分析豐田花冠1ZZ-FE發動機凸輪軸VVT螺栓斷裂

   一輛行駛裡程超27萬km的2004年豐田花冠轎車.該車發動機型號1ZZ-FE.1ZZ-FE發動機的進氣系統裝有VVT-1可變配氣正時機構.

    該車輛在高速公路行駛中突然感覺車身有明顯震動_隨後車輛加速無反應_發動機熄火車輛被迫停車_再反復啟動發動機均不能著車.故障發生的前一日曾經在行駛中聽到車輛前部有幾聲有異響並有輕微震動_當時以為是旁邊行駛的大型貨車產生的噪音_而且車輛很快就沒有繼續使用_所以沒有留意車輛的異常情況.

    故障診斷：檢查發現水箱側的下水管已經脫開_冷卻系統內基本沒有冷卻液_發動機曾經是工作在高溫狀態.測量蓄電池啟動電壓正常_啟動發動機無著車征兆_感覺發動機阻力很小而轉速較高.測量發動機汽缸壓力發現4個汽缸的缸壓全部為零_可以確定發動機需要分解拆檢.

    初步的感覺是發動機沒有冷卻液導致水溫高_發動機在高溫狀態下影響到汽缸壓力_汽缸壓力有異常且發動機不能啟動.那麼發動機工作在高溫狀態時的溫度變化究竟會對汽缸壓力產生多大的影響呢？影響汽缸壓力減小有3個可變因素：氣門的密封、活塞環的密封和汽缸墊的密封.

    氣門的密封取決於氣門和氣門座圈緊密貼合_不能緊密貼合的原因有以下幾點：氣門或者座圈的接合面有積炭等雜物使貼合產生小縫隙_氣門或者座圈的接合面由於磨損和燒蝕等原因產生部分缺失變形_氣門和座圈兩者的接合面不平行_氣門彈簧故障沒有足夠的彈力使氣門與座圈貼合_氣門在往復運動中沒有足夠的行程與座圈接觸和貼合.能受到溫度升高影響產生漏氣的是氣門燒蝕和氣門間隙.氣門燒蝕多發生在排氣門_主要是由於點火正時過遲引起_需要有一定的過程而不會突然在較短的時間內達到漏氣的程度.氣門間隙過小基本是持續存在一般不會有突然發生的概率.除去氣門間隙過小使氣門不能關閉而受溫度影響的因素還有氣門桿在氣門導管中運動受阻_多數是由於燃油品質產生有膠質性的積炭受溫度影響使氣門卡滯在打開狀態.

    活塞環的密封性能是靠活塞環與缸壁的緊密貼合來決定_活塞環與缸壁在往復的摩擦中要保持一定的密封性能還要有機油作為介質.通常隨著發動機的工作時間增多活塞環的密封性能下降_這是一個長期的過程.活塞環密封性能驟然的降低_所說的汽缸竄氣突然增大主要的條件有兩個_一是活塞環沒有與缸壁貼合_二是沒有機油來潤滑和密封.活塞環斷裂失去擴張彈性和活塞環卡死在環槽中的結果都是不能緊密貼合_活塞環斷裂後不一定都卡死_第一道環由於積炭較多即使不斷裂有時也會卡死_這是由燃油和機油的品質決定的.即使活塞上的三道活塞環都卡死_但對機油還可以起到一定的密封性.汽缸壓力雖然有降低但通常都可以啟動著車_如果沒有機油_那麼即使活塞環狀態良好有時也會無法啟動著車_曾經就有車輛在停放很久後需要往汽缸內注入機油才能著車的情況發生.發動機高溫運轉中汽缸竄氣變大_發動機的溫度變化使活塞環的密封性快速降低_通常在拉缸時會產生_發動機溫度異常增高會使活塞直徑變大缸壁間隙變小_活塞在缸筒內的運動阻力增加後活塞由於摩擦增大而發熱_結果是缸筒和活塞的摩擦面都會劃傷_在拉缸後一般活塞環會卡死損傷_但有一點拉缸不會導致汽缸壓力為零.

汽缸墊的密封性能在發動機正常工作中是不會發生改變_多發生在發動機溫度高時山於缸蓋和缸體的受熱變形使汽缸墊局部位置的夾緊力降低_發動機作功沖程時的爆發壓力和燃燒的溫度使汽缸墊失去密封性能.缸體和缸蓋的變形大小主要由材料的差別、溫度、時間、鑄造件內部應力等因素決定.汽缸墊不良的主要故障表現是壓縮或者爆發的氣體沖入相鄰汽缸、冷卻水套和汽缸外部_但是使所有汽缸的壓力都消失幾乎是不能實現的.

    分解發動機拆開氣門室蓋看到進氣凸輪軸VVT執行器的安裝螺栓斷裂_VVT執行器從進氣凸輪軸上脫離_如圖1所示.拆下汽缸蓋後檢查看到_8個進氣門全部關閉不嚴_如圖2所示.檢查活塞頂部有撞擊的痕跡_4個活塞撞擊的痕跡基本相同_如圖3所示.汽缸墊沒有明顯的損傷痕跡_測量缸體和缸蓋的結合面平面度均在0.05mm以內.搖轉曲軸檢查活塞都可以升到汽缸頂部_4個汽缸無明顯差異_可以說明連桿沒有彎曲變形.檢查4個缸筒均沒有拉傷痕跡_發動機中缸部分可以說沒有受到損傷.

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關鍵詞：發動機凸輪軸