由于高速高功率的四冲程发动机(指多缸机)其固有的特性,在中低速,特别是怠速工况时转速显得不太稳定,一时成为许多摩托车驾驶员和维修人员共同关注的热门话题。为解决这个棘手的难题,我们不妨先将四冲程发动机的固有特性作以剖析。
一般高速高功率的发动机都存在这样一种设计状态:当排气门尚未完全关闭时,进气门就已经打开,此时进、排气门同时处于敞开状态,叫作“气门重叠”,所持续的曲轴转角称为“气门重叠角”。从实现最大功率方面来说,气门重叠角应尽可能大一些。在理想状态下,当发动机某缸排气时,要求其排气门处压力波为负,以利于汽缸排出废气,同时利于该排气气流惯性引入新鲜混合气,使换气效果达到最佳状态,它可以改善燃烧,提高功率。但由于排气管的长度是根据发动机最大功率时,使第一次(即初次)负压力波在气门重叠角发射回到排气门处的距离而定的,是固定不变的。因此,在发动机的其它转速,如中、低速及怠速工况下,由于其工作频率的不同,且各缸排气脉冲相互干扰,而使排气门处于重叠期间受到初次或二次正压力波。
这正压力波,一方面使进气阻力增大,减少了新鲜混合气的充气量,使汽缸内的残余废气量增加,引起燃烧恶化;同时还造成瞬时新鲜混合气的倒流(即反喷)。也就是说,排气中的正压力波将排出的部分废气重新推回汽缸,并一直推向进气门,流经化油器,并从化油器中吸出燃油,形成一定浓度的“废气 — 燃油”混合气。而当发动机正式进入吸气冲程的时候,这种“变态混合气”又会再流经化油器,并再次将化油器中的燃油吸出,于是便形成了双倍燃油浓度的混合气。最终使进气过程中吸入的混合气含油浓度过大,导致汽缸内失火,燃烧迟缓(即燃烧速率下降),功率锐减,油耗增加,形成大量未燃的 HC 污染环境。从而相应导致了发动机中、低速时扭矩谷的出现和怠速的不稳定,严重时甚至会熄火,这便是著名的“富油平谷”。
四冲程发动机(指化油器式)虽然存在这种先天性缺陷,但化油器怠速油系在设计时考虑到怠速工况时,其节气门几乎处于完全关闭状态,流经喉管处的空气流速很慢,形成的压力差很低,只有极少量的燃油进入汽缸,因此特别供给稍浓的混合气以维持发动机最低稳定转速,而不至于熄火。所以发动机在怠速状态时,应满足其进气充分,排气顺畅,机械阻力小,点火功能强等条件。四冲程发动机的怠速一般在新车时较为稳定,使用一段时间后(一般约在 800 ~ 2000km 以后)冷车还可稳定几分钟,而热车后,怠速转速波动较大,甚至无怠速。这是为什么呢,原来发动机在初期磨合阶段,活塞环与汽缸,气门与门座配合不十分贴合,难免存在少量漏气的现象,其真空度仅有 100 ~ 120mmHg 左右。经过约一千公里磨合后,汽缸内真空度逐步升至 180 ~ 240mmHg (指热车时的状态),但刚启动时冷车状态真空度却仅有 160mmHg 左右。而化油器的怠速油系混合气量是根据新车工况设定的,在冷车时由于其真空度还未上升到最高值,其混合气浓度基本适中,一旦发动机温度上升,汽缸内真空度急升至约 200mmHg 时,由于吸入的混合气相对冷车时多了许多,致使混合气过浓而造成可燃混合气燃烧不完全,具体表现为怠速不稳。对此,应对化油器的混合气量进行适当调节。现在我们以春兰虎豹系列摩托车为例,将其调整方法介绍如下:
持一字改锥将混合气螺钉顺时针方向往里旋 1/4 ~ 1/2 圈,然后卸下火花塞,将电极部分拭净,装到汽缸上启动发动机。将怠速调整至 1400±100r/min 范围内,维持此转速 10 ~ 15min ,停车,再卸下火花塞。观察其电极颜色,如是棕红色,如发黑,则混合气仍为过浓,应再向里旋 1/4 ~ 1/2 圈,直至电极颜色正常为止;若电极呈白色,则为过稀,应找出进气管、汽缸盖、化油器之间有无漏气现象,如正常,则应将混合气螺钉向外旋 1/8 ~ 1/4 圈,直至电极颜色正常为止。另一种情况是,摩托车在中、高速行驶过程中,松开油门把手,握紧离合器,使之处于滑行工况,此时发动机极易熄火,令许多驾驶员感到头痛。正常情况下,摩托车在高速行驶时,进气温度约在 80℃ ~ 90℃ ,化油器温度也达到 80℃ 左右,但由于其风量相对增加,发动机散发出的热量被风及时吹走,达到热平衡。但此时若松开油门把手,节气门会很快回到怠速位置(即关闭状态),发动机瞬间转速降至约 2000 ~ 4000r/min ,汽缸内的真空度突然升高,同时摩托车车速急剧下降,相对来说冷却风量也相应减少,此时热的平衡被打破,发动机的温度一下上升许多。这会使沿进气管内壁流动的油膜迅速蒸发,混合气变得极浓。
