凸轮轴磨损引起的故障分析与检修两例

摘 要 凸轮轴是配气机构中重要零件之一，利用它来控制气门适时开启和关闭。本文通过对两个案例的分析较为详实的说明了由于凸轮轴磨损对发动机造成的故障分析与检修方法。

关键词 凸轮轴；磨损；故障分析；检修

中图分类号TH6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）107-0187-02

配气机构是按照发动机的做功顺序，定时地开启和关闭进排气门，使混合气或空气进入气缸，使废气排出气缸，凸轮轴就是完成该项工作的主要传动部件，其常见故障有磨损、弯曲变形等，本文参考两个实车检修案例对凸轮轴磨损引起故障进行了详细的分析。

案例一：凸轮轴磨损引起的发动机回火故障分析与检测。

1 故障现象

一辆北京切诺基越野车，该车配备直列四缸多点燃油喷射发动机，发动机转速在2500r/min以下及怠速时工作正常；急加速工况下反应迟钝，高挡位发动机动力不足，最高车速只能保持在100km/h，在2500r/min以上时不论加速还是匀速都存在发动机回火的现象。

2 故障分析

据了解车主已多次针对该故障进行过检修，先后更换了电子控制单元、进气管绝对压力传感器、节气门位置传感器、汽油滤清器、高压线、火花塞等部件；对该车点火正时重新进行过调校，更换过液压挺柱等，但是故障一直没有排除。

通过对故障现象的分析，明显的现象就是进气管回火，那么引起回火的原因主要有三种，即：混合气过稀、点火正时不准、配气相位不对。

造成混合器过稀的原因主要是由于进气管路存在漏气，致使计量空气的传感器检测量不足，检查进气管路，没有发现存在漏气的地方。利用金德K81发动机检测仪对电控系统进行分析，没用故障码。读取节气门位置传感器（TPS）信号正常，进气管绝对压力传感器信号（MAP）在怠速到中负荷（2500r/min）范围之间信号正常，但是高转速（2500r/min）以上时，无法正常显示其信号电压，因为此时出现了回火现象，导致进气管气压波动，影响了进气管绝对压力传感器的信号，由于ECU没有记录下故障码，初步断定引起该故障的不在电控系统，可能在机械传动上。利用正时枪检测点火正时情况，检测时接好正时枪，将感应器夹持在第一缸高压线上，并擦拭正时标记使其清晰露出，在怠速工况下检查其正时情况，经检测点火正时正确。因此把重点放在了检测配气相位上，通过观测正式标记发现配气相位正确，不存在偏差。那么是否是因为发动机燃烧室密封不严造成的回火，经了解气门已经进行过研磨，且检测气门座密封性良好。

再对气缸压缩压力进行检查，首先用压缩空气吹净火花塞坐孔附近的灰尘，拆下四只火花塞，接上缸压表，确认连接好后打火5S，利用起动机带动发动机运转，待压力表指针指示并保持最大压力后读取读数，发现缸压正常（如图一所示）。既然回火不是气缸密封不良造成的，那是否是由于进排气不畅造成了回火现象，因此对进气管真空度进行了相关检查，发现从怠速至2500r/min时，真空表的读数由46kPa随油门踏板幅度加大而减小，高于该转速后，真空表指针跳动剧烈，尤其在急加速情况下，真空表指针在0至40kPa剧烈变化，因为密封性不存在问题，检查时真空表读数摆动无规律可言，那么问题一定在进排气上，由于进排气管通气不畅造成该现象。

3 故障排除

因此决定拆解发动机进行相关检查，问题主要集中在配气机构上，按维修手册要求按序拆装各部件并仔细检查，当拆下凸轮轴后，检查发现发动机2、4缸进、排气凸轮磨损严重，其升程明显低于1、3缸，因此问题原因确定，由于不良及使用条件恶劣导致了凸轮过度磨损，造成排气不畅；凸轮的磨损造成了发动机某时刻进排气相位滞后。2500r/min以下的低速工况，凸轮磨损造成的不良后果并不明显，因为燃烧时间相对充足；但在高速工况下，进气量不足，燃烧速率下降，排气开启不足，排气不畅，因此在这种情形下，发动机在下一个工作循环进气时，缸内压力还很大，造成废气从进气门倒流入进气管，造成高速时回火故障，更换凸轮轴，调整好正时，装复发动机故障排除。

