摘 要: 针对2JZ-GE发动机进、排气系统特有的设计结构的分析,本文作者结合自身对该车型多次的维修实践,谈谈进排气两系统相辅相成的作用,提高发动机进气率,增加发动机加速时动力性的一些体会。a
关键词: 丰田皇冠2JZ-GE发动机 进、排气系统 谐波增压进气系统 岩棉共振消声 预防措施
一、进、排气系统问题的提出
一辆丰田皇冠2JZ-GE发动机,无论是低温还是热车状态,车辆怠速不稳,行使过程中加速无力。在此之前,经过两间修理单位检修后,仍未解决。据车主说,已经更换新的燃油滤清器、机油滤清器和汽油泵,保养了燃油系统和点火系统。
打开发动机罩盖,找到在进气歧管附近的一个标有“Diagnosis”的小盒,打开此诊断盒的塑料盖,用一根导线将其对应的插孔短路,然后将点火开关旋到“ON”位置,但不起动发动机,保持节气门全关闭的状态,此时仪表板上“CHECKENGINE”检查灯发出连续均匀短闪烁,表明发动机电喷控制系统电路工作正常。
通过对该发动机结构的了解和造成故障出现的原因分析,一般可按下述检查程序来进行检查和排除。
1.发动机外部附件的检查。
(1)检查空气滤清器和进气管道,拆下空气滤清器外壳,取出空气滤清器,观察到它更换新件不久,较干净。
(2)检查进气歧管上真空软管和进气胶管。各管安装位置正确,没有老化、破裂和漏气。
2.检查点火提前角。
用正时灯将第一缸高压线夹住,对曲轴皮带轮点火提前角的测定为9―10°之间(怠速750转/分),点火提前角确很合理(标准为10°BTDC)。
3.检查气门间隙。
用塞尺对进、排气门间隙的检查,进气门的间隙在0.15―0.25mm之间,排气门间隙在0.25―0.35mm之间,两者均在标准间隙里面。
4.检查点火线路系统。
每条高压线内阻均小于25KΩ。分火线、分火盖、分火器没有爆裂,接头座没有氧化和击穿等现象。
5.检查喷油嘴工作情况。
让发动机怠速运转,分别拔下喷油嘴插头,每次发动机降速差较均匀,发动机发抖程度相同,说明喷油嘴喷油质量良好。
6.检查燃油压力。
用汽油表并联接到喷油嘴分配管进油管接头上。令发动机怠速运转,检查燃油压力。
上述实测燃油泵工作正常。
7.检查燃油泵电路。
取下燃油泵ECU连接器,用电阻表检查连接器的E与车身接地应导通,装上燃油泵ECU连接器,启动发动机检查各端子电压是否符合下表标准。
注:*―可升至6000r/min.
上述实测表明燃油泵控制电路正常,燃油泵工作良好。
8.对节气门位置传感器、进气真空传感器、水温传感器、进气温度传感器等。
通过使用电眼睛X―431对上面传感器的数据流检测,都较正常。
当车辆档杆位于P位时,发动机怠速运转,突然急踩油门踏板,让发动机达到6000转/分,然后急收油门踏板,发现发动机在急加、减速过程中,进气歧管谐波进气增压控制阀没有工作。正常时,该阀在4000转/分左右时,要开始打开,然后急减速到低速时,要返回关闭,表明发动机进气谐波增压控制系统没有工作。
路面行使时,当车辆加速到65―85km/h时,发动机加速无力,同时排气管前消声器伴随着较大“罗罗”敲打声音,在发动机低速或者高速运转区域,该声音较小,由此判断前消声器(岩棉)损坏了。由谐波增压进气系统不能正常工作和前消声器的损坏,影响发动机进气效率降低,特别是中高速发动机输出功率的降低,是导致加速无力的主要原因。
二、谐波增压进气系统分析
1.波长可变的谐波进气增压控制系统(ACIS)。
丰田皇冠2JZ-GE发动机采用ACIS系统。该发动机进气管长度虽不能变化,但由于在进气管中部加设一个大容量的空气室和电控真空阀,实现了压力波传播路线长度的改变,从而兼顾了中、低速和高速的进气增压效果。
2.ACIS系统检查和排除。
按上图程序检查可知:
(1)谐波增压控制没有完全关闭,仍留有较小的开度。阀轴被汕泥卡死转不动。
(2)真空电磁阀损坏(内阻无限大)正常标准内阻:38―44.5Ω。
上述两个故障,导致发动机低中速时,控制阀关闭不严,形成不了长波的谐波增压;高速时,空气没有完全打开,形成不了短波的谐波增压。低、中高速都不能正常发挥谐波增压进气的功能,不能提高进气效率,直接影响混合气燃烧效果,从而导致发动机工作不稳定,加速无力。
更换新的真空电磁阀,清洗修理进气增压控制阀。让发动机冷却液达到正常工作温度,经检查,发动机中、高速加速性能良好。进气没有回火,但排气管前消声器仍存在有“罗罗”的明显敲击噪音。
