汽油发动机动力不足的浅析

张闯闯 赵汉雨 曹丽芳

1、南阳农业职业学院 2、河南农业大学 3、黄河水利职业技术学院

引言

汽车作为现代社会一种广泛使用的交通工具，对国民经济有着重要的影响。从传统汽车到新能源混合动力汽车，汽油发动机在我国的车辆使用中占据着很大的比例。当汽车在正常行驶或者负载较大的情况下，急踩油门踏板并不能使发动机转速得到快速提高；而缓慢踩油门踏板也只能部分提高发动机转速，这说明发动机产生了动力不足的问题[1]。当发动机出现这种故障时，汽车的经济性和安全性会受到比较大的影响，严重时会出现交通事故[2-3]。因此，为了减少发动机动力不足带来的危害，及时有效地对这种故障做出诊断并加以排除就显得尤为重要。平时应加强对汽车发动机的维修保养，这可以有效地预防发动机动力不足故障的发生。

1 发动机科技

随着全球各个国家对汽车排放标准要求的提高，汽车制造商需要不断采用新技术来减少汽车尾气污染物的排放，提高燃油经济性。目前，涡轮增压可以增加进气管道的进气量，智能可变正时能够根据工况调整配气相位，汽油缸内直喷使混合气接近最佳空燃比进行燃烧做功，这些是比较成熟的汽油发动机科技。

1.1 涡轮增压

该技术通过增加进气管道内的进气量来提高发动机的功率。废气涡轮增压作为典型代表，主要由安装同一根轴上的增压和动力涡轮组成。其工作原理是利用发动机排气管道的高温气体带动动力涡轮高速转动，从而使同轴的增压涡轮一起旋转，对进入进气管道的新鲜空气进行加压，增大进气量，从而提高发动机的功率，并减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。

宝马作为豪华品牌汽车的典型代表，在其百年的产业发展史中，发动机由自然吸气发展到涡轮增压，备受市场的好评。在涡轮增压技术中，宝马汽车获得巨大进步，于2020 年推出的双流道涡轮增压器，更是吸引了世界的目光。该技术是由博格华纳提供的，用于宝马汽车的直列六缸汽油发动机上。双流道涡轮增压技术产生的进气效果类似双涡轮技术，但是该增压器有着更小的体积和质量，能够降低生产成本，有着广阔的前景。

1.2 VVT- i 技术

智能可变气门正时是该技术的核心，可以根据发动机的工况智能改变配气相位。具体来说，就是在怠速时气门叠开角较小，而高速时气门叠开角较大。这样做的目的就是解决汽油发动机在高、低速工况下的动力问题。汽油发动机VVT-i 技术可以增加充量系数，提高进气量，改善汽车尾气的排放问题。

丰田汽车普遍采用了VVT-i 技术，省油效果也得到业内的公认，受到广大消费者的青睐。丰田考斯特在进气和排气凸轮轴上均采用了VVT-i 技术，其最大的特点就是发动机可以根据运行的工况，调整凸轮轴的转角用来获取最佳的配气正时，提高发动机的扭矩，降低燃油消耗，减少尾气的排放。

1.3 汽油缸内直喷

从化油器到汽油缸内直喷，燃油喷射技术不断革新。缸内直喷技术，其喷油嘴位于汽缸内部，燃油不需要经过进气门的开启，而是经过供油系统经加压后直接将汽油喷到燃烧室，与空气混合后燃烧做功。发动机采用汽油直喷技术可以降低燃油的损耗。

汽油直喷技术最早起源于德国，在20 世纪50 年代便运用到奔驰二冲程直喷发动机上，但该技术对生产要求较高，发动机仅进行小批量生产，且工作可靠性不佳，产生的废气超标，未能得到推广。到了1996 年，三菱汽车公司研发了可以量产的汽油直喷发动机，并将这种技术应用到了在戈蓝车型上，汽油缸内直喷又重新获得重视。大众汽车公司研发的EA888 型发动机是汽油缸内直喷的典型代表，空气和汽油在缸内直接进行混合，通过涡流的作用使油气混合均匀。通过发动机ECU 的控制，混合气在接近最佳空燃比时进行燃烧做功，能够降低燃油的损失，降低尾气的排放。

2 故障检测

针对发动机出现动力不足的故障，应当仔细询问车主车辆的使用状况，分析故障产生的原因，根据故障原因进行逐项排查，最后试车检验。

2.1 故障原因

引起发动机出现动力不足的原因是多方面的，要根据具体的情况进行分析，下面简单阐述常见的因素。

进气系统如果出现问题，会造成发动机进气不足，影响发动机的正常工作。而此类常见的问题就是空气滤清器或者节气门堵塞。在检测时，可以首先目测空气滤清器的好坏，然后进一步排查节气门的问题。可以将加速踏板踩到底，观察节气门能否全部打开。如果节气门不能完全打开，需要进行维修。

