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一般汽車發動機怎麼排氣

汽車 更新时间:2024-11-14 15:25:27
汽車下排氣是怎麼形成的?為什麼說它可以反映發動機磨損情況?

現在的卡車一般都使用柴油發動機,這些車型在出現了發動機動力不足、機油消耗量過大等故障時,有經驗的老司機或修理工通常都會把發動機的曲軸箱通風管拔出來,看看從這裡排出的廢氣狀态,俗話叫做檢查發動機的“下排氣”。如果這裡的排氣量很大,或者排出的廢氣呈藍色或白色,或者下排氣中含有機油,我們就說這台發動機“下排氣太大了”,并由此判斷發動機磨損過大,或者有拉缸的故障。

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不僅僅是柴油發動機,汽油發動機也可以這樣檢查。一些比較老舊的汽油車出現了發動機動力不足、機油消耗量過大等故障去修理廠維修時,修理工也是首先檢查發動機的下排氣。不過汽油發動機一般檢查機油尺管處的排氣量,如果從這裡排出來過多的廢氣,或者廢氣呈藍色或白色,我們也可以判斷是發動機磨損過大、需要大修了。

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那麼這個“下排氣”究竟是怎麼形成的呢?為什麼查看它的狀态就可以判斷發動機的工作狀态呢?下面老侯來給大家說說其中的道理。

大家知道,現在汽車上使用的發動機學名叫做“往複活塞式四沖程發動機”,它的工作原理是:在進氣沖程中吸入空氣或者可燃混合氣,然後在壓縮沖程中把它們壓縮成高溫高壓的氣體,随後由火花塞點火或者向其中噴入高壓柴油,使可燃混合氣燃燒并膨脹做功,形成了做功沖程,最後将燃燒後産生的廢氣排出發動機的行程稱為排氣沖程。這四個沖程反複進行,發動機就會自動的運行下去。

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這四個沖程能夠持續的運行下去,有一個前提條件是:必須有一個密閉的空間。隻有在一個密閉的空間内,氣體才能産生高溫高壓,壓縮與做功才能完成。在發動機中,燃燒室就是這樣的一個密閉空間,可燃混合氣在燃燒室内被壓縮、點燃,産生高溫高壓的氣體推動活塞向下運動,在膨脹過程中達到了做功的目的。

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我們來具體的看看這個密閉空間是怎麼形成的:氣缸套緊密的鑲嵌在氣缸體上,氣缸蓋和氣缸體之間用螺栓緊密的連接在一起,中間有起到加強密封作用的汽缸墊;在氣缸蓋上有氣門,它們與氣缸蓋緊密配合,形成良好的密封面;活塞和活塞環安裝在氣缸套中,并在其中上下往複運動,活塞與氣缸套之間大約有0.05~0.15mm的間隙;活塞環套在活塞上,外表面與氣缸套接觸,上下端面和内表面與活塞接觸,形成了幾處密封面。這樣,氣缸蓋、氣缸套、活塞、活塞環以一定的位置和工藝安裝後,一個密閉的空間(燃燒室)就形成了。

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那麼這個密閉空間可以做到絕對的密封嗎?答案是不能。原因就在于:氣缸套、活塞、活塞環三者安裝後,會形成三個間隙,我們稱之為活塞環“三隙”:端隙、側隙和背隙。這幾個間隙,一方面是給活塞環留出受熱膨脹的餘地,防止工作時活塞環膨脹卡死在氣缸套中;另一方面也是安裝工藝的需要,如果沒有這幾個開口,活塞環是無法安裝在活塞上的。

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一般活塞環的端隙小于0.5mm,側隙小于0.1mm,背隙小于0.2mm。與活塞的直徑和行程相比,這些間隙顯得微不足道。但是,就是由于這幾個間隙的存在,燃燒室中高溫高壓的氣體會通過它們洩漏到曲軸箱中,這就是所說的“下排氣”。一般發動機的每個氣缸有兩道氣環和一道油環,下排氣産生的具體路徑是:

燃燒室中高溫高壓的氣體從活塞與氣缸套之間的間隙進入,到達第一道活塞環;然後通過第一道活塞環的側隙與背隙再從端隙流出,進入到第一道活塞環與第二道活塞環之間;然後通過第二道活塞環的側隙與背隙再從端隙流出,進入到第二道活塞環與油環之間;最後從油環端隙流出,通過活塞與氣缸套之間的間隙進入到曲軸箱中,形成了所謂的“下排氣”,也叫做氣缸竄氣或曲軸箱竄氣。

