真空度測量在發動機故障診斷中的應用 　　1 故障範例 　　一輛日本本田Accord(Accord)轎車進廠維修，駕駛員反映該車急加速熄火，且加速時從空濾器處發出類似化油器回火放炮的“叭叭”聲。

經初步分析，懷疑進排氣系統有故障。用真空表測量進氣歧管處真空度，怠速時真空表指標在45 kPa外來回擺動，發動機運轉中真空表讀數有規律降至37 kPa，故確診為有一缸氣門密封不良。拆檢氣缸蓋，發現第二缸進排門杆彎曲變形，導致該缸進排氣門關閉不嚴。更換氣門後試車，故障現象消失。事實上，透過測量發動機進氣歧管真空度，可方便地分析出不少故障，且其對故障的診斷範圍比通常測量氣缸壓縮壓力方法更為廣泛。　　2 真空度測量在故障診斷中的應用 　　現代進口轎車發動機上縱橫佈置有多根膠管，且大多是將一端直接與進氣歧管相連，目的是利用發動機工作時進氣歧管內產生的真空作為多種輔助裝置的動力源或有關感測器的訊號源。在海拔高度下，所謂的完全真空約為101.5 kPa。發動機進氣歧管真空度的高低及其穩定性與發動機工作的氣缸數、轉速、密封效能、點火效能、混合氣空燃比和節氣門開度等有關。　　正常工作的發動機，其進氣歧管內真空度的大小及變化都有固定的範圍和規律，反之，如真空度大小與正常值相偏離，則發動機必然存在某種故障。造成真空度讀數異常的常見原因有一個或多個火花塞缺火、空氣軟管破損或軟管接頭鬆脫、氣門密封不良、氣缸蓋勢或進氣歧管墊等漏氣、活塞環漏氣嚴重、廢氣再迴圈閥(EGR)不能關閉、曲軸箱強制通風閥(PCV)被卡住而全開等。不同的原因所對應的真空表讀數不同，因此掌握常見工況下真空表的正確讀數及一些因故障而造成的異常情況，對故障診斷有益。　　2．1 發動機怠速 　　怠速工況下，發動機進氣歧管真空表的讀數應穩定在57.6 kPa～71.1 kPa之間，如怠速測試時真空表讀數不正常，則需進行如下測試： 　　a)檢查基本點火正時； 　　b)檢查氣門正時； 　　c)檢查氣缸壓縮壓力； 　　d)檢查曲軸箱強制通風閥。　　2．2 氣缸墊漏氣 　　此情況下進行怠速測試，真空表讀數較低，且指標在17 kPa～64 kPa之間大幅度擺動。　　2．3 發動機急加速或急減速 　　該測試可反映出活塞漏氣的嚴重程度。在發動機怠速運轉時，使發動機突然加速和減速，同時觀察真空表讀數。急加速時，真空表讀數將突然下降；急減速時，真空表指標將在怠速時的位置向前跳動幾格。例如，怠速時真空表讀數60.9 kPa，那麼急加速時它將降至0 kPa～10.2 kPa，而在急減速時則跳至77.9 kPa～84.7 kPa。活塞漏氣嚴重時，真空表指標的擺動幅度將不太明顯。指標擺動幅度越寬，則發動機技術狀況越好。　　2．4 點火正時或氣門開啟時間過早或過遲 　　怠速時，如點火正時或氣門開啟過遲，真空表指標將在46.6 kPa～67 kPa間輕微擺動；如點火正時或氣門開啟過早，則指標在46.6 kPa～67 kPa間大幅度擺動。　　2．5 排氣系統阻塞 　　此情況下發動機怠速時，真空表讀數有時可達53 kPa，很快又跌落為0或很低。發動機加速時，讀數逐漸而清晰地下降為0。　　2．6 氣門燒壞或氣門間隙不合適 　　發生這種故障時，真空表指標穩定，但每當有毛病的氣缸工作時，指標就跌落且跌值在6.7 kPa以上。　　2．7 氣門卡滯 　　在這種情況下，真空表指標將以不規則的間隔退回。為檢驗這種情況，可使發動機在2 500 r/min左右的轉速下運轉約2 min，使氣門杆升溫到一定程度，在怠速運轉下如真空表指標在短時間內猛烈抖動，則說明存在氣門卡滯問題。待氣門冷卻後，真空表指標的抖動將變得緩和些。　　2．8 氣門導管磨損 　　此情況下發動機怠速時，真空表指標劇烈抖動，增速時卻穩定。　　2．9 混合氣比例不合適或個別缸點火差 　　發生該故障時，真空表讀數怠速時較正常值低，混合氣較濃時，指標在44 kPa～67 kPa間慢擺；混合氣較稀時，指標不規則地跌落又上升，擺動幅度大，且常有怠速遊車現象。　　