在本故障诊断排除过程中，虽然对发动机的配气机构进行了检测，但是不够彻底，只对相关标记进行了检查，而忽略了由于磨损、松动、变形等原因。正时记号正确，是配气相位正确的前提条件，但正时记号正确并不说明配气相位正确。

案例二：凸轮轴磨损引起的发动机单缸不工作分析与检测。

4 故障现象

一辆丰田皇冠轿车，其发动机型号为1G-FE，行车过程中车身轻微抖动，工作不是很稳定，经数次检查故障仍未排除。

5 故障分析

通过对故障现象和车主描述，考虑可能是由于单缸不工作引起或者皮带打滑引起的故障。因此首先进行单缸断火实验（如表一所示），如果各缸工作良好，单缸断火情况下发动机转速下降幅度应该基本相同，此时给一缸断火情况下，发动机转速基本不下降，我们初步判断故障为一缸不工作引起的。

分析一缸不工作的原因主要可以从三个方便着手：一缸火花塞工作不正常；一缸喷油器供油不正常；一缸气缸密封性不好。

首先检查火花塞的工作状况，拔下一缸高压线，通过缸体进行跳火检查，发现高压线跳火正常；摘下一缸火花塞，连接高压线进行跳火试验，发现火花塞跳火正常，因此故障原因不在点火系统上。

检查喷油器的工作情况，利用听诊器检查喷油器的工作状况，能清晰听到喷油器有规律的开闭声，但不能完全排除喷油器故障，喷油器滴漏也可能引起该故障，因此对油路泄去油压，将第一、二缸喷油器进行互换，进行上面同样的检查发现仍然是第一缸不工作，因此排除喷油器故障引起一缸不工作。

在排除电路、油路故障后，对发动机进行基本性能检查，可能由于气缸密封不良，造成系统漏气致使该缸工作不正常。因此对一缸压缩压力进行有针对性测试，首先预热发动机至正常工作温度，用压缩空气吹净火花塞座孔，卸下所有火花塞，将一缸接上气缸压力表，起动发动机，在3s～5s内读取缸压，压力表显示缸压为390kPa，明显低于标准值，因此确定一缸密封不良引起一缸不工作。

沿气缸内壁滴入30ml机油，再次检查一缸压缩压力，发现缸压没有变化，说明不是配缸间隙变大或者活塞环损坏造成压力降低，问题可能出在气门密封不严或者缸垫损坏上。拆下空滤，打开散热器和机油加注口，转动发动机曲轴，使一缸凸轮基圆部分压气门，并将变速器挂入一档，拉紧手刹，通过火花塞坐孔向一缸缸内打入600kPa左右的压缩空气，在散热器口、机油加注口、相邻气缸火花塞座孔、进气管口及排气口听是否有漏气声，经检查发现在进气口处有气体漏出，因此确定故障在进气管路密封不严。

6 故障排除

装复进气系统，检查进气管路无漏气现象；检查进气驱动部件，发现进气凸轮轴发现凸轮轴基圆面存在磨损脱落现象，因为皇冠轿车使用的是液力挺柱，在基圆面部分脱落的情况下，液力挺柱在液压作用下将自动补偿由于基圆脱落而产生的间隙，这样间接改变了凸轮的升程，使气门开启的时间过长，造成气门密封不严，换而言之造成一缸无压缩压力，使得一缸不工作。

更换进气凸轮轴，装复发动机，着车运行，一缸工作正常，发动机运转平稳，故障排除。

参考文献

[1]廖忠诚.汽车检测技术化学工业出版社.1版，2009，7.

[2]鲁民巧.汽车构造.高等教育出版社.1版，2008，2.

[3]张西振，韩梅.汽车发动机构造与维修.机械工业出版社.1版，2005，8.