氣缸壓縮壓力的檢測、分析與診斷

宮英偉

（北京汽車技師學院，北京 102606）

前言

隨著現在生活節奏的加快，城市范圍的不斷擴展，人們的生活和工作范圍不斷加大，汽車作為人們的代步工具已被頻繁使用，汽車的各項技術也在不斷發展和進步。與此同時，汽車在使用過程中，隨著使用時間的延長或行駛里程的增加，其故障也會頻繁出現，為了確定汽車在使用時技術狀況良好，就要求我們對汽車的各項使用性能做檢測。而發動機使用性能的好壞，大多是以動力性和經濟性指標來衡量。對于汽油發動機，影響其動力性能的三大因素包括密封性、點火性能及空燃比，其中氣缸密封性是表征發動機動力性的重要參數，對發動機的技術狀況有著直接的影響。當氣缸密封性不良時，發動機的功率和起動性能將會下降，燃油消耗量也會隨之增加。所以氣缸密封性的檢測顯的尤為突出，而氣缸壓縮壓力是檢測氣缸密封性好壞的一個至關重要的數據。

1 氣缸壓縮壓力的形成

氣缸壓縮壓力如何形成的呢？我們需要追溯到發動機的結構和工作原理上。首先發動機主要分為兩大機構和五大系統，其中兩大機構中的曲柄連桿機構和配氣機構是構成發動機燃燒室（如圖1所示）的主要部件，主要由活塞、活塞環、汽缸體、氣門、缸墊及火花塞孔組成。

圖1 燃燒室

其次對于四沖程汽油機來說，它的工作過程是曲軸旋轉兩周，發動機完成四沖程的一個循環：進氣、壓縮、作功、排氣。當進氣行程開始時如圖2中a圖所示，進氣門開啟，排氣門關閉，活塞位于上止點位置，曲軸轉動活塞從上止點向下止點移動，可燃混合氣將會在壓力差的作用下進入氣缸。壓縮行程開始時如圖2中b圖所示，進、排氣門關閉，活塞在曲軸的帶動下從下止點向上止點移動，活塞上方的容積縮小，混合氣體在氣缸密封的情況下無法釋放出去而被壓縮，此時就形成了氣缸內的壓縮壓力，簡稱“氣缸壓力”，也就是指發動機壓縮行程終了時燃燒室內的氣體壓力。

圖2 進氣行程和壓縮行程

2 氣缸壓縮壓力對發動機性能的影響

氣缸壓力是發動機一個十分重要的數據，對發動機性能影響極大，它幾乎與發動機的絕大多數性能都密切相關。若氣缸壓力達不到要求，發動機的一切性能指標也都會達不到規范要求。氣缸壓力降低，會導致發動機動力性、經濟性下降，引起機車行駛無力、油耗增加、啟動困難等一系列故障。在發動機壓縮比、轉速和工作溫度一定的條件下，氣缸壓力與機油粘度、氣缸和活塞組配合的技術狀況、配氣機構是否準確和燃燒室的密封性等因素有關。所以通過對氣缸壓力的檢測，可以診斷氣缸、活塞組的密封情況；活塞環、氣門、缸墊等密封是否良好，以及氣門間隙的調整是否適當等。

3 影響氣缸壓力的主要因素

3.1 活塞與氣缸的磨損

由于燃燒氣體中含有酸性物質對缸壁具有腐蝕作用，空氣、燃油和機油中的機械雜質及不完全燃燒所生成的積炭，使活塞組、氣缸產生異常磨損，導致氣缸與活塞配合間隙過大，密封不良。發動機氣缸與活塞的配缸間隙是極為重要的技術參數。如果配缸間隙過大，將會出現“敲缸”和“竄氣”“竄油”，那么氣缸內的壓縮壓力將會降低，發動機動力則會下降，燃油消耗量增加等。

