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日照职业技术学院毕业设计(论文)题目汽车发动机怠速不稳故障诊断院部现代汽车学院专业汽车检测与维修学号学生姓名指导教师二O一二年五月十日摘要发动机怠速不稳是汽车使用中常见的故障之一。常见故障现象有怠速太高、太低,运转不柔和及怠速不稳。怠速的高低对油耗、排放污染、暖机时间和使用寿命都有一定程度的影响。通过对进气系统、燃油系统、点火系统以及机械结构这些故障原因的分析诊断,解决了发动机怠速不稳的故障。气缸内气体作用力的变化,引起各气缸功率不平衡,导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致,力矩不平衡,从而产生发动机抖动。不难得出结论,凡是引起发动机气缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速不稳。关键词怠速不稳故障原因分析诊断ABSTRACTENGINEIDLINGINSTABILITYISONEOFTHEFAMILIARFAULTSOFAUTOMOBILEINUSECOMMONFAILURESHAVEIDLESPEEDISTOOHIGH,TOOLOW,NOTSOFTANDUNSTABLEIDLESPEEDRUNNINGIDLEHEIGHTONFUELCONSUMPTION,EMISSION,THEWARMUPTIMEANDSERVICELIFEHAVEACERTAINDEGREEOFINFLUENCEBASEDONTHEINTAKESYSTEM,FUELSYSTEM,IGNITIONSYSTEMANDTHEMECHANICALSTRUCTUREOFTHEFAULTDIAGNOSIS,SOLVETHEENGINEIDLINGINSTABILITYFAULTTHEGASINSIDETHECYLINDERTOFORCECHANGE,CAUSEDEACHCYLINDERPOWERBALANCE,CAUSINGTHEPISTONINTHEPOWERSTROKEOFTHEHORIZONTALFORCEISINCONSISTENT,TORQUEIMBALANCE,RESULTINGINENGINEVIBRATIONISNOTDIFFICULTTODRAWTHECONCLUSION,THATCAUSEDTHEENGINEINCYLINDERGASFORCECHANGESARELIKELYTOLEADTOTHEFAILUREOFENGINEIDLINGINSTABILITYKEYWORDSUNSTABLEIDLESPEEDFAULTREASONANALYSISANDDIAGNOSIS目录第一章发动机怠速概述111发动机怠速的概念112发动机怠速不良113如何观察怠速不稳114怠速抖动机理2第二章怠速不稳的分类及诊断方法321怠速不稳的分类3211按出现规律分类3212按抖动程度分类3213按原因关联分类3214按故障系统分类322怠速不稳的诊断方法3第三章怠速不稳的原因分析631进气系统632燃油系统633点火系统734机械结构8第四章发动机怠速的控制措施941发动机怠速控制942怠速控制系统的功能943发动机怠速控制执行器10第五章怠速不稳的诊断案例分析1251进气系统1252电控系统1353配气机构1454喷油系统及多种原因14致谢16参考文献17第一章发动机怠速概述发动机在怠速工况下工作时,只需克服内在的摩擦阻力,而对外无输出功率。但发动机怠速的高低不但对油耗有严重的影响,对发动机的排放污染、暖机时间和使用寿命等都有一定程度的影响。因此使发动机在各种工况下能自动调节其怠速具有十分重要的意义。11发动机怠速的概念发动机在无负荷情况下最低的稳定运转的转速,叫做发动机怠速。发动机起动后,冷却水没有达到正常温度之前,应自动提高发动机的怠速,以免发动机运转发抖、不稳或熄火,同时缩短暖机时间。在发动机怠速工况下使用空调时,由于发动机负荷加大,需要自动提高发动机的怠速,以免发动机抖动、熄火。