利用容积效率诊断发动机故障

在2010年第6期《汽车维修与保养》杂志上，由高惠民老师翻译的“汽油喷射检查一空气充量是关键”一文中提到一个VE检测器，这是一个什么设备，笔者没有见过，也不知道国外有没有。在文章中也没有看出VE到底是怎么计算的，正好笔者手上有一篇以前不知道复印的哪儿的一篇文章，翻译出来也算是对“汽油喷射检查一空气充量是关键”一文的补充。

或许您正利用您的直觉在检查发动机性能，现在我们就让容积效率测试为您提供实际的数据来证实您的猜想。

泵气是发动机的一个简单功能，没有压缩、做功冲程，没有泄漏，发动机就是一个完美的空气泵，具有进气和出气控制的气泵。发动机在每个循环过程中都要排出与其容积同体积的空气，实际的进气量除以理论的容积，就得到容积效率(VE)，单位为“％”。

影响容积效率(VE)的因素主要有这样几个：进排气限制、配气相位、汽缸的密封性、空气惯性、气道的设计和转速以及其他。影响容积效率(VE)的外部因素主要有大气压力、空气温度和湿度等。

在美国MOTOR杂志1999年第2期上面，曾经讨论过利用MAF值分析发动机的充气效率(感兴趣的人可以到www.省略上查阅)。因为测量的是新车，而且各种限制方法是由作者设定的。所以文章作者提供的MAF数据非常好。我们怎么才能知道我们所读的数据是正常的呢?那么就让我们利用容积效率来进行计算吧。

开始前，我们先进行一些说明和假设：

(1)被测试的车辆是4.3L的1996CHEVY S-10，MAF工作正常；

(2)诊断仪读出的MAF的数据认为是正常，而且是可再现的：

(3)不去修正空气温度，假定为77T(约为25℃)；

(4)同样空气湿度也假定为O；

(5)在诊断仪上有转速和MAF的读数之间有0.2s偏差，我们也不加以补偿，先读到的是转速，然后才是MAF。

77F时大气压力是29.92in Hg(1inHg=3390Pa)，空气湿度为0，体积为1L的空气重约1.184g。

现在我们来做些简单的数学题。4.3L的发动机以600r／min的转速怠速工作，也就是每分钟有300个进气冲程。300除以60S，即每秒有5个进气冲程，再乘以4.3L，我们就得到了21.5L／s的进气量，再乘以1.184g／L的密度，每秒的进气总量为25.5g。但是为什么由检测仪显示的实际数据却是4.5g／s呢?原因很简单，节气门体关闭，发动机通过小的缝隙进行吸气。所以进气歧管的绝对压力下降到10inHg。相对于29.92Hg的大气压力，发动机只获得了仅仅101Hg，大约占大气压力的1／3。用25.5除以3，我们得到8.5g／s的理论进气量，现在我们得到容积效率为53％(4.5／8.5)。这并不太糟糕，因为许多乘用车的发动机在250Q-3500dm／h时才能达到最高效率。

根据图1所示诊断仪的扫描数据，我们绘制了表1。

图1记录了连续两次节气门快速打开、关闭事件。S10卡车路试时执行节气门全开和突然关闭时检查，道路试验增加了发动机的转速的减速度。突然打开、关闭节气门时，数据的变化也很类似。通过突然打开、关闭节气门实验，您能够有效的测定发动机的容积效率。

通过表1，您能看到没有进行进气限制补偿怠速时的实际VE计算值。其他所有的数值，全是在很小或者没有进气限制时发生的。因此，在节气门全开的情况下才能获得准确的容积效率值。

表1中的最后一列，是进行了海拔高度补偿后的数据，亚利桑那州的海拔为2500ft(1ft=0.3048m)。您会看到，在3500r／min时发动机达到最大的容积效率(85％)，这您无须感到奇怪。

因此，孰好孰坏?在得出最终的正确结论前，作者还要进行更多的测试。对温度、空气压力、湿度进行补偿后的公式将更加精确，这意味着峰值的容积效率达到95％并不是天方夜谈。一个普通的自然吸气发动机能达到100％的容积效率吗?可以，我们可以进行十分肯定的回答。发动机以恰当的转速运行，可变进气道里的空气惯性会使得容积效率略大于100％。当然气道的状态必须是良好的。

一个低的容积效率到底意味着什么呢?发动机泵气的问题，还是空流计失效，抑或脏污。容积效率在诊断时能给您提供一个特别的方法。