微型汽車發動機真空度的改善

歐陽卡，羅建亮

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西柳州545005）

處于真空狀態下的氣體稀簿程度，通常用真空度表示。從真空表所讀得的數值，稱真空度。真空度數值是表示出系統壓強實際數值低于大氣壓強的數值，即真空度。

真空屬于低氣壓，剎車的真空產生于進氣歧管上，進氣歧管上有個管子通向發動機室內剎車助力泵，真空的低氣壓與大氣壓力差產生的力量，作為輔助助力幫助車輛更輕松地制動。如發動機真空度過低，壓力差減小，輔助助力就會變小，車輛腳制動力變大，腳踏板變硬，影響車輛剎車性能。

1 問題的描述

（1）背景：根據市場信息反饋，市場上大量出現M1型轎車腳制動踏板偏硬現象，據分析為LJ465Q-2ANE6發動機真空度過低引起。M1型轎車腳制動踏板偏硬，腳制動力需求增大，致使該型轎車出現安全風險。

（2）真空度技術要求。真空度正常在60 kPa左右，不能低于53 kPa。低于53 kPa的真空壓力會使輔助助力過小，剎車力需求變大，腳踏板變硬，影響車輛剎車性能。

2 測量方法及真空度過低的常見原因

開啟發動機直至冷卻液溫度升至83～93℃之間，把真空表裝在PCV閥通氣管的外端上（如圖1所示），再裝上發動機轉速表或故障診斷儀。發動機保持（850±50）r/min速度轉動，在這種轉速條件下，真空度不能低于0.053 MPa。

圖1 測量真空度

常見導致真空度過低的原因有：

（1）氣缸墊的泄漏；

（2）進氣歧管密封墊的泄漏；

（3）氣門密封面的泄漏；

（4）氣門彈簧彈力減弱；

（5）氣門間隙沒調整；

（6）氣門定時沒調整好；

（7）點火正時不正確。

3 數據采集分析

3.1 數據對比分析

基于試驗車的進氣和排氣系統對真空度影響的數據對比分析如表1所列。

表1 數據對比分析表

從以上數據分析可知：

（1）帶空濾器的真空度比不帶空濾器大2 kPa左右；

（2）不帶三元催化及消聲器的真空度比帶三元催化及消聲器的大2 kPa左右；

3.2 整車廠測量數據

測試M1型車輛共16輛，其中1輛為試驗車，另外15輛為剎車力偏大，不能達到整車測試要求的下線新車。數據分析如下：

（1）在15輛不合格測試車中，有5輛的發動機氣門間隙不合規范；有1輛在測試過程中出現防凍液泄漏而中斷測量；另外9輛的發動機運行數據正常。

（2）在5輛氣門間隙不合規范的M1車中，有1輛氣門間隙過大產生氣門異響，并且真空度波動異常（45～53 kPa）；4輛真空度偏低，真空度偏低是氣門間隙偏小造成，通過將氣門間隙調節至規范值范圍，真空度達到未磨合新機的水平。

（3）根據現場測量數據，空調的開關狀態、發動機運行的水溫狀態，都對發動機的真空度產生很大的影響。從空調開到空調關，真空度的提升值在8～17 kPa左右；水溫從常溫到正常工作水溫（88～96℃），真空度的提升值在9～18 kPa左右。

（4）未磨合的新發動機的真空度，比磨合后的發動機的真空度要低10～13 kPa左右。

（5）在15輛測試剎車力偏大的M1車中，有4輛真空度偏低，所占的比例為26.67%；在4臺真空度偏小的發動機中，氣門間隙沒有達到技術規范的有4臺，所占比例為100%。有9輛的真空度正常，所占比例為60%。在9臺真空度正常的發動機中，整車測試剎車力為開空調、低水溫工作狀態。