排气系统是燃烧后废气排出的通道，其背压需要满足发动机的工作需求。排气系统堵塞会使其背压压力过大，从而导致气缸内的残余废气较多，影响正常参与燃烧的混合气浓度，降低了燃烧速度。造成排气系统堵塞的因素主要有排气门不能够正常开启、排气管道内粘附杂质以及三元催化器故障。有些发动机装有废气再循环系统，需要检查该系统的工作状态，以避免发动机的动力下降，加速缓慢。

燃油供给系统为发动机的正常运行提供汽油。如果供油压力过小会减小喷油器在单位时间内的喷油量，造成气缸内的混合气浓度过稀，燃烧不充分，发动机不能产生足够的动力。如果喷油器有积碳或者出现磨损，喷油器的孔径产生变化，在供油压力以及喷油脉冲宽度都不发生改变的情况下，实际的喷油量会减少，从而降低发动机的动力输出。如果喷油器的雾化不好，混合气燃烧的质量会下降。汽油的油质不好，混入杂质，会造成发动机的动力不足。在燃油供油系统检修时，应当注意供油压力的大小、喷油器是否正常工作以及燃油的质量。

在汽油发动机做功的过程中，必不可少的就是点火系统。早点或者晚点、点火的能量大小均能影响发动机的做工过程。具体来说就是点火时间过晚、点火能量不足会降低发动机的功率，造成车辆加速缓慢。在检测点火系统时，需要注意点火正时、火花塞的间隙以及点火线圈的阻值是否在标准的范围内、火花塞的高压线是否脱落。另外，蓄电池的电压是否足够、正负接线柱是否出现了氧化或者虚接以及相关的传感器是否能正常工作，这些都会对点火系统产生影响，进而影响发动机的功率。

气缸压力对油气混合的燃烧过程和质量有着十分重要的影响，尤其是在压缩过程结束，即将进入做功这个阶段时。如果气缸压力较小，油气混合物不能高速燃烧，那么发动机的功率就会降低，造成汽油发动机出现加速无力的现象。在检测时，需要注意气缸和活塞之间的间隙值、气缸垫的密封性、配气相位等是否在正常范围。凸轮轴的安装位置是配气相位的重要基准。如果凸轮轴出现了错位，或者与驱动轮出现松动，将会造成发动机的配气相位失准，降低发动机的性能。

2.2 检测内容

进气和排气系统、点火系统、供油系统等部件的故障均有可能造成车辆出现动力不足的问题，故障检测包含以下内容：（1）检查发动机警告灯的熄灭情况；（2）读取故障码，判断故障可能产生的部位；（3）检查供油系统的汽油品质，压力大小和喷油器的状况；（4）检查点火系统的蓄电池、火花塞的间隙值和点火线圈的阻值是否符合要求，高压线是否脱落等；（5）检查进、排气系统的情况；（6）检查与之相关的传感器，比如空气流量传感器的信号是否正常。

3 案例分析

3.1 故障现象

一辆大众朗逸2015 款1.6L 排量手动版汽车，在累计行驶7万公里后，驾驶员描述在发动机启动正常行驶后，急踩油门踏板，汽车加速无力。在从低速转为高速行驶过程中，可以听到消声器管道内有异响。

3.2 故障分析

在车辆启动以后，发动机警告灯的熄灭情况正常。随着发动机转速的提高，整个过程均能听到异响声，结合读取的故障码，初步判断为有若干气缸不工作。需要先检查点火系统的高压线是否脱落，用短路测试的方法判定不工作的气缸。假如高压线无脱落，对该气缸进行高压短路测试，发动机的转速若无变化或者明显下降，则说明该气缸工作状况不良；反之，转速能够快速提升，则表示该气缸工作正常。

3.3 故障排除

根据上述的分析，经过仔细检查，高压分线无脱落。运用高压短路反复测试，发现四个气缸都能正常工作。针对这种现象，经过对进、排气系统，燃油供给系统及凸轮轴进行仔细排查，发现第四缸进、排气门上的凸轮轴有磨损不均匀的现象。卸下凸轮轴进行更换，故障现象消失了。

4 结语

汽油发动机在我国的车辆中广泛使用，比较成熟的发动机技术主要有涡轮增压技术、VVT-i 技术以及汽油直喷技术。针对发动机出现动力不足的故障，应当仔细询问车主车辆的使用状况，分析故障产生的原因，根据故障原因进行逐项排查，最后试车检测。