一輛雙缸四沖程 125 跨式車已正常行駛 16000km ,車況較好。某冬日的一個早晨,車主啟動車子后因急于趕路,他猛地將油門轉(zhuǎn)至最大位置。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速陡升數(shù)秒種后,隨著一聲異響發(fā)動機戛然熄火。再行啟動時,曲軸已無法轉(zhuǎn)動。送到維修站,拆下發(fā)動機檢查,左缸進、排氣門頭部已相碰彎曲且嵌卡在活塞頂上。測量氣門及導(dǎo)管未變形處的相關(guān)配合尺寸均符合要求,機油泵工作也正常。發(fā)動機油路亦無堵塞現(xiàn)象,燃燒室、氣門桿部只有少量積碳,該機用油正常。在拆卸凸輪軸前曾仔細檢查該機的配氣正時,未發(fā)現(xiàn)異常。通過與車主交談得知,用戶對車保養(yǎng)得法,平時行駛均按程序進行暖車運轉(zhuǎn),此次猛拉油門確是初次。
那么這種意外故障是怎么形成的呢?其原因又是什么呢?其實,它與氣門的異常運動有關(guān)。
眾所周知,氣門是四沖程發(fā)動機配氣機構(gòu)的重要零件之一,它的開啟與關(guān)閉是由凸輪軸上的桃形凸輪的升程和角度來控制的。在正常情況下,只要配氣正時安裝正確,氣門間隙調(diào)整合理,進、排氣門在發(fā)動機運轉(zhuǎn)后按序開關(guān)是不會相碰的。只有在特殊條件下,凸輪瞬間加速產(chǎn)生很大的運動慣性,氣門脫離了凸輪型線,不受其控制時才會發(fā)生,這種現(xiàn)象在內(nèi)燃機原理上稱為“氣門異動”。
“氣門異動”是怎樣產(chǎn)生的呢?這還得從物件的運動談起。我們先來做個實驗,用手托起一個球作快速上下運動,當手上升途中突然停止運動,這時球就會脫離手掌飛向上方。當手向下運動途中突然停止手的運動,這時球也會離開手掌滾落地面。這是因為迅速加速和減速會產(chǎn)生慣性力的緣故。同樣道理,在發(fā)動機中凸輪就相當于手,而氣門就相當于球。凸輪旋轉(zhuǎn)運動帶動氣門作往復(fù)運動,如同手與球在上、下運動。當凸輪進入升程開始階段,氣門加速運動(稱為正加速),一旦氣門開度達到一定值的時候,氣門又開始減速運動(稱為負加速),而當氣門達到最大升程時,氣門的理論速度為零,在這期間負加速度起作用。再回過頭來看凸輪的運動,發(fā)動機啟動后緩加油門時,凸輪和氣門的運動加速度及產(chǎn)生的慣性力比較平穩(wěn)和均勻,故氣門的運動始終受凸輪的控制。而猛加油門時,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速突然發(fā)生變化,凸輪的正向加速度十分巨大,由此產(chǎn)生的慣性力也同樣巨大,再加上在這個過程中還要通過壓縮彈簧才能打開氣門,凸輪軸的驅(qū)動力將相當大。一旦氣門過了最大升程向關(guān)閉方向運動時,負加速度產(chǎn)生的慣性力則全部作用在氣門彈簧上,使氣門脫離了與凸輪型線接觸的方向,極大地妨礙了氣門的迅速開啟和關(guān)閉,造成進、排氣門工作錯亂而相碰。這種氣門異動除了不受凸輪控制外,還會在氣門回落時產(chǎn)生沖擊、反跳再回落等現(xiàn)象,從而損壞氣門。以上氣門的不同步運動最終將導(dǎo)致與活塞產(chǎn)生干涉而相撞。據(jù)有關(guān)資料介紹,氣門異動與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、氣門彈簧的軟硬度等有關(guān),通常發(fā)生在高速運轉(zhuǎn)過程中,尤其是發(fā)動機剛開始啟動的怠速運轉(zhuǎn)期間,若在未能充分暖機的情況下就急加油門至最高轉(zhuǎn)速,極易產(chǎn)生氣門異動。在內(nèi)燃機上,氣門異動的轉(zhuǎn)速稱為配氣機構(gòu)的臨界轉(zhuǎn)速,它與活塞速度一樣都是限制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速上限的主要指標,關(guān)于這一點應(yīng)引起廣大用戶的高度重視。要知道,冷車猛轟油門害處很多,不但會產(chǎn)生以上的“氣門異動”意外故障,還會浪費汽油,增加空氣污染。一臺發(fā)動機在正常使用的情況下,通常能行駛 10 萬公里左右(主要指發(fā)動機不需大修),而經(jīng)常空車轟油門的發(fā)動機行駛 30000 ~ 50000km 后,大部分運動零件就不能再用了,使用壽命大大縮短,其原因有以下幾點。
1. 摩托車停駛一夜或幾天后,發(fā)動機各運動零件間的潤滑油絕大部分已流盡,其接觸表面上的積油極少,如車啟動后立即大轟油門,發(fā)動機轉(zhuǎn)速瞬間升高,摩擦副運動件間便形成干摩擦狀態(tài),從而產(chǎn)生劇烈磨損。特別是冬天氣候寒冷,潤滑油溫度低、粘度大,發(fā)動機啟動后機油需經(jīng)過一二分鐘才能流到各潤滑點,若提前加速,運動零件處于干摩擦的時間延長,其磨損量將會相對增大。
2. 怠速運轉(zhuǎn)的發(fā)動機,當突然加大油門時,化油器節(jié)氣門主噴油針疾速上提,混合氣的供應(yīng)量也會相當增大。由于汽油的靜止慣性大于空氣的靜止慣性,所以此時汽油流量的增加遠不及空氣量的增加,致使混合氣過稀,極易產(chǎn)生熄火現(xiàn)象。況且,當節(jié)氣門急開時,高速進入汽缸內(nèi)的冷空氣來不及預(yù)熱,使汽缸內(nèi)的溫度降低造成汽油不易揮發(fā)而形不成良好的霧化就被吸入汽缸,沖掉了汽缸壁上的潤滑油膜,導(dǎo)致汽缸與活塞間的磨損加劇。
3. 猛轟油門時,發(fā)動機轉(zhuǎn)速突變,曲軸、連桿和活塞受力的變動很大,尤其是新組裝的發(fā)動機,有時會引起劇烈撞擊,嚴重時甚至?xí)斐蛇B桿彎曲、曲軸燒毀、活塞偏磨和脫頂?shù)纫馔鈸p傷。由此看來,發(fā)動機啟動后的暖車并不是可有可無,而是相當重要的。人們應(yīng)該從以上的故障事例中吸取教訓(xùn)并引以為戒。在使用車輛時一定要按客觀規(guī)律辦事,依據(jù)正常程序暖車起步,切不可操之過急而留下故障隱患。“欲速則不達”,對每個用戶來說都必須永遠銘記。