对动力转向司服机构来说,在发动机怠速工况下转向行驶时,需要自动提高发动机怠速,以免发动机抖动、熄火,同时使转向轻便、可靠。在驾驶员快速抬起加速踏板、发动机转速急剧下降时,需要不同程度地自动提高发动机怠速,以免急抬加速踏板时发动机抖动、熄火,同时减少排放污染。12发动机怠速不良怠速不正确,怠速太低、太高,怠速运转不柔和及怠速不稳等现象。电喷发动机构造原理与化油器式发动机有很大区别,怠速不良的故障原因多而复杂,增加了故障诊断和排除的难度,本文就L型电子燃油喷射系统发动机怠速不良主要故障原因进行概要分析。13如何观察怠速不稳观察发动机缸体抖动程度,也可以观看机油尺把晃动的程度,平稳的油尺把很清晰,抖动的油尺把看起来是双的;从发动机转速表或读数据块观察,转速以怠速期望值为中心抖动,或在期望值一侧剧烈抖动,程序中的怠速期望值包括标准怠速值、负荷(打开灯光,自动变速器挂上挡等)怠速值、空调怠速值、暖车怠速值;原地启动发动机,坐在座椅上感觉车身剧烈抖动。14怠速抖动机理汽缸内气体作用力的变化(一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化),引起各汽缸功率不平衡,导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致,出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡,从而产生发动机抖动。也可以说,凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速抖动第二章怠速不稳的分类及诊断方法21怠速不稳的分类211按出现规律分类冷车(冷却液温度低于50)有节奏的不稳;热车(冷却液温度高于50)有节奏的不稳;无规律的剧烈抖动一、两下。212按抖动程度分类正常,以怠速期望值10R/MIN抖动;一般不稳,以怠速期望值20R/MIN抖动;严重不稳,超过怠速期望值20R/MIN抖动;在怠速期望值的一侧剧烈抖动。213按原因关联分类直接原因,指机械零件脏污、磨损、安装不正确等,导致个别汽缸功率的变化,从而造成各汽缸功率不平衡,致使发动机出现怠速不稳;间接原因,指发动机电控系统不正常,导致混合气燃烧不良,造成各汽缸功率难以平衡,使发动机出现怠速不稳。214按故障系统分类进气系统;燃油系统;点火系统发动机机械系统。22怠速不稳的诊断方法进气系统、燃油系统、点火系统、发动机机械故障均会导致发动机怠速不稳现象,因此诊断产生发动机怠速不稳现象的原因是一项涉及面较广、难度较大的工作,轻易换件的方法是不可取的。怠速不稳故障的原因有百般变化,应根据检测结果、理论分析、维修经验做出正确判断,所以说诊断工作是有规律可循的。1询问车主接车后应向车主了解最早出现怠速不稳的时间;怠速不稳时的发动机温度;该车行驶里程;车主经常驾驶的道路和习惯;该车保养情况;该车维修历史;该车是否加装设备。通过以上了解可对怠速不稳有初步判断,缩短检查时间,避免在检修时做无用功。(2)外观检查打开发动机罩检查观察发动机运转情况,抖动程度,同时观察发动机转速表指针的摆动幅度,是否偏离怠速期望值;观察是正常怠速抖动,还是负荷怠速抖动(打开空调、灯光、挂入挡位、打方向盘等);发动机外部件是否有异常;真空管有无脱落、破损;电线插接器有无松脱;是否存在漏油、漏水、漏气、漏电的四漏现象;排气管是否“突、突”(说明燃烧不好)、冒黑烟、有生汽油味等不正常现象;节气门拉线是否调整合适。(3)查询分析故障码读码(永久性、偶发性故障码都要记录)清码运行(此时要再现故障发生的条件)再读码。阅读维修手册中的故障码列表,查阅故障码发生的原因、影响、排除方法。对偶发性故障码不能忽视,往往怠速不稳时刻正是偶发故障码出现之时。经过分析确定下一步检修工作。如果没有故障码存储,要考虑控制单元不监视的元件可能存在故障。(4)阅读分析数据块数据块可以提供发动机运转中的实时数据,能否正确分析数据块代表诊断者的技术水平,对那些不正确的数据要分析其原因。