VAZ-2112 引擎汽門液壓挺桿 — 檢查、更換與故障

通常當引擎運轉噪音增大時,我們開始檢查並更換液壓挺桿。這通常是引擎上部的清脆聲響。

液壓挺桿的故障及其排除方法見文末表格。

VAZ-2112 引擎的液壓挺桿為圓柱形挺桿,位於凸輪軸與汽門之間,兼具兩項功能:將凸輪軸的作用力傳遞給汽門,以及消除其傳動機構中的間隙。

液壓挺桿的工作原理基於機油不可壓縮的原理:引擎運轉時機油持續充滿液壓挺桿內部腔體,當汽門傳動機構出現間隙時推動其柱塞。如此可確保挺桿與凸輪軸凸輪保持無間隙接觸。因此,保養時無需調整汽門間隙。

液壓挺桿工作原理圖
圖 1. 液壓挺桿在引擎汽門機構中的工作原理圖:1 — 汽門;2 — 止回閥彈簧;3 — 止回閥;4 — 汽缸蓋;5 — 凸輪軸凸輪;6 — 挺桿;7 — 柱塞;8 — 柱塞彈簧;9 — 套筒;10 — 止回閥體;(А)、(Б) — 液壓挺桿腔體;(В) — 油道

液壓挺桿的工作原理如圖 1 所示。液壓挺桿工作所需的壓力機油從引擎潤滑系統的油道 В,經挺桿 6 圓柱面上環形槽中的側孔,供入內部腔體 (А) 與 (Б)。

汽門 1 關閉時,挺桿 6(透過柱塞 7)與套筒 9 在彈簧 8 的撐開力作用下,分別壓緊於凸輪軸凸輪 5 與汽門桿端面。腔體 (А) 與 (Б) 內的壓力相同,液壓挺桿的止回閥 3 在彈簧 2 作用下壓緊於柱塞 7 內的閥座——汽門機構中無間隙。

凸輪軸旋轉時,凸輪 5 壓向挺桿 6,使其及與之相連的柱塞 7 移動。柱塞 7 在套筒 9 中移動,導致腔體 (Б) 內壓力急劇升高。儘管機油會經柱塞與套筒之間的間隙少量洩漏,挺桿 6 與套筒 9 仍作為一體移動並打開汽門 1。

凸輪軸繼續旋轉時,凸輪 5 對挺桿 6 的壓力減小,腔體 (Б) 內的機油壓力低於腔體 (А)。止回閥 3 打開,讓機油從與引擎油道相連的腔體 (А) 流入腔體 (Б)。腔體 (Б) 內壓力升高,套筒 9 與柱塞 7 相對移動,消除汽門機構中的間隙。

供給液壓挺桿的機油壓力由安裝在汽缸蓋上的閥門調節。

由於引擎停機後,從機油泵出來的油道中的機油會流入油底殼,而供給液壓挺桿的油道仍充滿機油,因此引擎起動後液壓挺桿腔體內可能形成氣阻。為消除氣阻,引擎供油道中設有校準補償孔,可自動吹淨液壓挺桿腔體。

此外,補償孔還可使引擎曲軸高轉速時供入液壓挺桿的機油壓力有所降低,因為此時液壓挺桿腔體內的壓力可能高到使挺桿頂在凸輪軸凸輪的背面,從而在不符合氣門正時相位時微開汽門。

幾乎所有液壓挺桿故障都可根據氣門機構在引擎各種運轉模式下發出的特徵噪音來診斷。

有時可透過將彈簧或汽門繞縱軸略微轉動來消除汽門噪音。為此請執行以下操作:

