汽油發動機動力不足的淺析

張闖闖 趙漢雨 曹麗芳

1、南陽農業職業學院 2、河南農業大學 3、黃河水利職業技術學院

引言

汽車作為現代社會一種廣泛使用的交通工具，對國民經濟有著重要的影響。從傳統汽車到新能源混合動力汽車，汽油發動機在我國的車輛使用中占據著很大的比例。當汽車在正常行駛或者負載較大的情況下，急踩油門踏板并不能使發動機轉速得到快速提高；而緩慢踩油門踏板也只能部分提高發動機轉速，這說明發動機產生了動力不足的問題[1]。當發動機出現這種故障時，汽車的經濟性和安全性會受到比較大的影響，嚴重時會出現交通事故[2-3]。因此，為了減少發動機動力不足帶來的危害，及時有效地對這種故障做出診斷并加以排除就顯得尤為重要。平時應加強對汽車發動機的維修保養，這可以有效地預防發動機動力不足故障的發生。

1 發動機科技

隨著全球各個國家對汽車排放標準要求的提高，汽車制造商需要不斷采用新技術來減少汽車尾氣污染物的排放，提高燃油經濟性。目前，渦輪增壓可以增加進氣管道的進氣量，智能可變正時能夠根據工況調整配氣相位，汽油缸內直噴使混合氣接近最佳空燃比進行燃燒做功，這些是比較成熟的汽油發動機科技。

1.1 渦輪增壓

該技術通過增加進氣管道內的進氣量來提高發動機的功率。廢氣渦輪增壓作為典型代表，主要由安裝同一根軸上的增壓和動力渦輪組成。其工作原理是利用發動機排氣管道的高溫氣體帶動動力渦輪高速轉動，從而使同軸的增壓渦輪一起旋轉，對進入進氣管道的新鮮空氣進行加壓，增大進氣量，從而提高發動機的功率，并減少一氧化碳和碳氫化合物的排放。

寶馬作為豪華品牌汽車的典型代表，在其百年的產業發展史中，發動機由自然吸氣發展到渦輪增壓，備受市場的好評。在渦輪增壓技術中，寶馬汽車獲得巨大進步，于2020 年推出的雙流道渦輪增壓器，更是吸引了世界的目光。該技術是由博格華納提供的，用于寶馬汽車的直列六缸汽油發動機上。雙流道渦輪增壓技術產生的進氣效果類似雙渦輪技術，但是該增壓器有著更小的體積和質量，能夠降低生產成本，有著廣闊的前景。

1.2 VVT- i 技術

智能可變氣門正時是該技術的核心，可以根據發動機的工況智能改變配氣相位。具體來說，就是在怠速時氣門疊開角較小，而高速時氣門疊開角較大。這樣做的目的就是解決汽油發動機在高、低速工況下的動力問題。汽油發動機VVT-i 技術可以增加充量系數，提高進氣量，改善汽車尾氣的排放問題。

豐田汽車普遍采用了VVT-i 技術，省油效果也得到業內的公認，受到廣大消費者的青睞。豐田考斯特在進氣和排氣凸輪軸上均采用了VVT-i 技術，其最大的特點就是發動機可以根據運行的工況，調整凸輪軸的轉角用來獲取最佳的配氣正時，提高發動機的扭矩，降低燃油消耗，減少尾氣的排放。

1.3 汽油缸內直噴

從化油器到汽油缸內直噴，燃油噴射技術不斷革新。缸內直噴技術，其噴油嘴位于汽缸內部，燃油不需要經過進氣門的開啟，而是經過供油系統經加壓后直接將汽油噴到燃燒室，與空氣混合后燃燒做功。發動機采用汽油直噴技術可以降低燃油的損耗。

汽油直噴技術最早起源于德國，在20 世紀50 年代便運用到奔馳二沖程直噴發動機上，但該技術對生產要求較高，發動機僅進行小批量生產，且工作可靠性不佳，產生的廢氣超標，未能得到推廣。到了1996 年，三菱汽車公司研發了可以量產的汽油直噴發動機，并將這種技術應用到了在戈藍車型上，汽油缸內直噴又重新獲得重視。大眾汽車公司研發的EA888 型發動機是汽油缸內直噴的典型代表，空氣和汽油在缸內直接進行混合，通過渦流的作用使油氣混合均勻。通過發動機ECU 的控制，混合氣在接近最佳空燃比時進行燃燒做功，能夠降低燃油的損失，降低尾氣的排放。

2 故障檢測

針對發動機出現動力不足的故障，應當仔細詢問車主車輛的使用狀況，分析故障產生的原因，根據故障原因進行逐項排查，最后試車檢驗。

2.1 故障原因

引起發動機出現動力不足的原因是多方面的，要根據具體的情況進行分析，下面簡單闡述常見的因素。

進氣系統如果出現問題，會造成發動機進氣不足，影響發動機的正常工作。而此類常見的問題就是空氣濾清器或者節氣門堵塞。在檢測時，可以首先目測空氣濾清器的好壞，然后進一步排查節氣門的問題。可以將加速踏板踩到底，觀察節氣門能否全部打開。如果節氣門不能完全打開，需要進行維修。

