由下止点向上止点运动，将废气排出。

图1－2 柴油机气缸内工作过程示意图综上所述，四冲程发动机经过进气、压缩、燃烧作功、排气四个活塞行程，完成一个工作循环。

这期间活塞在上下、止点间往复移动了四个行程，相应地曲轴旋转了两周。

这四个工作行程中，只有一个行程是作工的，其余的三个行程则是作工的准备行程。

在多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的，并按上述同样的次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。

在四缸发动机内，曲轴每转半周便有一个气缸在作功。

四冲程汽油机、柴油机的工作原理基本一样，每个循环经历进气、压缩、作功和排气四个行程。

主要区别在于：可燃混合气的形成及点火方式不同。

柴油的粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低，这就决定了两者供给系的组成、结构及其工作原理不同。

汽油机混合气的形成是通过化油器使汽油和空气在作进气行程前就形成可燃混合气，在压缩行程结束后，由气缸盖上的火花塞发出电火花点燃压缩过的可燃混合气，属于点燃式。

柴油机混合气的形成是通过喷油器在压缩行程结束前将柴油喷入气缸形成雾状气体，在压缩行程结束时自燃的，属压燃式。

汽油机具有转速高、质量小、工作时噪音小、起动容易、制造和维修费用低等特点，不足之处是燃油消耗率较高，因而燃料经济性较差。

柴油机因压缩比较高，燃油消耗率平均比汽油机低30%左右，且柴油价格较低，所以燃料经济性较好。

弱点是转速较汽油机低、噪声大、质量大、制造和维修费用较高。

二、构造、主要故障及排除往复活塞式发动机的主要机构一般指机体组、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系、润滑系、冷却系、起动系、点火系（汽油机）等。

曲柄连杆机构曲柄连杆机构包括缸体—缸盖组、活塞—连杆组、曲轴—飞轮组。

如图下所示，混合气在缸体、缸盖、活塞组成的燃烧室中燃烧，使气体膨胀，推动在气缸内的活塞向下运动，通过连杆使曲轴飞轮组转动。

飞轮使旋转保持均匀并通过它向外输出扭矩。

此机构工作特点：高温、高压、高速、化学腐蚀图1－3 曲柄连杆机构工作原理发动机工作条件要求气缸套，活塞环必须能耐高温，耐高压，耐腐蚀，耐磨。

由于长期使用会使这些零部件磨损，造成配合间隙过大而产生活塞环漏气使发动机功率下降，机体过热。

这些零部件一旦发现磨损则应予以更换。

引起发动机过热的因素及排除办法：配气机构配气机构包括气门组和气门传动组。

气门组包括气门、气门锁销、气门弹簧等，气门传动组包括凸轮轴、摇臂、挺杆、推杆等。

曲轴通过正时齿轮或链轮带动凸轮轴旋转，如图1－4所示，凸轮8推动挺杆6经推杆3、摇臂5开启进气门或排气门4，保证按时吸入新气或排除废气。

图1－4 顶置气门式配气机构1－曲轴2—活塞3—推杆4－气门5－摇臂6—挺杆7－凸轮轴8－凸轮此部分故障较少，主要是气门间隙的调整。

以485发动机为例讲讲气门间隙的调整工作顺序1-3-4-2，其气门间隙调整方法有两种：1．逐缸调整。

首先找到每缸压缩上止点后，松开锁螺母，用起子转动调整螺钉然后按紧锁紧螺母，将进，排气门间隙调整至规定值（进气门0.25-0.3mm，排气门0.3-0.35mm）2．两次进行。

首先找到第1缸压缩上止点，由1缸至4缸依次调1、2、4、5气门间隙，然后将曲轴转动360度一圈调整3、6、7、8气门间隙，对于工作顺序为1、2、4、3气缸的则调整顺序为1、2、3、6和4、5、7、8。

燃油供给系（柴油机）柴油机的燃油供给系包括空气滤清器、喷油泵、输油泵、喷油器、柴油滤清器和柴油箱等。

空气由空气滤清器经进气支管进入各气缸，柴油从柴油箱经输油泵、柴油滤清器输入到喷油泵。

喷油泵由凸轮轴驱动，定时并定量的将高压柴油经高压油管、喷油器喷入气缸。

此系统在发动机使用过程中易出现故障，下面简单分析一些故障及诊断方法。

1现象：起动无着车征兆，有时有起动征兆，但多次起动不起来，起动时排气冒烟极少或不冒烟。

原因：①油箱无油，油管堵塞、破裂等②滤清器堵塞、漏气③输油泵工作不良④出油阀工作不良⑤高压管破裂或松动⑥供油时间不对⑦转速不够或预热不良⑧喷油泵工作不良或处于停供状态等⑨油路中有水或空气判断：发动机起动条件是有足够的转速，充足的空气和燃料，较高的压缩力、良好的预热。