对于怠速不稳,要读发动机转速、节气门开度、发动机工况、怠速空气流量学习值、怠速空气调节值、怠速学习值、怠速调节、吸入空气量、点火提前角、传感器信号电压、冷却液温度、进气温度等数据。数据实时值、学习值和调整值以实际值或百分率表示,工况以文字表示。(5)检测根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定检测内容。根据检测对象选择万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、汽缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪等,选择哪一种仪器应视具体情况来定,出发点是能迅速、准确判断故障。尾气检测和波形分析很重要,也可以用断缸法迅速找到输出功率小的汽缸,使用真空表可以分析影响真空度的具体原因。检测的原则是从电到机、从简到繁。可以按电控系统、点火系统、进气系统、燃油系统、发动机机械部分的顺序进行。6故障排除诊断者根据上述检查结果和维修手册中的故障排除指南,制定适合本车的排除方法。排除方法一般有清洗节气门与进气道、清洗检查喷油嘴、更换电气元件、检查线束的故障点、清洁接地点、修理发动机机械结构等工作。7检验交车故障排除后必须用诊断仪、尾气分析仪再检测一遍,确认故障完全排除后方能交给车主。在3天内必须电话跟踪一次,目的是对用户车辆的维修质量负责,提示用户使用车辆的注意事项;将该车的最终情况记录在维修笔记中,不断积累维修经验。第三章怠速不稳的原因分析31进气系统(1)进气歧管或各种阀泄漏当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管,造成混合气过浓或过稀,使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时,发动机会出现较剧烈的抖动,对冷车怠速影响更大。常见原因有进气总管卡子松动或胶管破裂;进气歧管衬垫漏气;进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞;喷油器O型密封圈漏气;真空管插头脱落、破裂;曲轴箱强制通风(PCV)阀开度大;活性炭罐阀常开;废气再循环(EGR)阀关闭不严等。(2)节气门和进气道积垢过多节气门和周围进气道的积炭、污垢过多,空气通道截面积发生变化,使得控制单元无法精确控制怠速进气量,造成混合气过浓或过稀,使燃烧不正常。常见原因有节气门有油污或积炭;节气门周围的进气道有油污、积炭;怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。3怠速空气执行元件故障怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有节气门电机损坏或发卡;怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。4进气量失准控制单元接收错误信号而发出错误的指令,引起发动机怠速进气量控制失准,使发动机燃烧不正常,属于怠速不稳的间接原因。常见原因有空气流量计或其线路故障;进气压力传感器或其线路故障;发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。32燃油系统1喷油器故障喷油器的喷油量不均、雾状不好,造成各汽缸发出的功率不平衡。常见原因有喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。2燃油压力故障油压过低,从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状,严重时只喷出油滴,喷油量减少使混合气过稀;油压过高,实际喷油量增加,使混合气过浓。常见原因有燃油滤清器堵塞;燃油泵滤网堵塞;燃油泵的泵油能力不足;燃油泵安全阀弹簧弹力过小;进油管变形;燃油压力调节器有故障;回油管压瘪堵塞。