3.2 活塞環的磨損

活塞環如圖3所示，它是燃油發動機內部的核心部件，它與活塞、汽缸、汽缸壁等共同完成燃油氣體的密封。它以自身的彈力與氣缸壁貼合，使壓縮氣體不能從環外圓與氣缸壁之間通過，來保持活塞與氣缸壁之間的密封。如果活塞環磨損嚴重，就會導致活塞與活塞壁之間密封性降低，氣缸壓縮壓力就會明顯降低。

圖3 活塞環

3.3 氣缸襯墊燒蝕

圖4 氣缸襯墊

氣缸襯墊如圖4所示，它是機體頂面與汽缸蓋底面之間的密封件，其作用是保持氣缸密封不漏氣，防止高壓氣體竄出。那么在車輛行駛過程中，由于一些使用因素、維修因素和環境因素等的影響，氣缸襯墊就會發生燒蝕或損壞，發動機就會出現漏氣現象，從而導致汽缸壓縮壓力降低。

3.4 氣缸體與氣缸蓋的結合平面變形，缸蓋螺栓擰緊力矩不夠或松動

如果拆裝不當和維護不及時，例如在高溫下拆卸氣缸蓋，或在裝氣缸蓋時不按規定的順序、次數擰緊螺栓或螺母，或預緊力不均勻，都會使氣缸與氣缸蓋的結合平面產生翹曲變形。一旦汽缸蓋表面發生變形，就會導致氣缸內的密封性不良，氣缸壓縮壓力下降。

3.5 氣門的燒蝕及氣門座的變形

氣門是發動機的一種重要部件。它的作用是專門負責向發動機內輸入空氣并排出燃燒后的廢氣。如果發動機長時間在大負荷下工作，超過了設計極限，會引起氣門的早期磨損；同時還會引起氣門導管、氣門座的變形，破壞了氣門的密封性，密封不良，在發動機壓縮時就會產生漏氣，氣缸壓縮壓力下降，發動機動力性不足。

4 氣缸壓縮壓力的檢測方法

通過發動機的結構和工作原理可知，在發動機壓縮比、轉速和工作溫度一定的條件下，氣缸壓力與機油粘度、氣缸和活塞組配合的技術狀況、配氣機構是否準確和燃燒室的密封性等因素有關。通過對氣缸壓力的檢測，可以診斷氣缸、活塞組的密封情況；活塞環、氣門、缸墊等密封是否良好，以及氣門間隙的調整是否適當等。

4.1 檢測儀器

目前汽車維修廠廣泛使用的檢測汽車壓縮壓力的儀器是氣缸壓力表如圖5所示。它是一種專用壓力表，具有價格低廉、儀表輕巧、實用性強和檢測方便等優點，一般由壓力表頭、導管、單向閥和接頭等組成，其中接頭分為管螺紋接頭和錐形橡膠接頭兩種。

圖5 氣缸壓力表

4.2 氣缸壓力表使用方法

氣缸壓力表的接頭由于制造形式不同它的使用方法也不同。管螺紋的接頭可以擰在火花塞或噴油器的螺紋孔中，橡膠接頭可以壓緊在火花塞或噴油器的螺紋孔中。那么與之相配套使用的導管中，軟導管適用于聯接管螺紋接頭與壓力表頭，金屬硬導管則適用于橡膠接頭與壓力表頭的聯接。

氣缸壓力表上的單向閥是控制氣缸壓力表與大氣之間是否相通，當單向閥處于打開位置時，此時氣缸壓力表與大氣相通，氣缸壓力表指針數值為 0，以便繼續進行其它缸的測量；當單向閥處于關閉位置時，此時氣缸壓力表與大氣不相通，氣缸壓力表指針保持不變以便讀數和記錄數值。