  1. 轉動曲軸至發出噪音的汽門開始微開的位置。
  2. 略微轉動彈簧——汽門也會同時轉動。
  3. 起動引擎。若噪音未消失,請重複操作 1 與 2。

若轉動彈簧與汽門未能達到預期效果,請檢查彈簧狀態並測量汽門桿與導套之間的間隙。消除增大(相對於標稱值)的間隙。

若汽門與彈簧正常,而引擎運轉時仍可聽到汽門敲擊聲,則液壓挺桿故障。請依下列方式更換。

液壓挺桿的更換

  1. 拆下進氣室。
  2. 用蓋子封住進氣歧管的孔,以免異物進入。
  3. 拆下點火模組。
  4. 從汽缸蓋罩接頭上拆下曲軸箱通風軟管。
斷開曲軸箱通風軟管
圖 2. 斷開曲軸箱通風軟管
  1. 以 10 mm 扳手旋開噴油嘴線束接頭支架的固定螺栓。
旋開接頭支架螺栓
圖 3. 旋開噴油嘴線束接頭支架固定螺栓
  1. 以 8 mm 套筒旋開汽缸蓋罩(汽門室蓋)的 15 顆固定螺栓。
旋開汽門室蓋螺栓
圖 4. 旋開汽缸蓋罩固定螺栓
  1. 拆下汽缸蓋罩。
拆下汽缸蓋罩
圖 5. 拆下汽缸蓋罩
  1. 以軟金屬沖頭或螺絲起子按壓液壓挺桿進行檢查(此時凸輪軸凸輪必須以其「背面」朝向挺桿)。正常狀態下,液壓挺桿應需較大力量才能壓下。若所需力量很小,則必須更換液壓挺桿。
  2. 為此拆下凸輪軸齒形皮帶盤(參閱皮帶盤拆卸資訊)。
  3. 從機油壓力警示燈感知器上拆下導線。
拆下機油壓力感知器導線
圖 6. 從機油壓力警示燈感知器上拆下導線
  1. 以 8 mm 套筒旋開凸輪軸軸承座的 20 顆固定螺栓。
旋開軸承座螺栓
圖 7. 旋開凸輪軸軸承座固定螺栓
  1. 以 15 mm 套筒旋開後支架的三顆固定螺母。
旋開後支架螺母
圖 8. 旋開後支架固定螺母
  1. 拆下後支架。
拆下後支架
圖 9. 拆下後支架
  1. 拆下凸輪軸軸承座。
  2. 從軸承座中取出火星塞導管。
取出火星塞導管
圖 10. 取出火星塞導管
  1. 為區分進氣凸輪軸與排氣凸輪軸:進氣軸在第一軸頸附近有一道環帶。
進氣軸上的識別環帶
圖 11. 進氣凸輪軸上的識別環帶
  1. 取出帶油封的凸輪軸。
拆下凸輪軸
圖 12. 拆下凸輪軸
  1. 拆下汽缸蓋與凸輪軸軸承座的兩個後塞。
拆下後塞
圖 13. 拆下汽缸蓋後塞
  1. 將磁鐵貼在液壓挺桿端面,從汽缸蓋座孔中取出。
  2. 必要時以新品更換液壓挺桿並裝入座孔。

組裝

  1. 組裝前清除汽缸蓋與凸輪軸軸承座上的舊密封膠與機油殘留物。
  2. 在凸輪軸軸頸與凸輪上塗抹機油,並將軸放入汽缸蓋軸承座中。
放置凸輪軸
圖 14. 將凸輪軸放入汽缸蓋軸承座
  1. 在凸輪軸軸承座與汽缸蓋接合的表面上,以約 2 mm 粗的條狀塗抹 Loctite № 574 密封膠。
在軸承座上塗抹密封膠
圖 15. 軸承座上塗抹密封膠的位置
  1. 安裝軸承座並均勻鎖緊固定螺栓。
安裝軸承座
圖 16. 安裝凸輪軸軸承座
  1. 在導管密封圈上塗抹機油後,將導管裝入汽缸蓋與軸承座的孔中。
  2. 壓入新的凸輪軸油封。
  3. 在汽缸蓋另一側壓入塞子。
  4. 後續組裝按拆卸的相反順序進行。
  5. 安裝汽缸蓋罩前,在其與軸承座接合的表面塗抹 Loctite № 574 密封膠。
在汽缸蓋罩上塗抹密封膠
圖 17. 汽缸蓋罩上塗抹密封膠的位置

更換液壓挺桿後,引擎可能短時間內運轉噪音較大。

液壓挺桿可能故障、原因及排除方法

故障 原因 排除方法
引擎起動後立即出現噪音增大 長時間停放期間部分液壓挺桿機油流失。 起動後幾秒內消失的噪音並非故障徵兆,因為處於開啟汽門彈簧負荷下的部分液壓挺桿(供油道仍開啟)機油流失,其不足在引擎開始運轉時得到補充。
*若噪音長時間不消失——請參閱其他故障。
怠速時間歇性噪音,曲軸轉速升高時消失 止回閥鋼球損壞或磨損 更換液壓挺桿
未及時更換機油或機油品質低劣,磨損產物污染液壓挺桿機構 清除機構零件上的污物。請使用使用手冊推薦的機油
熱機怠速時噪音增大,曲軸轉速升高時消失,冷機時完全沒有 機油經液壓挺桿柱塞與套筒之間因磨損而增大的間隙滲漏 更換磨損的液壓挺桿總成
曲軸高轉速時出現噪音增大,低轉速時消失 油底殼內機油過多(高於油尺上限)時,因曲軸攪動而產生泡沫。含氣泡的泡沫狀機油混合物進入液壓挺桿會破壞其工作 將油底殼內機油液位調整至標準值
油底殼內機油液位過低時,機油泵吸入空氣 將油底殼內機油液位調整至標準值
油底殼因撞擊道路障礙物而變形,導致機油集濾器損壞 修理或更換故障零件
一個或多個汽門持續噪音,與曲軸轉速無關 液壓挺桿零件損壞或污染,導致挺桿與凸輪軸凸輪之間出現間隙 拆下汽缸蓋罩,依次將凸輪軸凸輪以其凸起朝上放置,檢查挺桿與凸輪之間是否有間隙。壓下(例如用木楔)待檢查的液壓挺桿,比較其移動速度與其他挺桿。若有間隙或移動速度過快,請分解液壓挺桿並清除零件污物,或更換液壓挺桿

*怠速時噪音增大、隨曲軸轉速升高至 1500 min-1 而增強、且與液壓挺桿工作無關的可能原因如下:

  • 汽門桿與導套之間間隙增大;
  • 汽門與汽門座不同軸度增大至超過容許值;
  • 汽門彈簧兩端面不平行;
  • 汽門頭部斜面偏擺超過容許值。