排氣系統是燃燒后廢氣排出的通道，其背壓需要滿足發動機的工作需求。排氣系統堵塞會使其背壓壓力過大，從而導致氣缸內的殘余廢氣較多，影響正常參與燃燒的混合氣濃度，降低了燃燒速度。造成排氣系統堵塞的因素主要有排氣門不能夠正常開啟、排氣管道內粘附雜質以及三元催化器故障。有些發動機裝有廢氣再循環系統，需要檢查該系統的工作狀態，以避免發動機的動力下降，加速緩慢。

燃油供給系統為發動機的正常運行提供汽油。如果供油壓力過小會減小噴油器在單位時間內的噴油量，造成氣缸內的混合氣濃度過稀，燃燒不充分，發動機不能產生足夠的動力。如果噴油器有積碳或者出現磨損，噴油器的孔徑產生變化，在供油壓力以及噴油脈沖寬度都不發生改變的情況下，實際的噴油量會減少，從而降低發動機的動力輸出。如果噴油器的霧化不好，混合氣燃燒的質量會下降。汽油的油質不好，混入雜質，會造成發動機的動力不足。在燃油供油系統檢修時，應當注意供油壓力的大小、噴油器是否正常工作以及燃油的質量。

在汽油發動機做功的過程中，必不可少的就是點火系統。早點或者晚點、點火的能量大小均能影響發動機的做工過程。具體來說就是點火時間過晚、點火能量不足會降低發動機的功率，造成車輛加速緩慢。在檢測點火系統時，需要注意點火正時、火花塞的間隙以及點火線圈的阻值是否在標準的范圍內、火花塞的高壓線是否脫落。另外，蓄電池的電壓是否足夠、正負接線柱是否出現了氧化或者虛接以及相關的傳感器是否能正常工作，這些都會對點火系統產生影響，進而影響發動機的功率。

氣缸壓力對油氣混合的燃燒過程和質量有著十分重要的影響，尤其是在壓縮過程結束，即將進入做功這個階段時。如果氣缸壓力較小，油氣混合物不能高速燃燒，那么發動機的功率就會降低，造成汽油發動機出現加速無力的現象。在檢測時，需要注意氣缸和活塞之間的間隙值、氣缸墊的密封性、配氣相位等是否在正常范圍。凸輪軸的安裝位置是配氣相位的重要基準。如果凸輪軸出現了錯位，或者與驅動輪出現松動，將會造成發動機的配氣相位失準，降低發動機的性能。

2.2 檢測內容

進氣和排氣系統、點火系統、供油系統等部件的故障均有可能造成車輛出現動力不足的問題，故障檢測包含以下內容：（1）檢查發動機警告燈的熄滅情況；（2）讀取故障碼，判斷故障可能產生的部位；（3）檢查供油系統的汽油品質，壓力大小和噴油器的狀況；（4）檢查點火系統的蓄電池、火花塞的間隙值和點火線圈的阻值是否符合要求，高壓線是否脫落等；（5）檢查進、排氣系統的情況；（6）檢查與之相關的傳感器，比如空氣流量傳感器的信號是否正常。

3 案例分析

3.1 故障現象

一輛大眾朗逸2015 款1.6L 排量手動版汽車，在累計行駛7萬公里后，駕駛員描述在發動機啟動正常行駛后，急踩油門踏板，汽車加速無力。在從低速轉為高速行駛過程中，可以聽到消聲器管道內有異響。

3.2 故障分析

在車輛啟動以后，發動機警告燈的熄滅情況正常。隨著發動機轉速的提高，整個過程均能聽到異響聲，結合讀取的故障碼，初步判斷為有若干氣缸不工作。需要先檢查點火系統的高壓線是否脫落，用短路測試的方法判定不工作的氣缸。假如高壓線無脫落，對該氣缸進行高壓短路測試，發動機的轉速若無變化或者明顯下降，則說明該氣缸工作狀況不良；反之，轉速能夠快速提升，則表示該氣缸工作正常。

3.3 故障排除

根據上述的分析，經過仔細檢查，高壓分線無脫落。運用高壓短路反復測試，發現四個氣缸都能正常工作。針對這種現象，經過對進、排氣系統，燃油供給系統及凸輪軸進行仔細排查，發現第四缸進、排氣門上的凸輪軸有磨損不均勻的現象。卸下凸輪軸進行更換，故障現象消失了。

4 結語

汽油發動機在我國的車輛中廣泛使用，比較成熟的發動機技術主要有渦輪增壓技術、VVT-i 技術以及汽油直噴技術。針對發動機出現動力不足的故障，應當仔細詢問車主車輛的使用狀況，分析故障產生的原因，根據故障原因進行逐項排查，最后試車檢測。