3.3 發動機廠測量數據

以下為發動機廠抽檢5臺發動機真空度數據，真空度數值都不符合技術要求。

表2 發動機真空度抽檢數據表

4 原因分析

針對部分M1型新車LJ465Q-2ANE6發動機真空度偏小的問題，通過現場檢測相關數據分析，導致發動機真空度偏小的根本原因為：

（1）測量條件規范不明。空調的開關狀態、發動機運行的水溫狀態，對發動機的真空度產生很大的影響；未磨合的新發動機的真空度，比磨合后的發動機的真空度要低。

（2）氣門間隙（冷態 (0.11± 0.02)mm；熱態(0.23±0.02)mm）調配太小。氣門間隙調節過小，會使進氣門提前開啟，排氣門提前關閉，進氣阻力減小，進氣壓力增大，真空腔內的真空度也就變小。

5 臺架試驗

對磨合后的LJ465Q-2ANE6汽油機進行臺架試驗。綜合考慮性能、缸壓、排放噪音等因素，測定發動機冷熱態氣門間隙與真空度的關系，確定最佳真空度下氣門間隙值。試驗現場見圖2。

圖2 發動機試驗臺架

5.1 實驗方法

（1）第一步——使冷卻液溫度冷卻至環境溫度下（冷機狀態），將氣門間隙調至0.09 mm，記錄此時的氣門間隙及對應冷卻液溫度值、缸壓值，然后起動發動機，記錄剛起動時的轉速、真空度值、大氣壓值、診斷儀所測進氣壓力和溫度值；

（2）第二步——在冷卻液溫度達到40℃、50℃、60℃、70℃時記錄轉速、真空度值、大氣壓值、診斷儀所測進氣壓力和溫度值；待冷卻液溫度達到83～93℃，轉速達到正常怠速值850 r/min時，記錄此時的轉速、真空度值、大氣壓值、診斷儀所測進氣壓力及溫度值，然后停機，以最快速度測量此時的氣門間隙值；待冷卻液溫度溫冷卻至環境溫度值后，再測量此時的氣門間隙值，記錄相應的冷卻液溫度及間隙值。

（3）第三步——使冷卻液溫度冷卻至環境溫度（冷機狀態），將氣門間隙（mm）分別調至0.11，0.13，0.15，0.18，重復第二步試驗，并記錄下相應數據。

5.2 試驗數據分析

（1）真空度。發動機冷態氣門間隙（mm）為：0.09，0.11，0.13，0.15，0.18，最大真空度（k Pa）分別為：49，52，58，60，63。

（2）缸壓。發動機氣門間隙（mm）為0.09、0.11，缸壓在1.2～1.3 MPa之間；氣門間隙（mm）為0.13、0.15，缸壓在 1.3～1.4 MPa之間；氣門間隙（mm）為0.18，缸壓大于1.5 MPa（注：缸壓規范要求為標準1.324 MPa，最低 1.177 MPa）。

（3）發動機在不同氣門間隙的發動機外特性試驗，發動機調氣門間隙在（0.11～0.18 mm）之間，發動機功率為（44～46 kW），扭矩為（81～85 N·m），滿足性能要求。

（4）排放。測量發動機怠速點排放，不同發動機氣門間隙對排放的影響微小。

6 整改措施

（1）調配氣門間隙值由（0.11± 0.02）mm（冷態）改為0.13～0.18 mm（冷態），以使發動機的真空度達到設計要求。

（2）明確真空度技術要求。發動機在整車狀態下，磨合前、熱機、空調關閉狀態下真空度正常在60 kPa左右，低于53 kPa需要維修。

7 措施驗證

表3為修改氣門間隙后，抽檢12臺發動機的真空度數據，符合發動機真空度設計要求。

8 結束語

針對微型汽車發動機真空度不足的問題，在明確發動機真空度的技術條件下，通過一系列數據分析和臺架試驗，找出最佳的氣門間隙調配值，使真空度達到發動機的技術要求，同時可以滿足車輛的剎車性能，提高整車的安全性。

表3 試驗數據表

[1]周龍保.內燃機學（第二版）[M].北京：機械工業出版社，2006.