FSI发动机的常见故障与排查.doc

毕业设计（论文）fsi发动机的常见故障与排查fsi engine common faults and testing班级 汽车电子081 学生姓名 学号 指导教师 职称 工程师 导师单位 电气工程系论文提交日期 2010-11-26 - 17 -毕业设计（论文）任务书 课题名称 fsi发动机常见故障分析与排查 课题性质 工程设计 班 级 汽车电子 学生姓名 学 号 指导教师 导师职称 工 程 师 一选题意义及背景 通过对奥迪v6 2.8l fsi发动机的各主要组成部分的介绍，对实际应用中奥迪v6 2.8l fsi发动机的常见故障进行分析、排查，并提出解决方案，明确奥迪v6 2.8l fsi发动机的工作原理、常见故障的检修方法及日常维护、保养，具有一定的实用价值。 fsi技术可以使燃料直接注入燃烧室中，在热力学上优于传统的进气歧管喷射系统。在燃烧室中混合气体可以冷却吸入的新鲜空气，提高混合气体的密度，从而提高负载，同时也减小了发动机爆震的趋势。该技术可以实现点火定时，有助于提高效率性。fsi技术还可以提高压缩比，从而提高了压缩机有效性，因此也提高了效率。这使得fsi发动机可以消耗更少的燃料而达到更高能量和动力性。配备新款v6 2.8 fsi发动机的奥迪a6l将成为同级别中最为经济的轿车。与前代发动机相比，这款高度精制的v6发动机经过了很大改进，包含一整套高科技解决方案：fsi汽油直接喷射、创新的气门控制系统“avs奥迪可变气门升程系统”以及更多有助于减小内部摩擦从而提高能效的举措。作为奥迪家族v型发动机的成员，2.8 fsi发动机都具有90度的发动机夹角，外形紧凑，重量分别只有165千克。该发动机能够产生154千瓦(210马力)的输出功率，发动机转速在3000转/分到5000转/分之间峰值扭矩达280牛米。奥迪a6l 2.8 fsi车型0-100公里/小时加速时间为8.0秒，最高时速为238公里/小时，平均油耗为8.3升/百公里。二毕业设计（论文）主要内容： 通过在图书馆和网上查找资料，了解奥迪v6 2.8l fsi的工作原理，详细介绍对该型号发动机常见的故障进行分析和排查的方法，对该发动机使用后的日常维护和保养的方法有较全面的了解，达到在现实中也能对该型号发动机故障进行处理的目的。三计划进度：第 1 周： 查阅资料，选定发动机型号，确定方案。第 2-3 周： 从资料中查找出该型号发动机的工作原理，常见故障案例。第 4-5 周： 查找对发动机的日常维护和保养的方法，并完成论文。第 6 周： 答辩。四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、毕业设计（论文）任务书2、毕业设计（论文）纸质文档3、毕业设计（论文）电子稿指导教师 教研室主任 年 月 日年 月 论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 毕业设计(论文)指导教师评阅表学 号学生姓名论文成绩系 部电气工程系专 业汽车电子班 级081班导师姓名职 称工程师题 目fsi发动机常见故障的分析与排查指导教师评语（包含对论文的性质、难度、份量、学生实际完成情况，论文撰写格式、学生学术道德等方面的评价，是否同意答辩等） 指导教师签名：年 月 日摘 要奥迪轿车在国内首先采用了fsi 发动机技术，采用该项技术的发动机具有节能，高效,低排放的优点，已成为车用汽油发动机一个十分重要的发展方向。本文首先介绍了fsi技术概念及其优缺点。在与进气道喷射发动机比较的基础上，研究了fsi 技术在充气系统、燃油系统和排放系统中的工作原理，重点分析了fsi 发动机分层充气、均质稀混合气、均质混合气三种模式。借鉴于柴油机的燃油喷射技术，奥迪fsi 发动机采用了分层注油和均匀注油两种模式，并分析了该发动机对尾气的特殊净化技术。fsi 技术有很大的发展潜力，将得到更大发展并将取代目前的进气道喷射技术。而本文还主要是对fsi发动机的工作原理进行了分析，并通过列举案例，对fsi发动机的常见故障进行分析、排查，提出解决方案。对于fsi发动机的日常维护与保养，本文只做了简单介绍。关键词： fsi发动机 常见故障 分析与排查 abstractaudi sedan car firstly introduces technology of fsi engine at home. with adopting this technology, theengine has advantages of energy-saving, high efficiency and low emission. today the fsi engines havebeen regarded as one of the future trends of gasoline engines. first of all, the paper