3喷油量失准各传感器或线路故障,导致控制单元发出错误指令,使喷油量不正确,造成混合气过浓或过稀,属于怠速不稳的间接原因。具体原因有空气流量计(或进7气歧管压力传感器)故障;节气门位置传感器故障;节气门怠速开关故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;氧传感器失效;以上传感器的线路有断路、短路、接地故障;发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障33点火系统(1)点火模块与点火线圈近些年各车型多将点火模块与点火线圈制成一体,点火模块或点火线圈有故障主要表现为高压火花弱或火花塞不点火。常见原因有点火触发信号缺失;点火模块有故障;点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良;初级线圈或次级线圈有故障等。(2)火花塞与高压线火花塞、高压线故障导致火花能量下降或失火。常见原因有火花塞间隙不正确;火花塞电极烧蚀或损坏;火花塞电极有积炭;火花塞磁绝缘体有裂纹;高压线电阻过大;高压线绝缘外皮或插头漏电;分火头电极烧蚀或绝缘不良。(3)点火提前角失准由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因,控制单元发出错误指令,使点火提前角不正确,或造成点火提前角大范围波动。常见原因有空气流量计或进气压力信号故障;霍尔传感器故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;爆震传感器故障;以上传感器的线路有断路、短路、接地故障;发动机控制单元因进水引起插头接触不良或内部电路损坏。4其它原因三元净化催化器堵塞引起怠速不稳,这种故障在高速行驶时最易发现。自动变速器、空调、转向助力器有故障会增加怠速负荷,引起怠速不稳。发动机控制单元与空调、自动变速器控制单元之间的怠速提升信号中断,在安装CANBUS的车辆存在总线系统故障。随着新技术、新结构的增加,引起怠速不稳的因素会更多,诊断者必须全面考虑问题。34机械结构1配气机构配气机构故障导致个别汽缸的功率下降过多,从而使各汽缸功率不平衡。常见原因有正时皮带安装位置错误,使各缸气门的开闭时间发生变化,导致配气相位失准,各汽缸燃烧不正常。气门工作面与气门座圈积炭过多,气门密封不严,使各汽缸压缩压力不一致。凸轮轴的凸轮磨损,各缸凸轮的磨损不一致导致各汽缸进入空气量不一致。气门相关件有故障,如气门推杆磨损或弯曲,摇臂磨损,气门卡住或漏气,气门弹簧折断等。我曾遇到2例因气门弹簧折断而出现间断性怠速抖动,使用各种仪器检测都不能确定原因,拆卸气门弹簧后才发现故障原因。另外,装有液压挺杆的发动机,在通往汽缸盖的机油道上安装一个泄压阀,当压力高于300KPA,打开该阀。如果该阀堵塞,由于压力过高会使液压挺杆伸长过多,导致气门关闭不严。进气门背部存在大量积炭,使冷车时吸附刚喷入的燃油,而不能进入汽缸,由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。2发动机体、活塞连杆机构这些故障都会使个别汽缸功率下降过多,从而使各汽缸功率不平衡。常见原因有汽缸衬垫烧蚀或损坏,造成单缸漏气或两缸之间漏气;活塞环端隙过大、对口或断裂,活塞环失去弹性;活塞环槽内积炭过多;活塞与汽缸磨损,汽缸圆度、圆柱度超差;因汽缸进水后导致的连杆弯曲,改变压缩比;燃烧室积炭会改变压缩比,积炭严重导致怠速不稳。3其它原因曲轴、飞轮、曲轴皮带轮等转动部件动平衡不合格,发动机支脚垫断裂损坏,发动机底护板因变形与油底壳相撞击等,这些原因只会造成发动机振动而不影响转速。第四章发动机怠速的控制措施汽油发动机是靠驾驶员通过加速踏板操纵节气门,利用调节吸入空气量的方法来控制发动机输出功率的,发动机怠速运转时,节气门处于全关闭状态,空气通过节气门缝隙及旁通节气门的怠速调节通路进入发动机。发动机利用这些空气配合成混合气进燃烧,产生的输出扭矩与发动机本身摩擦力矩相平衡,使发动机在怠速下稳定运转,当发动机的摩擦力矩产生变化时,或者悬浮在空气中的细小灰尘附着在节气门隙处引起空气量变化时,怠速运转转速都会发生变化。