氣缸壓力表的表頭顯示測量的氣缸壓力數值，其單位是Kpa。

4.3 汽缸壓力的檢測步驟

氣缸壓縮壓力的檢測步驟如下：

（1）將車輛放置在水平路面上，變速器擋位應放在“P”檔或“N”檔。

（2）起動發動機，讓發動機正常運轉，冷卻液溫度達到75℃以上。

（3）關閉點火開關，將鑰匙拔出。

（4）拆下空氣濾清器及進氣管。

（5）拆下妨礙火花塞或噴油器拆卸的線束或零部件。

（6）如果是傳統點火系統，需把分電器中央高壓線拔下并搭鐵；如果是電控點火系統，需要根據結構斷開點火線圈的總插頭。

（7）用壓縮空氣吹凈火花塞或噴油器周圍的灰塵或贓物。

（8）卸下全部的火花塞或噴油器，并按氣缸順序放置。（9）在發動機艙保險盒中拆下噴油泵繼電器。

（10）將連接好的氣缸壓力表的橡膠接頭擰緊到被測火花塞孔或錐形接頭壓緊在被測噴油器孔中。將鑰匙插入點火開關，踩下節氣門開關，使得節氣門置于全開狀態，擰動鑰匙至起動位置3～5s，用起動機帶動發動機的轉速應在正常轉速范圍內。(汽油機為250r／min)

（11）代氣缸壓力表頭指針位置保持最大壓力不變時將鑰匙擰至原位。

（12）讀取氣缸壓力表數值并記錄，記錄完畢后按下單向閥將氣缸壓力表指針回零。

（13）依照上述方法，依次測得其他缸，每缸測得三次，并計算出每缸汽缸壓力平均值。

5 檢測氣缸壓縮壓力的注意事項

（1）在測量氣缸壓縮壓力之前，須確保蓄電池電力充足。

（2）在測量氣缸壓縮壓力之前，氣缸蓋螺栓擰緊力矩值標準。

（3）在測量氣缸壓縮壓力之前，需要起動發動機，將發動機冷卻液溫度達 75℃以上。氣密性的好壞與發動機溫度有關，因此為了確保在發動機正常工作溫度下氣密性合格，必須要對氣缸預熱到發動機正常工作溫度，才能對氣密封性進行檢驗。

（4）在檢測氣缸壓縮壓力之前，減少其空氣阻力，需要拆下空氣濾清器和進氣管。

（5）在檢測氣缸壓縮壓力之前，為了防止電擊和著火，傳統點火系統，需把分電器中央高壓線拔下并搭鐵；如果是電控點火系統，需要根據結構斷開點火線圈的總插頭。

（6）在檢測氣缸壓縮壓力之前，為了防止氣缸內進入灰塵和雜質，需要用壓縮空氣吹凈火花塞或噴油器周圍的灰塵或贓物。

（7）在檢測氣缸壓縮壓力之前，為了防止噴油器噴油，需要拔下噴油泵繼電器。

（8）在檢測氣缸壓縮壓力時，起動機轉動曲軸，活塞工作應不少于四個工作行程，否則測出壓力數值將不準確。

（9）在檢測氣缸壓縮壓力時，為了減少進氣阻力應將節氣門置于全開位置。

6 氣缸壓縮壓力的數據分析

6.1 氣缸壓力的標準值

氣缸壓縮壓力標準值一般由汽車廠商提供。根據 GB 18565-2001《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法》的規定，在用汽車各氣缸壓力應不小于原設計值的85%，每缸壓力與平均壓力的差：汽油機應不大于8%，柴油機應不大于10%。根據 GB／T15746.2-1995《汽車修理質量檢查評定標準·發動機大修》附錄 B 的規定：大修竣工發動機的氣缸壓力應符合原設計規定，每缸壓力與各缸平均壓力的差，汽油機不超過8%，柴油機不超過10%。