三、岩棉共振消声分析
发动机的排气压力为0.3―0.5MPa,温度500―700℃,这表明排气有一定能量,同时由于排气之间歇性,在排气管内引起排气压力的脉动。若将发动机所排气体直接排放到大气中将产生强烈的、频谱比较复杂的噪声,其频率从几十赫兹到一万赫兹以上。
排气消声器的功用是消减排气噪声,通过逐渐降低排气压力和衰弱减排气压力的脉动,使排气能量耗散殆尽。
2JZ-GE发动机排气系统由前中后三个排气消声器组成。
由于发动机可燃混合气的不完全燃烧,特别在中速急加速时,发动机的最大扭矩的输出排气歧管里排气温度高达700―800℃,同时排气中噪音只是中、高频声音。另外,吸声材料岩棉损坏,前消声器不能衰减排气压力脉动,降低排气压力,造成排气管背压升高,发动机急加速时进气充气效率降低,导致发动机输出扭矩降低,加速不良,排气噪音大。
通过更换排气管中段(前中消声器总成)之后,车辆在路面行驶过程中,特别在急加速时,排气系统没有原来噪声发生。
在发动机进气歧管上接真空表,入档杆位于P位,关闭发动机全部附件,发动机在怠速时,测得进气歧管真空度为60KPa,当节气门急加速时,更换前真空表指示在4.2―82.3KPa内摆动,更换后真空表指示在6.3―82.6KPa内摆动。从真空表显示出,更换排气管中段后,排气背压降低(4.2KPa降到6.3KPa),发动机进气效率提高一些,加速性得到一定改善。
四、采取的预防措施
1.提高进气系统的进气效率。
(1)定期保养空气滤清器,检查进气软管和空气缓冲器等是否破裂和漏气。
(2)定期清洗谐波增压控制阀。保持该阀关闭灵活不阻滞。
(3)定期调整发动机进排气门间隙,保持发动机气门配气相位角度。
(4)定期检查排气系统是否变形、损坏、漏气。排气吊胶是否完好。
2.保持发动机可燃混合气最佳燃烧状态。
(1)定期调整点火定时。
(2)定期检查或更换冷却液(2年或者4万千米更换一次),注意附水箱液面高度;定期清洁冷气散热器、水箱散热网的表面脏物和调整水箱风扇皮带的张紧力。
(3)定期保养点火系统。
(4)使用93号或者以上的无铅汽油。
(5)发动机转速在750―2500转之间加速过程中,燃油泵低速运转供油。达到2500转以上时,燃油泵高速运转供油。增加发动机加速时的供油量,提高加速动力性。定期检测其线路,保证正常的运转状态。定期更换燃油滤清器(2万千米)和清洗燃油泵过滤网。
3.避免前消声器损坏,防止岩棉过早失效,延长使用寿命。
在发动机工作过程中,不完全燃烧的燃油和从进气门导管渗入燃烧室的机油,在氧气和高温的作用下,产生积碳。由于排气门油封的老化,渗漏机油进入排气支管,在高温气体作用下,形成焦油和有腐蚀性气体,造成岩棉失效。为避免这些形成,应采取以下的预防措施。
(1)使用等级较高的润滑油SE或者以上等级。相对缩短更换机油,机油本质区别滤清器的周期8000千米或者5个月(原厂规定1万千米或者6个月)。因为广东省全年的平均气温偏高。
(2)定期清洗气门室上PVC阀和废气管道。防止曲轴箱废气压力过大。发动机时活塞环和气门轴封窜漏气机油量过大。
五、效果分析
由于对谐波增压进气系统和岩棉消声结构和性能有充分的认识,并采取上述的预防措施,有效地保证增压控制阀的正常工作和前消声器的使用寿命。该车从这次维修后,使用五年之后(25万千米左右)前消声器才会损坏。在此期间,该车发动机一直保持良好的动力性和经济性。原来前消声器一年半更换一次(8万千米左右),由于排气管中段(前、中消声器)价格不菲(1500元/条)和发动机不正常燃烧造成供油点火系统的维修保养。其维修材料工时费大大地增加。但现在,该车大大地降低了维修成本。
参考文献:
[1]皱长庚.现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断[M].北京:北京理工大学出版社,1999.
[2]魏庆翟.汽车发动机与汽车原理[M].北京:人民交通出版社,2002.
[3]王正键.现代汽车构造[M].华南理工大学出版社,2006.
[4]李东江.电控发动机故障排除[M].北京:北京理工大学出版社,1999.
[5]王建晰.汽车排气污染治理及催化转换器[M].北京:化学工业出版社,2001.
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文