introduces theconcept of fsi. then the advantages and disadvantages of fsi are also depicted. with the comparisonbetween fsi engine and pfi engine, operational principles of fsi are researched at the charge system,fuel system and emission system. the paper mainly analysis stratified mode, homogenous mode andhomogenous lean mode. audi fsi engine adopts stratified injection mode and homogenous injectionmode by drawing lesson from the fuel injection technology of diesel engine. the specific exhaust-gaspurification technology which this fsi engine adopts is studied. . some newly-developed fsi technologies inautomobile gasoline engine are reviewed in recent years and people predict that gasoline directinjection technology would be greatly developed in this century.this paper is mainly on the working principle of fsi engine are analyzed, and through the list of fsi engine case, analyzed the common failures, testing, and proposes the solutions. for fsi engine daily maintenance and administration, this paper made only simple introduction.key words: fsi engine common faults analysis and testing目录摘要6abstract 6第一章 前言8第二章 fsi发动机的特点及工作原理92.1 fsi发动机与传统汽油发动机的区别92.2 fsi发动机的工作原理10第三章 fsi发动机常见的故障分析与排查案例12 3.1 奥迪a6 2.8 fsi发动机怠速故障案例 12 3.2 奥迪a6 2.8的发动机无高压火启动不着案例 12 3.3发动机起动困难案例13第四章 fsi发动机发动机的日常维护、保养14第五章 总结15参考文献16致谢17第一章前言近年来，为了解决车用发动机排放造成的环境污染问题和日益严峻的能源问题，世界各国开发了许多发动机新技术。如汽油缸内直喷、自发点火、复合火花点火、涡轮增压、可变压缩比、可变排量、全电子控制气门等技术，其中奥迪汽油机缸内直喷技术无论在节能还是在降低排放效果方面均十分明显，已成为车用汽油机一个十分重要的发展方向。 而本文所探讨的对象主要是fsi发动机。fsi是fuel stratified injection的字母简写，中文意思是燃料分层喷射技术，它代表着今后引擎的一个发展方向1。fsi发动机，就是“缸内直喷发动机”，“直喷式汽油发动机”。 它最大地优化了进气混合效率，使高效节油和大功率输出不再矛盾。奥迪fsi增加了火花塞点燃式发动机的扭矩和输出，同时增加了15%的经济性，为降低排放奠定了基础。与常规的点燃式发动机相比，fsi可将燃油直接喷入燃烧室，不再需要节气门，降低了发动机的热损失，从而增大了输出功率并降低了燃油消耗。 第二章fsi发动机的特点及工作原理2.1 fsi发动机与传统汽油发动机的区别如图2-1所示，传统的汽油发动机是通过电脑采集凸轮轴位置以及发动机各相关数据从而控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），传统发动机由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性。但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就的理论空燃比很难达到，这是传统发动机很难解决的一个技术问题。fsi发动机示意图2-1 然而把燃油直接喷射到汽缸中就可以解决这一难题。