由于进气管温度很高,部分废气在气门重叠期间便会倒流入进气管,使混合气成双倍或双倍以上升高,导致了混合气燃烧速率急剧下降,最终造成燃烧恶化直至熄火。解决方法是在急回油门的瞬间再稍加一点油门,让部分新鲜空气通过节气门来冲淡过浓的混合气,以免熄火的现象发生。若摩托车在低挡连续爬坡,发动机转速较高,而此时摩托车车速相对较低,所需的冷却风量也较少,不能及时散走发动机的热量,待摩托车勉强爬上顶坡时,发动机的温度已急剧上升,当转入下坡滑行时,同上述道理一样,也极易造成滑行熄火。
综上所述,四冲程发动机的怠速不良,大部分都是由于混合气过浓造成的(也有极少部分是由于进气部分漏气,使混合气过稀造成的)。
现在我们以春兰 125 系列摩托车为例,建议从以下几方面来分析并予以排除。
一、检查火花塞的点火功能和电极间隙
从火花塞上拔下高压包,拧下其阻尼帽,使高压包线头距火花塞头部约 3 ~ 4mm 处,启动发动机,维持在怠速工况,观察其高压火花,若有断火现象,应通过更换电器零件的方法予以排除。卸下火花塞,检查其电极间隙应在 0.6 ~ 0.7mm 之间,若间隙小于 0.4mm 时,发动机怠速时极易断火而熄火。
二、复查进、排气门间隙
卸下汽缸盖罩,持塞尺测定进、排气门间隙(标准间隙为 0.08mm )。若间隙过小或无间隙,发动机则在热车时,气门关闭不严,使燃烧恶性循环,怠速不稳。
三、检查汽缸压力及进、排气门的密封状况
如因气门积碳过多或气门烧蚀过度都会影响怠速性能,检查时可不拆机进行。方法是:将某缸活塞转到压缩终了时的状态(即凸轮轴键槽平行对准进气口方向时为左缸,逆时针旋转曲轴 180° ,使凸轮轴键槽垂直于汽缸盖平面时为右缸),拆去排气消声器和进气管上 M5 螺钉,卸下火花塞,用 0.5 ~ 1.0kg/cm 2 压缩空气(氮气亦可,但不可用氧气以免发生爆炸)从火花塞孔处吹入,此时应持 14mm 套筒扳手固定曲轴左端的六角螺钉,防止曲轴转动。同时观察汽缸盖进、排气口有无漏气现象。如无上述条件只有通过汽缸压力表来检查其压缩压力(汽缸压力应在 8kg/cm 2 以上)。如达不到标准,则应找出原因更换故障件。
四、检查化油器的油位
您车的化油器上如标注有“ MIKUNI ”,则为日本三国公司产品;如标注有“ KEI HIN ”,则为日本京滨公司的产品。可分别持内径约 3mm 、 4.2mm 的透明软管,插进化油器的浮子室的泄油接管上,打开油箱燃油开关(此时油箱内燃油量应超过其容积的 1/2 以上)拧开浮子室放油螺钉,待透明软管放尽空气后流出汽油时,再将油管端垂直向上置于化油器本体面上。观察其油位,应在化油器本体与浮子室结合面向下约 2mm 。若油位过高或过低,应卸下浮子室,持一字改锥调整浮子臂。复装后再行观察油位,直至正常为止(京滨化油器的浮子材料为工程塑料,不可调整,如过高或过低,则应予更换化油器)。
五、检查空气滤清器卸下空滤器
盖检查其滤芯,若有堵塞现象,会使进气量减少,混合气相应变浓,应清除空滤器滤心上的灰尘。豹牌车为泡沫滤心,应选用不燃性洗涤液进行清洗,在挤干后再装用。
六、检查进气管密封状态
若火花塞电极颜色通过调整混合气仍无效,则可能是进气管部分泄漏造成,应卸下化油器,检查进气管橡胶部分有无裂缝,其平面是否平整,O型密封圈是否失效,否则予以更换。绝不能勉强使用。
七、检查排气管的通畅情况
若随着发动机转速的提高。排气相对缓慢,同时伴随着发动机声音沉闷,可能是排气管内因积碳过多而导致排气受阻,它会影响怠速时,发动机排气的通畅,应卸下予以疏通。
八、检查张紧器的状态
若张紧器太紧,会使发动机机械阻力增大,严重影响发动机的怠速,应按其说明书的有关规定予以适当调整。
九、检查凸轮轴的磨损情况
若发动机在短期内多次调整气门间隙,而在最后一次调整后,气门处嗒嗒声仍然存在,可考虑凸轮轴凸角磨损过度,应卸下检查测量,对不合格件予以更换(凸轮轴进气凸角度高27.05mm以下应予更换,排气凸角高度26.53mm以下应予更换;凸轮轴轴颈直径19.92mm以下应予更换)
十、清洗化油器怠速油系
若发动机在冷车状态时,怠速不能稳定在其标定转速+-100r/min范围内,则视为怠速不稳。在排除其它因素后,应分解分油器,持30-50mL医用针筒前端套上橡胶软管并吸取燃油。将怠速空气通道,油道以及怠速泡沫量孔分别予以疏通,化油器是由精密零件组成,在操作时要格外细心,所卸零部件要清洗干净,复装到位,不能有丝毫的疏忽大意。最好请有经验的维修人员指导和操作。
怠速不良的故障,虽然错综复杂,有时显得不可捉摸,但只要细心查找、精心调整。遵循由外向内、由简到繁的原则,一定会找出其故障的特点和规律,使你的发动机能够正常运行。