如果怠速运转转速下降,将引起发动机运转不稳,或者引起启动时发动机熄火,反之,如果怠速运转转速升高,则使怠速燃料消耗增加。为了防止发生这些问题,发动机控制系统具有维持怠速运转的机能,也就是能实现怠速控制,而且这种控制是必要的41发动机怠速控制发动机怠速工况是指发动机运行中,节气门开度最小,汽车处于空档,发动机只带附件而维持最低转速的稳定工况。怠速工况是汽车发动机常见的工况之一,所以,怠速控制是汽车发动机控制的一个重要环节。怠速转速越高,发动机工作越稳定,油耗也就越高。由于工作稳定,每一循环的排放污染量下降,但由于转速高,所以在一定时间内排出的有害物质总量的下降程度很小。所以为了降低怠速工况时发动机有害物质的排放量,提高汽车使用过程的经济性,并使汽车发动机在怠速工况时在低而稳定的转速下运行,必须对发动机的怠速工况加以控制。当车内空调开启时,该控制系统还能提高怠速运转时的发动机转速,以适应空调压缩机转速的要求。42怠速控制系统的功能发动机怠速控制方法采用怠速控制阀(ISCV)控制节气门旁路中的空气流量,使发动机怠速运转总是处于最佳的转速下。在发动机怠速控制系统中需要接收各相关传感器所发出的信号,并采用一台步进电机。(1)发动机启动时的怠速控制功能当发动机启动时,由于节气门关闭,空气进入量很小,为了使发动机启动容易,该怠速控制功能可使旁通空气量达到最大,以改善发动机的启动性能。在发13动机启动后,电子控制单元根据冷却水温度对进气量进行调节,使发动机怠速运转得以稳定,并受到控制。发动机启动时怠速控制阀开启程度的大小与发动机冷却水温度之间的关系。(2)发动机升温期间的怠速控制当发动机启动后的升温期间,怠速控制系统将进气量逐渐地调整到由冷却水温度所决定的进气量水平,使发动机处于最佳的怠速运转状态。(3)发动机升温结束后的怠速控制发动机升温结束后,怠速控制系统通过接收各传感器的输出信号,来检测发动机的负荷情况。怠速控制系统所接收的信号包括自动变速器空档信号,此信号用来标明当前变速档所处的位置,以及空调器是否处于开启的信号。然后根据这些条件,怠速控制系统计算出一个最佳的怠速运转速度,并根据发动机实际转速与计算所得的最佳怠速转速之间的差别进行反馈控制,使进气量发生改变,逐渐缩小这一转速差别,直到发动机怠速转数达到计算所得的最佳值。当变速器挂档或开启空调使发动机的负荷突然改变时,有可能使发动机熄火。为了防止这种由于发动机负荷突然改变导致发动机熄火的现象,在实际所需的负荷加载到发动机之前,这类使发动机负荷发生变化的信号已输入怠速控制系统,使怠速控制阀(ISCV)立即动作,以确保发动机怠速运转能够稳定而不熄火。43发动机怠速控制执行器怠速运行时空气流量的调节是根据怠速电子控制单元发出的脉冲信号数目,使步进电机的转子转动,启闭阀门以达到控制进气量的目的。步进电机的转子轴向固定,当转子转动时转子中心的螺杆上下移动带动阀门,使空气的流通面积发生变化,从而达到调节进气量的目的怠速控制阀由点火开关供电,只要点火开关转至ON位置,怠速控制阀即通14电,发动机电脑控制其电路搭铁。当发动机的工作参数偏离正常值时,便使用该阀来调整怠速转速。怠速转速是通过控制旁通节气门体的空气量来调整的。发动机起动后,怠速控制阀开启一段时间进气量增加,使发动机怠速转速提高约150R/MIN300R/MIN。当发动机冷却液温度较低时,怠速控制阀开启,以获得适当的快怠速。发动机电脑根据不同的冷却液温度,通过改变传到怠速控制阀的信号强度来控制怠速控制阀柱塞的位置,从而稳定怠速,并达到理想的怠速转速。第五章怠速不稳的诊断案例分析51进气系统1故障现象一汽大众公司制造的奥迪A624乘用车,装备APS型发动机,行驶里程11万KM。当挂上“D”、“R”挡后发动机抖动,如果同时开空调,发动机抖动得更厉害。据车主说,该车每行驶7500KM都定期保养。2故障检测查询发动机控制单元没有故障码存储,阅读数据块未发现问题。