直喷式汽油发动机采用类似于柴油发动机的供油技术，通过一个高压油泵泵提供所需的100bar以上的压力，将汽油提供给位于汽缸内的电磁燃油喷嘴。然后通过电脑控制喷射器将燃料在最恰当的时间直接注入燃烧室，通过对燃烧室内部形状的设计，让混合气能产生较强的涡流使空气和汽油充分混合。然后使火花塞周围区域能有较浓的混合气，其他周边区域有较稀的混合气，保证了在顺利点火的情况下尽可能的实现稀薄燃烧2。高压喷油嘴是直接向气缸内喷射燃油的。而传统发动机的喷油嘴则安排在了进气道中。这就是缸内直喷的最明显特征3。2.2 fsi发动机的工作原理理论上，fsi发动机有至少两种燃烧模式：分层燃烧和均质燃烧，有人还把均质燃烧模式细分为均质稀燃模式和均质燃烧模式4。从fsi所代表的fuel stratified injection含义上看，分层燃烧应该是fsi发动机的精髓与特点，不过也可以理解为它的研发起点和基础。进气加速图22分层燃烧图2分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。分层燃烧模式下节气门不完全打开，保证进气管内有一定真空度（可以控制废气再循环和碳罐等装置）。这时，发动机的扭矩大小取决于喷油量，与进气量和点火提前角关系不大。进气涡旋图23分层燃烧模式在进气过程中节气门开度相对较大，减少了一部分节流损失。进气过程中的关键是进气歧管中安置一个翻板，翻板向上开启（原理性质，实际机型可能有所不同）封住下进气歧管，让进气加速通过(如图22），与形活塞顶配合，相成进气涡旋（如图23）。点火时，只有火花塞周围混合状态较好的气体被点燃，这时周围的新鲜空气以及来自废气再循环的气体形成了很好的隔热保护，减少了缸臂散热，提升了热效率。点火时刻的控制也很重要，它只在压缩过程终了的一个很窄的范围内。均质稀燃形成均质混合气图24均质稀燃模式混合气形成时间长，燃烧均匀，通过精确控制喷油，可以达到较低的混合气浓度。均质稀燃的点火时间选择范围宽泛，有很好的燃油经济性。均质稀燃与分层燃烧的进气过程相同，油气混合时间加长，形成均质混合气（如图24）。燃烧发生在整个燃烧室内，严对点火时间的要求没分层燃烧那么格。均质稀燃的空燃比大于1。均质燃烧翻版位置图255均质燃烧则能充分发挥动态响应好，扭矩和功率高的特点。均质燃烧进气过程中节气门位置由油门踏板决定，进气歧管中的翻版位置视不同情况而定（如图25）。当中等负荷时，翻版依然是关闭的，有利于形成强烈的进气旋流，利于混合气的形成与雾化。当高速大负荷时，翻版打开，增大进气量，让更多的空气参与燃烧。均质燃烧的喷油、混合气形成与燃烧和均质稀燃模式基本一样。均质燃烧情况下空燃比小于或等于1。以上三种燃烧状态是fsi发动机特有的燃烧控制模式，但其中有些方面还停留在理论优势方面。现在奥迪在全球发布的fsi发动机还都采用均质燃烧模式，这不是说分层燃烧不可实现，而只是说分层燃烧实施的成本或时机还不成熟。主要表现在分层燃烧用稀混合气，提高了缸内温度也提高了氮氧化物这样的有害排放物。对于稀混合气，普通的三元催化器很难把氮氧化物转换干净，那么需要额外的降低氮氧化物的催化转换器，无疑加重了空间和成本的负担。另外，现阶段高硫含量的汽油对此催化器损害很大，因此还有改造炼油设备，提升燃油品质的成本。没有了分层燃烧会不会让fsi发动机的原有优势荡然无存？答案是否定的。即使没有应用分层燃烧，fsi发动机还有能提升压缩比，降低燃烧残油量的特点。fsi发动机采用缸内直喷，汽油在缸内蒸发产生内部冷却效果，这样就降低了爆震的可能性，可适当提升压缩比。而进气涡旋与气门正时的配合能使没燃烧的残油得到良好的再利用。这样，fsi发动机仍能在提高动力，降低油耗方面有较大的作为。 第三章fsi发动机常见的故障分析与排查案例3.1 奥迪a6 2.8 fsi发动机怠速故障案例 车 型：奧迪v6 28l轿车。 故障现象：发动机怠速低，有时熄火。但挂上r档、d档及其他进步档后，怠速就正常。 诊断与解除：试车，确实是怠速不良，有时转速特别低，若油节制欠好就熄火。但挂上档后，在停车的状态下怠速正常，没有熄火迹象。仔细分析，故障应该在怠速节制部门，即基础怠速节制不良，而当挂上进步档或者倒档时，发动机电控单元(edu)对怠速进行修正，即提高怠速，发动机能正常运转。该车发动机怠速节制采用的是转动阀心式怠速旁通节制方式。它直接由发动机ecu节制开度大小，从而决议怠速。检查怠速稳定阀：(1)测量其电阻值在规定范围(711)，属正常。(2)检查机械性能：将插头插到拆下的怠速稳定阀上，打开点火开关，使故障诊断仪vbg1552进入执行元件诊断功效，操纵怠速稳定阀，转动阀心能从一个极限位置移动到另一个极限位置。(3)阀心没有磨损痕迹。经过检测均属正常。节制电压不用测量，因为发动机edu在挂上档后能控制怠速稳定阀；应重点检查机械性能，拆下怠速稳定阀，看到阀内有一层厚厚的积炭，用化油器清洗剂清洗后，测试时没有发现存卡滞的地方，说明怠速稳定阀没有问题。拆下怠速稳定阀旁的节气门体，共进行了清洗。更换一组火花塞。