第一章 发动机使用维修经验与技巧

一、哪些维修项目需要查验活塞上止点位置

“上止点”是发动机原理中的一个重要术语，它是指发动机压缩行程或排气行程终了时，活塞在气缸内所处的极端位置（图1-1）。发动机第1缸活塞上止点的位置一般刻印在飞轮上，当这一刻线与气缸体上的记号对齐（图4-21），此时就是第1缸活塞的上止点位置。活塞上止点分为压缩上止点和排气上止点这两种情况。

图1-1 上止点及相关术语的含义

对于4缸发动机来说，由于曲轴的第1缸连杆轴颈与第4缸的连杆轴颈处于同一侧，第2缸连杆轴颈与第3缸的连杆轴颈处于另外一侧（两者相差180°），所以当第4缸活塞处于排气上止点时，第1缸的活塞即处于压缩上止点位置。

那么，当飞轮的上止点记号对正时，是压缩行程上止点还是排气上止点呢？在一般情况下不能肯定，有可能是压缩上止点，也可能是排气上止点，而这两种状态存在很大差别，需要进一步区分。为了判别某缸处于压缩上止点还是排气上止点，可以让曲轴逆时针转一个角度，若该缸的排气门有打开的动向；再顺时针转动曲轴一个角度，若该缸的进气门有打开的动向，则可以确定该缸处在排气上止点位置。如果正、反向转动曲轴，某缸的两个气门没有打开的动向，则可以确定处在压缩上止点位置。

有人问，当发动机正时齿轮室的齿轮记号全部对齐时，第1缸活塞是处于压缩上止点还是排气上止点？对于大多数发动机，正时齿轮的记号对齐时，第1缸活塞处在压缩上止点位置。但是，少数柴油机此时是排气上止点，如果要调整气门间隙，应当摇转曲轴180°后才能进行。

活塞位于上止点时，活塞顶部与气缸盖之间只有1mm左右的微小距离，所以上止点一直是汽车维修人员密切关注的参数。如果控制不好，不是引起活塞撞击气门，产生严重的碰撞响声，就是造成压缩比改变，导致发动机的功率下降和油耗上升。

在维修实践中，至少以下3个项目需要找准活塞上止点位置：

①检查发动机的配气相位，包括调整气门间隙和减压间隙。

②排除活塞撞击气门的故障。

③气缸压缩压力下降时。

1.检查或调整发动机的配气相位

为了充分利用气流的惯性，增加进气量和排尽废气，各型发动机无一例外地设计成如下状态：进气门提前在排气上止点之前开启，排气门推迟在进气上止点之后关闭。这样，在上止点附近，进气门和排气门有短暂的同时开启时间，它被称为“气门重叠角”。这就是配气相位的基本内容。

为此，应当首先找到活塞处于排气上止点或者压缩上止点的位置。另外，调整气门间隙和减压间隙，都应当在压缩上止点进行。因为只有在压缩上止点附近时，同一缸的进气凸轮和排气凸轮才处于“上八字”或“下八字”状态，进气门和排气门才是真正关闭的。而在排气行程上止点，由于进气门和排气门有一个重叠开启时间，如果此时调整气门间隙，可能出现活塞撞击气门的现象。

2.排除活塞撞击气门的故障

图1-2 发动机配气相位图

活塞撞击气门的根本原因，是由于各种因素引起活塞的上止点上移、气门的升程超过设计值或者活塞和气门的相对运动没有配合好。当配气相位（图1-2）错乱后，活塞与气门的运动配合节奏改变，不按照发动机的工作顺序和气门运动规律进行，这是导致活塞撞击气门的最常见原因。具体来说，故障原因有以下几方面：

（1）配件尺寸不合格

这主要是活塞顶面至活塞销孔中心线的距离、连杆轴颈中心线至曲轴回转中心线的距离或者连杆大端孔至连杆小端孔中心线的距离过大。上述尺寸的增大，必然引起活塞上止点的位置往上移，活塞撞击气门在所难免。

另外，同一系列但是不同厂家生产的柴油机，气缸垫的厚度可能不同，如果使用过薄的气缸垫，也可能引起活塞撞击气门的故障。

因此，在更换活塞、连杆、曲轴以及气缸垫等零件时，务必保证其型号准确无误，最好核对零件号，或者事先测量有关部位的尺寸是否符合标准。

（2）曲轴产生变形

当发生“烧瓦”、“抱轴”事故，或者发动机在运转情况下突然落水（气缸内吸入水分，而水无法压缩），迫使曲轴弯曲，如果其弯曲量超过1mm，活塞的实际上止点位置往上移，将引起活塞撞击气门。因此，如果发生“烧瓦”、“抱轴”事故，必须检查和校正曲轴的弯曲量，或者更换曲轴。

（3）连杆轴承过度磨损

当连杆轴承或者连杆小端衬套严重磨损时，由于轴承的间隙增大，在惯性力的作用，活塞到达上止点时，活塞的实际上止点位置超过了设计位置，容易引起活塞撞击气门。因此，当发现发动机的机油压力降低、发动机的异响增大时，应当检查和修复连杆轴承和连杆小端衬套。

3.气缸的压缩压力下降时

当发动机出现难以起动的故障时，往往需要检查气缸的压缩压力是否正常。如果气缸压缩压力下降，说明发动机的压缩比可能变小。“压缩比”是指活塞压缩到上止点时，气缸总容积与燃烧室容积的比值。发动机的压缩比是一个非常重要的性能指标。对于某一型号的发动机而言，《使用说明书》上标示的压缩比是经过反复匹配的，压缩比增大或减小都会对发动机性能产生严重的影响。为了提高发动机的输出功率和改善燃油经济性，一般希望压缩比大一些，但是有一定的限度。反之，如果压缩比降低，将造成发动机起动困难、动力下降、运转不平衡甚至产生振抖等一系列问题。

发动机的压缩比涉及两个参数：一是气缸总容积；二是燃烧室容积。可以采取下面的方法测量燃烧室的容积：分解发动机，将气缸盖倒置在一块平板上，用一块玻璃遮盖燃烧室出口4/5，只留一个小圆口，然后用20mL以上容量医用针筒吸取自来水，缓慢地从留出的小圆口注入，待燃烧室被自来水充满后，停止注射，最后计算医用针筒内减少的水量，这就是燃烧室的容积。

从发动机的工作原理看，燃烧室容积的任何变化，都将引起压缩比发生变化。燃烧室容积与以下4个因素直接相关：一是活塞实际的上止点位置；二是气缸垫的厚度；三是气缸盖及气缸体的实际厚度；四是气缸内积炭的多少，如果燃烧室积炭严重，使燃烧室的实际容积明显减小，将造成压缩比增大。前3个因素都涉及上止点的实际位置。因此，在车辆维修中，需要从上述几方面入手，细心控制上止点位置，使发动机的压缩比保持不变。