微型汽车发动机真空度的改善

欧阳卡，罗建亮

（柳州五菱柳机动力有限公司，广西柳州545005）

处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用真空度表示。从真空表所读得的数值，称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即真空度。

真空属于低气压，刹车的真空产生于进气歧管上，进气歧管上有个管子通向发动机室内刹车助力泵，真空的低气压与大气压力差产生的力量，作为辅助助力帮助车辆更轻松地制动。如发动机真空度过低，压力差减小，辅助助力就会变小，车辆脚制动力变大，脚踏板变硬，影响车辆刹车性能。

1 问题的描述

（1）背景：根据市场信息反馈，市场上大量出现M1型轿车脚制动踏板偏硬现象，据分析为LJ465Q-2ANE6发动机真空度过低引起。M1型轿车脚制动踏板偏硬，脚制动力需求增大，致使该型轿车出现安全风险。

（2）真空度技术要求。真空度正常在60 kPa左右，不能低于53 kPa。低于53 kPa的真空压力会使辅助助力过小，刹车力需求变大，脚踏板变硬，影响车辆刹车性能。

2 测量方法及真空度过低的常见原因

开启发动机直至冷却液温度升至83～93℃之间，把真空表装在PCV阀通气管的外端上（如图1所示），再装上发动机转速表或故障诊断仪。发动机保持（850±50）r/min速度转动，在这种转速条件下，真空度不能低于0.053 MPa。

图1 测量真空度

常见导致真空度过低的原因有：

（1）气缸垫的泄漏；

（2）进气歧管密封垫的泄漏；

（3）气门密封面的泄漏；

（4）气门弹簧弹力减弱；

（5）气门间隙没调整；

（6）气门定时没调整好；

（7）点火正时不正确。

3 数据采集分析

3.1 数据对比分析

基于试验车的进气和排气系统对真空度影响的数据对比分析如表1所列。

表1 数据对比分析表

从以上数据分析可知：

（1）带空滤器的真空度比不带空滤器大2 kPa左右；

（2）不带三元催化及消声器的真空度比带三元催化及消声器的大2 kPa左右；

3.2 整车厂测量数据

测试M1型车辆共16辆，其中1辆为试验车，另外15辆为刹车力偏大，不能达到整车测试要求的下线新车。数据分析如下：

（1）在15辆不合格测试车中，有5辆的发动机气门间隙不合规范；有1辆在测试过程中出现防冻液泄漏而中断测量；另外9辆的发动机运行数据正常。

（2）在5辆气门间隙不合规范的M1车中，有1辆气门间隙过大产生气门异响，并且真空度波动异常（45～53 kPa）；4辆真空度偏低，真空度偏低是气门间隙偏小造成，通过将气门间隙调节至规范值范围，真空度达到未磨合新机的水平。

（3）根据现场测量数据，空调的开关状态、发动机运行的水温状态，都对发动机的真空度产生很大的影响。从空调开到空调关，真空度的提升值在8～17 kPa左右；水温从常温到正常工作水温（88～96℃），真空度的提升值在9～18 kPa左右。

（4）未磨合的新发动机的真空度，比磨合后的发动机的真空度要低10～13 kPa左右。

（5）在15辆测试刹车力偏大的M1车中，有4辆真空度偏低，所占的比例为26.67%；在4台真空度偏小的发动机中，气门间隙没有达到技术规范的有4台，所占比例为100%。有9辆的真空度正常，所占比例为60%。在9台真空度正常的发动机中，整车测试刹车力为开空调、低水温工作状态。

3.3 发动机厂测量数据

以下为发动机厂抽检5台发动机真空度数据，真空度数值都不符合技术要求。

表2 发动机真空度抽检数据表

4 原因分析

针对部分M1型新车LJ465Q-2ANE6发动机真空度偏小的问题，通过现场检测相关数据分析，导致发动机真空度偏小的根本原因为：

（1）测量条件规范不明。空调的开关状态、发动机运行的水温状态，对发动机的真空度产生很大的影响；未磨合的新发动机的真空度，比磨合后的发动机的真空度要低。

（2）气门间隙（冷态 (0.11± 0.02)mm；热态(0.23±0.02)mm）调配太小。气门间隙调节过小，会使进气门提前开启，排气门提前关闭，进气阻力减小，进气压力增大，真空腔内的真空度也就变小。

5 台架试验

对磨合后的LJ465Q-2ANE6汽油机进行台架试验。综合考虑性能、缸压、排放噪音等因素，测定发动机冷热态气门间隙与真空度的关系，确定最佳真空度下气门间隙值。试验现场见图2。

图2 发动机试验台架

5.1 实验方法

（1）第一步——使冷却液温度冷却至环境温度下（冷机状态），将气门间隙调至0.09 mm，记录此时的气门间隙及对应冷却液温度值、缸压值，然后起动发动机，记录刚起动时的转速、真空度值、大气压值、诊断仪所测进气压力和温度值；

（2）第二步——在冷却液温度达到40℃、50℃、60℃、70℃时记录转速、真空度值、大气压值、诊断仪所测进气压力和温度值；待冷却液温度达到83～93℃，转速达到正常怠速值850 r/min时，记录此时的转速、真空度值、大气压值、诊断仪所测进气压力及温度值，然后停机，以最快速度测量此时的气门间隙值；待冷却液温度温冷却至环境温度值后，再测量此时的气门间隙值，记录相应的冷却液温度及间隙值。

（3）第三步——使冷却液温度冷却至环境温度（冷机状态），将气门间隙（mm）分别调至0.11，0.13，0.15，0.18，重复第二步试验，并记录下相应数据。

5.2 试验数据分析

（1）真空度。发动机冷态气门间隙（mm）为：0.09，0.11，0.13，0.15，0.18，最大真空度（k Pa）分别为：49，52，58，60，63。

（2）缸压。发动机气门间隙（mm）为0.09、0.11，缸压在1.2～1.3 MPa之间；气门间隙（mm）为0.13、0.15，缸压在 1.3～1.4 MPa之间；气门间隙（mm）为0.18，缸压大于1.5 MPa（注：缸压规范要求为标准1.324 MPa，最低 1.177 MPa）。

（3）发动机在不同气门间隙的发动机外特性试验，发动机调气门间隙在（0.11～0.18 mm）之间，发动机功率为（44～46 kW），扭矩为（81～85 N·m），满足性能要求。

（4）排放。测量发动机怠速点排放，不同发动机气门间隙对排放的影响微小。

6 整改措施

（1）调配气门间隙值由（0.11± 0.02）mm（冷态）改为0.13～0.18 mm（冷态），以使发动机的真空度达到设计要求。

（2）明确真空度技术要求。发动机在整车状态下，磨合前、热机、空调关闭状态下真空度正常在60 kPa左右，低于53 kPa需要维修。

7 措施验证

表3为修改气门间隙后，抽检12台发动机的真空度数据，符合发动机真空度设计要求。

8 结束语

针对微型汽车发动机真空度不足的问题，在明确发动机真空度的技术条件下，通过一系列数据分析和台架试验，找出最佳的气门间隙调配值，使真空度达到发动机的技术要求，同时可以满足车辆的刹车性能，提高整车的安全性。

表3 试验数据表

[1]周龙保.内燃机学（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2006.