常見幾種車型發動機氣缸壓縮壓力的標準值如表1所示。

表1 常見幾種車型氣缸壓縮壓力值

6.2 汽缸壓力檢測結果分析

6.2.1 氣缸壓力過高

氣缸壓力過高會使缸內爆燃情況加劇，加快曲柄連桿機構等的磨損程度，減少使用壽命，造成這種情況的主要原因是燃燒室內的容積變小了，造成燃燒室容積變小的原因有：

（1）由于缸內燃燒不正常使燃燒室內積碳過多減小了燃燒室容積。

（2）由于缸蓋缸墊裝配不當致使汽缸墊變簿減小了燃燒室容積。

（3）缸體缸缸蓋結合平面修理加工過多使燃燒室容積變小。

6.2.2 氣缸壓力不足

氣缸壓力不足就意味著氣缸密封性降低，將會使發動機功率下降，起動困難，若個別氣缸壓力不足會使發動機運轉不穩定。下表2是導致氣缸壓力不足的故障原因。

表2 導致氣缸壓力不足的故障原因

在實際的汽缸壓力測試結果中可能會遇到以下情況：（序號參照上表）

（1）如果單個氣缸壓力過低可能是由于表2中的1、2、3、4、5、6、9 引起。

（2）如果各缸普遍低于規定值可能是由于表2中的3、5、6、7、8引起。

（3）如果相鄰兩缸壓力比較低但基本相同時，可能是由于兩缸之間汽缸墊燒穿引起。

（4）如果缸內完全沒有壓力可能是氣門卡住，燒缺口或活塞燒穿，活塞環燒附在環槽內。

7 氣缸壓縮壓力故障診斷

7.1 故障現象

一輛行駛了9萬公里的桑塔納 AJR 1.8L轎車，車主張先生表示近一段時間發動機怠速抖動很厲害，加速時動力性能很差，尾氣排放不好，并且發動機運轉時偶爾會伴有“嘭嘭嘭”的漏氣聲音。

7.2 診斷過程

（1）將此車輛啟動預熱，增大發動機轉速，用耳聽發動機漏氣聲音的位置。初步診斷是汽缸漏氣所致。

（2）取出氣缸壓力表，依上述汽缸壓力檢測步驟進行各個缸的汽缸壓力檢測。檢測出的數據請見下表3。

表3 各缸汽缸壓力數據

7.3 診斷結果分析

根據 GB18565-2001《營運車輛綜合性能要求和檢驗方法》的規定，在用汽車各氣缸壓力應不小于原設計值的85%，每缸壓力與平均壓力的差：汽油機應不大于 8%。經檢測結果計算，第二缸的汽缸壓力數值低于桑塔納 AJR 1.8L轎車規定的汽缸壓力的80%。

計算各缸的壓力差是否超過平均值的5%。

平均值的最大值為：1050×（1+5%）=1102.5Kpa平均值的最小值為：1050×（1-5%）=997.5Kpa所測得的平均值如果在1102.5Kpa～997.5Kpa之間，則符合要求。

檢查結果一、三、四缸汽缸壓力數值均正常，第二缸小于平均值，應檢查。由此判定發動機發生上述故障是由于第二缸汽缸壓力數值低造成的。

由上述分析，個別缸氣缸壓力過低，可能是該缸氣門燒蝕，或活塞連桿組機械故障，或氣缸墊蝕損壞而漏氣。為了作進一步診斷和排除故障，使用專用工具按照正確拆卸螺栓順序拆卸汽缸蓋，檢查氣門和汽缸墊沒有燒蝕損壞，轉動曲軸，拆卸第二缸活塞，發現活塞環中的氣環已經發生嚴重變形和磨損，更換新的活塞環，并正確安裝活塞環、活塞以及按規定力矩擰緊汽缸蓋緊固螺栓。

檢查、安裝完畢進行試車，先將發動機怠速運轉至正常溫度，增大發動機轉速，查看發動機動力性已恢復正常，無抖動，無異響，車輛故障排除。

8 總結

氣缸壓縮壓力的測量是檢測發動機性能的一項重要指標，也是比較簡單快捷的發動機性能測量方法。通過測量氣缸壓縮壓力可以及時掌握發動機缸內工作狀況的正常與否，可以及時發現問題解決問題，從而避免造成更大的損失。本篇論文基本上涵蓋了氣缸壓力的形成，測量方法及測量結果分析，不足之處，還請批評指正。

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