装好后试车，怠速恢复正常、挂上档后怠速也正常，故障排除6。3.2奥迪a6 2.8l的发动机无高压火启动不着案例车 型：奧迪a6 28l轿车。故障现象：该车在行驶途中突然熄火，再打起动机，无着火现象，发动机不能启动。 诊断与解除：该车在拖回修理厂之前，首先在现场进行了维修。先把发动机的上部的装饰板拆掉，进行火花塞高压线的跳火实验。在启动发动机时，高压线对缸体不跳火，打开油箱盖，用耳朵贴近油箱口，再打起动机，可以听到电动汽油泵清晰的泵油声。初步诊断，该车起动不着是无高压火导致的。该车拖回修理厂后，用金德k8汽车多功能检测仪读取电控单元内的故障码。在该车机舱左侧保险盒内找到故障诊断插座，然后把金德k8检测仪与故障诊断插座连接好，置点火开关与“on”的位置，调出两个故障码：00515和00514。00515表示霍尔传感器没有信号，00514表示点火正时传感器和曲轴位置传感器没有信号。根据故障码显示内容，首先从v型发动机左侧缸体后部把霍尔传感器卸下，发现其塑料体已有裂纹。用万用表红表笔接霍尔传感器“+”端子，测量“+”“-”两端子之间的电阻值。测量结果显示为无穷大（正常值为2.4k左右），将红、黑表笔颠倒测量，结果还是无穷大（正常值为500左右），说明霍尔传感器已坏，需更换新件。接着把点火正时传感器从发动机左侧下部拆卸下来，发现其触点上沾满污垢。把点火正时传感器和线束之间的连接器脱开，用万用表欧姆档测得端子1和2之间的电阻为1.1k，端子1和3之间的电阻为无穷大，表明点火正时传感器正常。用化油器清洗剂把点火正时传感器触头上的污垢清洗掉，然后装好复原。置点火开关与“on”位置，启动发动机，发动机顺利着火，故障完全排除。 故障分析：汽车行驶途中突然熄火，然后不嫩启动的原因多为电路问题。本例正是由于点火系出现故障，导致无高压火引起发动机无法启动。在进行该奥迪a6轿车维修时，要明确两点：一是拥有先进的汽车检测仪，才能快速的诊断出故障；二要对出现故障的点火系统结构、原理有清楚的认识。奥迪a6采用电脑控制的无分电器式点火系统。其特点是每两缸配置一个点火线圈，三个点火线圈为一个整体，安装在发动机前部。在启动发动机时，电脑接收到点火正时传感器和霍尔传感器的输入信号后，便发出指令控制点火线圈放大极（n122）按点火顺序激发点火线圈并给各汽缸点火。点火时由一个点火线圈控制的两个汽缸的火花塞同时跳火，但有效跳火发生在压缩终了的汽缸内，而无效跳火则发生在排气终了的汽缸内7。3.3奥迪a6 28l发动机起动困难案例车 型：奥迪a6 28l轿车。故障现象：冬季不易起动，有时甚至无法起动。但如果能起动，则全天不出现起动困 难，发动机运转正常。诊断与排除：首先用故障诊断仪vag1551对发动机电脑进行检测，无故障码出现。对电控系统进行诊断，也未发现问题。怀疑是燃油供给系统在冷车时供给的混合气达不到相应的浓度。检测冷车时供油系统的供油压力，怠速下燃油压力标准为320380kpa，关闭发动机10min后，保持压力大于220kpa。怠速时拆下真空软管，油压力为380420kpa，测喷油器的喷油脉宽以及喷油量，发现喷油量虽然符合要求，但偏向规定值下限(标准85100m1)，清洗喷油器及节气门体，装复后试车，起动效果有所好转但几天后故障重现，火花塞不跳火。从电路图得知，发动机点火系统能否正常工作，在信号源上取决于发动机的转速传感器g28，g28是一个集点火基准信号和曲轴位置信号于一体的传感器。检查此传感器，发现传感器的接线有问题，线路接头已被截去，只剩下导线相互连接。剥开连接处，发现信号线与屏蔽线接在了一起。将信号线与屏蔽线恢复正常后，故障排除。 说明：该故障完全是人为造成的。冷车不易起动，是因为起动转速和起动电压 在冷车时都有所下降，尤其是在冬季。而信号源脉冲信号的强弱完全取决于发动机转速的高低，再加上线路接错，使一部分信号被屏蔽，造成ecu无法感知发动机是否处于起动阶段，不发出点火信号8。第四章fsi发动机发动机的日常维护、保养a6的气门室盖垫极易出现漏油，而且也常出现因冷却液温度过高或泄漏而导致的系统缺水等现象，这时最好及时更换密封垫和水泵等9。要按时清洗节气门体，以免出现启动时游车、行驶中熄火、尾气超标等现象。根据维修统计，a6行驶30000公里左右时，后桥会出现不同程度的变形，造成定位值失准，此时必须及时到专业维修部进行调试修理。建议每20000公里对喷油嘴进行免拆清洗，2500030000公里就进行一次四轮定位检查，行驶60000公里，要及时更换正时传动组件。另外，部分车型对涡轮增压发动机的保养维护以及对火花塞的检查也很重要。尤其注意配置有无级变速器的不要经常猛踩油门猛提速，否则传动链的损伤会很大10。第五章 总 结在这段时间里，通过我对fsi发动机的研究学习，认识到发动机技术通过一代一代汽车研究者的不懈努力，有了突破性的发展。奥迪 fsi 发动机新技术，无论在节能，降低排放，还是在动力性能上都表现了十分显著的效果，代表了新一代