七、利用真空表診斷汽油噴射式發動機故障 　　對於汽油發動機來說，進氣系統密封性、點火性及空燃比大小是影響汽油機使用效能的三大因素，其中進氣系統密封性的影響尤為關鍵。　　影響汽油機氣缸密封性的因素有：氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞及活塞環、氣門與氣門座、氣門導管、氣門彈簧及其他相關零部件的狀態。　　氣缸密封效能的檢測可採用以下四種方法：測氣缸壓力、測氣缸漏氣量(或漏氣率)、測曲軸箱竄氣量、測進氣管真空度。四種方法的檢測結果對比分析如表1－1所示。　　表1 氣缸密封效能的檢測方法對比 　　檢測方法 　　作業內容 　　檢測狀態 　　覆蓋內容 　　漏檢內容 　　檢測結果分析研究 　　檢測氣缸壓力 　　拆下火花塞和空氣濾芯,用氣缸壓力錶測各缸氣缸壓縮壓力 　　起動機帶動,動態檢測氣缸壓縮壓力,對氣缸進行全行程進行檢測 　　氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞及活塞環、氣門及氣門彈簧 　　氣門導管、進氣管墊、噴油器密封圈、壓力感測器軟管、進氣軟管 　　起動機轉速高低、氣缸壁和環槽機油過量、燃燒室積碳、因多次修磨缸孔缸蓋造成壓縮比偏大等導致測量值偏高 　　檢測氣缸漏氣量 　　拆下火花塞，使活塞位於壓縮行程上止點時鎖死傳動系統，施加定壓的壓縮空氣，觀察儀表壓力降 　　無負荷靜態檢測，檢測上止點處漏氣量 　　氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞及活塞環、氣門及氣門彈簧，可透過進排氣管口、加機油口、水箱蓋口等處的漏氣情況判斷漏氣部位 　　氣門導管、進氣管墊、噴油器密封圈、壓力感測器軟管、進氣軟管 　　只檢測到上止點處漏氣，不是氣缸的全行程，未覆蓋“拉缸”的影響，並需使用專用儀器（漏氣儀） 　　檢測曲軸箱竄氣量 　　把漏氣流量計裝在加機油口處，檢測單位時間內漏入曲軸箱的氣體量 　　載入滿負荷、低速行駛、動態測量曲軸箱的漏氣量 　　氣缸、活塞及活塞環是各氣缸漏氣總量的綜合反應 　　氣門、氣門座及氣門彈簧，測不到缸外漏氣，無法反應具體缸的密封效能 　　檢測值較真實，但覆蓋面太窄，需用其他方法輔助檢測 　　檢測進氣管真空度 　　拆下空氣濾芯，把真空表接在節氣門後，測量進氣管真空度 　　無負荷動態檢測，可以測量各工況的密封效能 　　氣缸、氣缸蓋、氣缸墊、活塞及活塞環、氣門與氣門座、氣門導管及氣門彈簧、進氣管墊、噴油器密封圈、壓力感測器軟管、進氣軟管 　　幾乎無漏檢，而且可感知空燃比及點火正時和點火好壞 　　檢測值較真實，覆蓋面廣，這是不解體動態檢測綜合指標效能好壞的主要手段，也是電控汽油噴射式汽油機的必備檢測儀表 　　由表1－1對比可見，檢測進氣管真空度能夠較全面地反映汽油機各相關零部件處的狀態及空燃比、點火效能等，具有較高的可信度。因此，進氣管真空度檢測法在現代汽車上應該得到廣泛應用。　　1 進氣管真空度產生的機理及作用 　　1．1 進氣管真空度產生及變化的機理 　　汽油機運轉時，進氣管中就會產生真空度，進氣管真空度的大小可用ΔPX表示。ΔPX是汽油機各缸交替進氣時對進氣管形成的負壓總和，其值及穩定性與工作氣缸的數目、汽油機轉速、進氣系統密封性、點火系統點火效能好壞及空燃比大小成正比，而與節氣門開度成反比。　　轉速高低及節氣門開度大小是汽油機工況的基本表徵，兩者均直接影響著空燃比及燃燒條件。ΔPX值的大小及波動幅度反映了汽油機工況的好壞。例如，當節氣門開度一定時，若汽油機轉速下降，則混合氣質量就會變差，燃燒條件惡化，使可燃混合氣的燃燒速度變慢，導致轉速進一步下降，此時進氣管中的ΔPX就會減小，ΔPX減小以後，又會影響噴油量的多少，從而形成連鎖反應。另外，節氣門開度、進氣系統的密封性、點火系統的點火性及空燃比等因素髮生變化時，也會影響ΔPX值的大小。因而ΔPX成為汽油機因果反饋的“中心媒體”。進氣管真空度因果反饋的機理如圖1－6所示。　　進氣系統的密封效能 　　ΔPX（轉速+開度） 　　點火效能 　　空燃比A/F 　　圖1－6 進氣管真空度因果反饋的機理 　　1．