3故障分析汽车经长时间使用,发动机的进气道、气门、燃烧室会形成积炭,导致发动机功率下降,怠速工况加上负载时会出现功率不足。所以当挂入挡位、打开空调和打开大灯后,发动机控制单元竭力稳定怠速,但已超过调整范围,所以发动机出现抖动并且转速下降,使乘坐舒适性变坏。奥迪A624L发动机的功率是121KW/6000R/MIN,当行驶了超过10万KM时,挂入挡位后出现怠速抖动的车辆较多,而奥迪A628L发动机的功率是142KW/6000R/MIN,很少出现这种现象。该车在此前曾用打吊瓶的方法清洗过进气道和燃烧室积炭,怠速不稳现象有所好转,但用户说仍没有恢复到新车状态。我们分析该车虽然定期保养,但行驶到11万KM才第一次清洗积炭,有可能积炭过多,使用1瓶清洗剂没有完全洗净。与其他汽修厂的同仁讨论,他们也遇到过类似现象,应用户要求更换了发动机控制单元也没起作用,而且更换控制单元需要输入7位防盗密码,必须到服务站使用VAS5051远程诊断系统才能进行。4故障排除再一次用吊瓶方法清洗积炭,然后在高速公路上高速行驶数十千米,感觉在挂挡和开空调后怠速运转平稳,基本恢复到新车状态,用户满意接收。5总结怠速不稳规律发动机带上负荷,冷车抖动更明显。怠速不稳程度轻微。故障性质直接原因。故障发生系统进气系统。52电控系统1故障现象一汽轿车公司制造的奥迪V626乘用车,怠速在5001000R/MIN范围内上下抖动。2故障检测查询故障码1个,00523进气温度传感器G42正极断路/短路,偶发故障。清除故障码后对节气门进行基本调整,怠速能稳定在700R/MIN运转;将转速提高到2000R/MIN时,诊断仪与控制单元的通讯中断。再将油门松开,怠速又在5001000R/MIN范围内上下波动。重新进入发动机地址,阅读数据块010组的第2区,该区显示的是节气门怠速开关位置,触点闭合应显示“1”,触点打开应显示“0”;而该车节气门无论在关闭或打开位置都显示“0”。3故障分析进气温度传感器故障不会引起怠速大范围波动。该车控制单元是早期版本,当发动机转速超过2000R/MIN时,由于数据流大量堆积,诊断仪与控制单元通讯中断也属于正常。造成怠速抖动的真正原因是节气门怠速开关不能闭合,控制单元由于接收不到怠速开关闭合信号,所以不能进入怠速稳定程序。4故障排除检查油门拉线,正常;松开节气门位置传感器的两条紧固螺栓,该传感器的两个安装孔是椭圆的,转动节气门位置传感器,阅读数据块可以出现“1”。进行节气门基本调整,怠速恢复正常。用户将车取走使用3天没问题,第四天故障重现,开回修理厂。阅读数据块看到节气门位置又总是“0”,说明怠速开关接触不良。更换1个新的节气门位置传感器,经使用数周后怠速抖动现象再也没有出现。5总结怠速不稳规律发动机无负荷,冷、热车均抖动。怠速不稳程度严重。故障性质间接原因。故障发生系统电控系统。53配气机构1故障现象一汽大众公司制造的宝来18TAT,行驶里程8000KM,怠速轻微抖动,挂倒挡抖动增大。2故障检测用VAS5051检测010816数据块,看到4缸失火40余次,1、2、3缸没有失火记录。分析是4缸点火线圈或喷油器故障,但将1缸的点火线圈和喷油器与4缸对调后故障仍旧。测量1、2、3缸的汽缸压力均为1112BAR1BAR100KPA,测量4缸压力7BAR,此值低于下限值。3故障分析由此怀疑4缸气门关闭不严,混合气不能充分燃烧,做功差。使用VAS5051查询到4缸失火,这是控制单元根据4缸活塞在做功冲程比其它3个缸速度慢而作出的判定,其原因不仅是4缸没点火,也可能是没喷油或压缩压力低。根据对汽缸压力的测量结果分析,本质是4缸压缩压力低。4故障排除拆卸汽缸盖,发现4缸有1个排气门烧蚀,进气门上也有大量积炭。此车行驶8万KM未做过喷油器和进气道清洗,分析排气门烧蚀原因是由于积炭影响散热,导致排气门烧蚀。更换烧蚀的排气门,试车一切正常。5总结怠速不稳规律发动机无负荷,冷、热车均抖动。怠速不稳程度轻微。故障性质直接原因。故障发生系统配气机构。54喷油系统及多种原因1故障现象桑塔纳GLI

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