在环境温度低于5℃时，一般能在5s内起动。

有时需反复几次才能起动也属正常，若多次反复起动仍不能着火时视为起动困难。

发动机起动困难时，首先检查起动条件是否满足，并注意观察排烟情况。

然后按下列方法检查：A、起动时不冒烟说明缺油。

①检查高压油路是否有油，旋松高压油管接头，继续起动并看松开的接头处是否有油溢出，无油则喷油泵有问题。

②若有油检查低压部分是否有油，先用输油泵的手油泵泵油，然后松开喷油泵的放气螺钉，观察是否有油溢出，无油则可能油箱或油路堵塞或有气阻、漏气或输油泵进出油阀失效等。

可作以下判断：a 若提起手油泵感到有吸力，手松后回位，则说明油箱至输油泵油路堵塞。

b若压下费力，说明滤油器堵塞。

c若手提泵无吸油感又无压油感则说明进出油阀失效。

d若从放气螺钉处有空气排出，则说明油路有空气，如果空气排不净，则说明油路有漏气现象。

e 低压油路正常则应检查喷油泵，看供油接杆是否在停供位置上，若不是应检查喷油泵其它部分。

如果噴油泵出现问题不要轻易检修，应送到专门检修部门检修，因为修不好会出现不良后果等。

f 如果天冷时，由于燃油选择不当致使油的粘度过大，使其不能正常流动导致油泵不供油。

B、起动时冒白烟仍不着火：①查柴油机油路是否有水，如果有水将低压油路中水珠排尽为止，高压油路有水则放松高压管与喷油器接头，排尽油路中水份。

②查喷油雾化质量。

依此拆下喷油器并重新与高压管连接，观察喷雾情况，良好油雾是十分均匀和细致的，没有明显的油滴及浓淡不均匀现象，断油清脆，油雾锥角和方向正常，喷前和喷后均无滴油现象，多次喷油后喷油孔附近干燥或稍湿润，否则要对喷油器检修。

C、检查喷油泵的供油正时，供油过早或过迟发动机均难起动，一般提前角在17度左右，检查方法：拆下喷油泵高压钢管，转动曲轴，当看见喷油时停止下来，检查皮带绕度与正时室盖指针的角度，不对应调整喷油泵或喷油泵输入轴（凸轮轴）。

D、检查供油量，经过上述均无故障，则可能是供油不够引起起动困难，要到喷油泵检验站检查。

供油量太大或因多次起动未能着火而使燃烧室内燃油太多时，也会引起起动困难。

2①空气进量不足，检查滤清器是否堵塞。

堵塞时要更换或清理。

②喷油过多或不均匀，检修喷油泵。

③雾化不佳或喷油器滴油，检修喷油器。

④供油太晚，调整提前角。

加大供油提前角。

⑤压缩力不足。

检查气缸压缩力，如不足，则须更换活塞环或气缸套等。

⑥油质差，更换。

⑦经常超负荷运行。

间断工作或减小负荷。

⑧燃烧机油，检修活塞环、缸套等。

31）现象：发动机运转不稳，机体抖动严重2）产生的原因：a 个别气缸不工作或工作不良b 油路中有空气和水c 喷油泵喷油过早d 各气缸供油间隔不均供油量不等e 各缸喷射压力或喷雾质量不一f 各缸压力及温度不同g 供油泵存在问题造成工作不稳h 空气堵塞严重，燃油质量差，使着火延长，造成工作粗暴。

3）诊断方法及排除：①从进气管拆下空滤器，发动机运转变平稳，则说明空气堵塞严重，更换滤芯或清理。

②空气无堵塞可采用单缸断油方法检查各缸工作情况。

逐步拆下各缸高压油管，转速无变化的或变化很弱，说明改缸不工作或工作不佳。

对不工作或工作不佳的气缸做以下进一步检查。

a 检查油路中是否有水或空气，若有排除若，无继续查找。

b 拆下不工作缸，检查喷油器喷雾质量。

若不喷油或喷雾质量不佳，则故障在此，检修喷油器。

c 如各缸均工作，检查供油时间，如果过早则发动机运转不稳，需将供油时间推迟。

d 供油正时准确，应检查喷油泵，此项需到专门校验喷油泵部门检测。

e 如果上述均正常，检查气缸压力；若个别缸压力低于规定值或偏差太大，则检查改缸活塞环或气缸是否磨损，若磨损更换或修复。

4原因：柴油机冒蓝烟，是机油进入燃烧室受热蒸发成油气的结果。

主要原因如下：A油池油面过高。

B由于气缸间隙太大，气缸光洁度太差，活塞环磨损，活塞环张力太小、装反等造成气缸上油。

C进气门与其导杆松旷。

诊断及排除：a检查机油池油面过高，如果过高则故障在此，将机油放至规定液面。

B若液面未超过规定界限，再拆下喷油器，检查喷油嘴处油污和积炭情况，若油污和积炭严重，说明发动机排蓝烟是气缸上油所致：气缸上油是产生排蓝烟的主要原因。

气门与其导管松旷造成的后果较为轻微，此时应检查气缸及活塞，并修复或更换。

5发动机冒白烟，总起来是柴油蒸汽未着火或油中有水所致，当气缸内柴油经过雾化、蒸发未能着火时，蒸发的燃油形成乳白色烟雾。

水蒸汽为白色，当气缸内燃烧不良，有部分燃油未能燃烧时，此时排出的废气为灰白色。

柴油机排白烟的主要原因如下：A柴油中有水，或因气缸垫烧蚀、缸套缸盖破裂漏水等原因造成气缸进水。

B气缸工作温度太低或气缸压缩压力不足。

C喷油雾化质量差。

D 供油时间太迟。

诊断及方法排除：①在柴油机动态情况下，旋松喷油泵顶部的放气螺钉，检查油中是否有水珠。

若有说明油中混进水，应将油管、滤清器、高压油路、低压油路中水排净。

②若油路中无水，打开散热器盖，倾听并观察其内有无气泡冒出，若有说明冷却系的水由于气缸垫或缸套、缸盖破裂进入气缸，应检修更换。

③若无水进入气缸，可能是气缸内部分燃油蒸汽未燃烧造成排白烟，应作以下检查：a 冬季运转时，检查发动机外部保温情况和水温表指示值。