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這種洩漏無疑會降低發動機的工作效率,導緻發動機無法到達設計的壓縮壓力,進而導緻發動機功率和扭矩的降低;同時它還會增加曲軸箱内部的壓力,導緻曲軸箱密封困難、竄氣量增多、機油消耗量增多、發動機運行阻力增大等故障。因此發動機要盡可能的減少這種洩漏量。常見的做法一是采用合适的材料制作活塞和活塞環,讓它們與氣缸套之間的配合間隙以及活塞環三隙盡可能的小,以縮窄漏氣通道;另外活塞環在安裝時,端隙互相錯開180°,形成了迷宮式的漏氣通道,以延長漏氣通道和衰減漏氣的壓力,達到減少漏氣量的目的。

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但即使這樣,下排氣仍然是不可避免的,一般來說,發動機下排氣的量為進氣量的0.2~1%之間,在正常使用中隻能輕微的感受到,并且越優秀的發動機下排氣量越小。另外,溫度也會影響下排氣的大小,一般在低溫時發動機中活塞、活塞環與氣缸套之間的間隙較大,下排氣量較多;等發動機達到正常工作溫度後,這些間隙受熱縮小,下排氣的量也随之減少了。

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當發動機運行超過一定裡程或年限後,由于自然磨損和金屬的疲勞,發動機中的活塞、活塞環、氣缸套三者之間的間隙會增大,活塞環的三隙也會增大;由于金屬疲勞導緻的活塞環彈力下降,也會導緻活塞環的密封性下降;另外,活塞環在發動機運行中會自動的旋轉,如果在某一時刻這三道活塞環的端隙在一條直線上,俗稱的“活塞環對口了”。此時,下排氣的漏氣通道會大幅度的拓寬,漏氣量随之大幅度增加,發動機的下排氣也就明顯增大了,嚴重時甚至有大量的燃燒廢氣從下排氣口竄出,呈現白色或藍色的煙霧,或者有機油顆粒從裡面流出。另外,由于活塞環三隙的增大,活塞環的泵油作用也會大幅度增加,發動機的機油消耗量随之增大,也就是我們俗稱的“燒機油了”。

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有經驗的修理老師傅或者老司機,可以通過這個下排氣的量和顔色來大緻判斷發動機的磨損情況,進而判斷發動機是否需要大修。我們也可以采用測量氣缸壓力的方法來大緻判斷,如果氣缸壓力比正常值下降一半以上,就說明這台發動機徹底不行了。當然,我們也可以更精準的測試發動機的下排氣量。有一種發動機竄氣量檢測儀,通過測量曲軸箱中的氣體壓力,可以比較精準的測試發動機的竄氣量。當它的數值超過一定程度時,就說明發動機的磨損過大了。

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還有一種情況,那就是發動機出現了拉缸的故障(就是我們俗稱的“發動機爆缸”)。這種故障一般都是由于發動機過熱,導緻活塞與活塞環過度膨脹,卡死在氣缸套中,在巨大的慣性力作用下,仍然上下運動,從而将活塞、活塞環、氣缸套上拉出較深的溝痕;或者活塞與氣缸壁之間潤滑不良,二者産生粘着磨損,并在活塞和氣缸套上拉出深深的溝痕。發動機拉缸後,燃燒室的密封性會大幅度下降,發動機的壓縮壓力下降,功率和扭矩也随之大幅度下降,同時還會伴有異響;另外由于有大量的氣體從溝痕處洩漏到曲軸箱中,曲軸箱壓力劇增,下排氣口處洩漏的氣體大量增加,呈現灰白色的煙霧,汽油機從機油尺處會竄出一股股的煙霧,這些都是發動機拉缸的明顯症狀,嚴重時發動機甚至無法啟動。

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當發動機出現下排氣量過大、汽車動力下降的情況時,一般需要通過更換活塞、活塞環、氣缸套、修理氣門密封面等方式方法來恢複燃燒室的密封性能,也就是我們所說的發動機大修。大修後的發動機在運行初期,由于各摩擦副配合不是很完美,燃燒室密封性不是很好,下排氣量也會較大;運行一段時間之後,各摩擦副表面的毛刺、凸起等磨損掉了,燃燒室密封性良好,下排氣也随之減小了。這個過程就是發動機磨合的過程。

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很早以前的發動機,曲軸箱都是直接與大氣相通的,曲軸箱中的廢氣會直接排放到大氣中,這種技術稱為曲軸箱自然通風,從發動機外部直接就可以看到下排氣。現在的汽車發動機出于減少環境污染和提高發動機經濟性的考慮,一般都采用曲軸箱強制通風技術,它可以把曲軸箱中的廢氣抽出并送入發動機的進氣管,吸入氣缸再燃燒。如果發動機磨損嚴重,下排氣過大,曲軸箱中的廢氣過多,返回到氣缸中的廢氣過多,會導緻發動機的燃燒狀況不好,發動機功率下降。這種發動機我們通常都是從機油尺處查看下排氣的程度。

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