2 進氣管真空度的應用 　　利用真空表對汽油機的ΔPX進行檢測，可以判定進氣系統的密封效能。該法既簡便易行，又有較大的覆蓋面，是行之有效的檢測手段。　　電控汽油噴射式發動機是利用ΔPX作為度量噴油量的依據。由於噴油器的安裝口是一個潛在的漏氣點，再加之節氣門前後的真空管路交叉排列，極易產生漏氣和錯裝故障。所以，檢修故障時真空表的作用將更為重要。　　1．2 檢測進氣管真空度所能覆蓋的內容 　　1．3．1 進氣系統的密封效能 　　氣缸內部因素：氣缸、氣缸墊、氣缸蓋、活塞、活塞環、氣門、氣門座。　　氣缸外部因素：氣門導管、氣門彈簧、液力挺杆、進氣管墊、噴油器密封圈、節氣門體墊、進氣軟管等。　　值得注意的是：氣缸外部的漏氣比氣缸內部的漏氣對ΔPX的影響更大，若外部密封性變差，汽油機將不能正常運轉。　　1．3．2 排氣系統的堵塞 　　為了減輕排放汙染，現代汽車大多裝有三元催化器。在使用過程中，當其內部因結膠、積碳、破碎等原因造成區域性堵塞或隨機堵塞時，就會加大排氣時的反壓力，使ΔPX過低，從而導致排氣不徹底、進氣不充分。　　1．3．3 空燃比A/F 　　無論化油器式還是電控汽油噴射式發動機，其可燃混合氣的配製都是利用ΔPX來控制的。若A/F值失準就會使燃燒條件惡化，反過來又影響到轉速的高低及ΔPX值的大小。　　1．3．4 點火效能、配氣正時 　　點火時間早晚、電火花能量強弱、各缸有無缺火或斷火等都會影響轉速及ΔPX值。　　配氣正時既是點火正時的前提，又直接影響轉速的高低及ΔPX值的大小 　　1．4 利用真空表調整點火正時 　　理論分析可知，當進氣系統的密封性和空燃比均為正常時，動態的最佳點火提前角所對應的應該是最大的ΔPX值。實踐證明：當單缸斷火時，若該缸原工作正常，則ΔPX值會明顯跌落；若該缸原本不工作，則ΔPX值則無變化。當加大或減小最佳點火提前角時，ΔPX均有所下降。利用真空表監控點火正時和點火質量，不僅簡便易行，而且其準確程度不低於採用點火正時燈和轉速儀。點火提前角對ΔPX的影響如圖1－7所示。　　圖1-7 點火提前角對ΔPX的影響 　　調整點火提前角時，如果發現真空表所顯示的數值低於正常值，可以透過轉動分電器外殼的方法找出最大ΔPX值所對應的位置，此時分電器所對應的就是最佳點火提前角。　　2 進氣管真空度的檢測方法及故障的機理分析 　　2．1 檢測方法 　　檢測進氣管真空度，應將真空表接於節氣門的後方(如圖1－8所示)，並使汽油機在正常狀態下按規定的怠速運轉，檢視真空表的讀數和指示狀態。　　圖1-8 進氣系統密封效能的檢測部位 　　1—氣缸 2—活塞及活塞環 3—氣缸蓋及氣缸墊 4—氣門及氣門座 5—氣門彈簧和氣門導管 6—液力挺柱 7—進氣管墊 8—噴油器密封圈 9—節氣門前後真空管路 10—進氣軟管 11—三效催化轉化器 　　2．2 故障機理分析 　　汽油機不同狀態下所對應的ΔPX值及結果分析分述如下： 　　a.密封性正常。怠速時，錶針應穩定在64 kPA～71 kPa(擺幅大小、擺速快慢與密封性、空燃比及點火效能有關)。若懷疑某缸工作不良，可採用單缸斷火法診斷。　　迅速開閉節氣門，若錶針在6.7 kPA～84.6 kPa之間靈敏擺動，說明ΔPX對節氣門開度的隨動性較好，意味著各部位在各工況的密封性均較好。　　b.密封性不良。怠速時，ΔPx低於正常值且明顯不穩，迅速開啟節氣門時，錶針會跌落到零，關閉後也不回不到84.6 kPa處。　　c.點火時間過早、過遲或電火花能量不足。點火時間過早、過晚、電火花能量不足或配氣正時不符時，燃燒條件就會變壞，汽油機功率損失加大，轉速無法提高，形不成較高的真空度，導致怠速不穩，加速無力。　　怠速時，錶針在46.7 kPa～57 kPa之間擺動。若點火時間過早，則錶針擺幅較大；若點火時間過晚，則錶針擺幅較小。　　d.排氣系統堵塞。由於排氣系統有較大的反壓力，在怠速狀態ΔPX有時可達53 kPa，但馬上又跌落到很低甚至為零。堵塞嚴重時汽油機只能勉強維持低速運轉。　　汽油機非正常狀態的故障內容參見表1－2。　　表1-2 汽油機非正常狀態的故障內容