电控发动机动力不足的原因分析及诊断论文

电控发动机动力不足的原因分析及诊断 1 目录 目录 1 摘 要 3 引言 1 第一章 汽车发动机分类 2 1 1 按照进气系统分类 2 1 2 按照气缸排列方式分类 2 1 3 按照气缸数目分类 2 1 4 按照冷却方式分类 2 1 5 按照行程分类 2 1 6 按照所用燃料分类 2 第二章 电控汽油发动机的结构 4 2 1 曲柄连杆机构 4 2 2 配气机构 4 2 3 电控系统的结构组成 5 第三章 柴油发动机的结构 7 第四章 汽车电控发动机动力不足的原因分析及诊断 8 4 1 发动机动力不足的故障现象 8 4 2 发动机动力不足的理论分析 8 4 3 发动机动力不足的故障分析及诊断 8 4 4 发动机动力不足的本质分析 9 第五章 汽车三元催化转化器的检查 11 5 1 三元催化转化器的结构工作原理及组成 11 5 2 三元催化器的检查 12 第六章 特殊车型实际案例分析 13 第七章 汽车电控发动机的发展前景 14 7 1 汽车发动机的发展历史 14 7 2 汽车电控发动机的发展前景 15 结论 16 德州职业技术学院毕业设计论文 2 参考文献 17 致谢 18 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 3 摘摘 要要 汽车发动机动力不足就是指它的动力性差 产生这一故障的原因错综复杂 既有发动机气缸的密封性 配气正时准确性等方面的原因 又有发动机点火系统 燃料供给系统 怠速控制装置 排放控制装置等电子控制系统的原因 由于涉及 供油 点火 怠速 排放等多个子系统 是汽车故障诊断的难点 我们要根据汽 车电控发动机的结构 仔细区分汽车发动机柴油发动机构造 了解其内在理论 一句常见的故障现象逐一排查诊断 对特殊车例进行实际分析 排除故障 并了 解汽车发动机发展史 对汽车发动机发展史做出简单评价 关键词 电控发动机动力不足电控发动机动力不足原因分析原因分析故障诊断故障诊断 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 1 引言 电控汽油喷射发动机是装有电脑 传感器 执行元件的智能控制发动机 它 可以精确控制空燃比 使燃烧充分 显著减少排气污染 同时 由于发动机工作 稳定性得到加强 从而降低了噪音 其传感器采集瞬息变化的空气进气量 发动 机负荷 水温 进气温度等信号输入电脑 由电脑计算出适时的 恰当的汽油量 和最佳点火提前角 并输出控制信号给喷油阀和点火器 使得发动机在各工况下 得到最佳性能 汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化高新技术的产物 尤其是发动机 的控制系统 它设置有多个传感器 执行器和电子控制元件 控制系统工作时 各 种信号相互交叉渗透 控制进气 喷油和点火 同时 由于发动机工作稳定性得到 加强 从而降低了噪音 其传感器采集瞬息变化的空气进气量 发动机负荷 水温 进气温度等信号输入电脑 由电脑计算出适时的 恰当的汽油量和最佳点火提前角 并输出控制信号给喷油阀和点火器 使得发动机在各工况下得到最佳性能 一旦发生故障 则症状的界限模糊 而且只是局部发生故障而其他部分仍完好的可 能性极高 而控制单元一般都是一个整体 为排除局部故障而去整体更换总成 经 济上不合算 所以我们必须全面深刻了解电子控制燃油喷射发动机的结构原理 掌 握有关功能作用 运用科学的分析方法和维修技巧 制定出切实可行而又经济的维 修方案 通过采取一些简单的补偿措施 去弥补这部分的功能作用 以达到排除此 局部故障的目的 德州职业技术学院毕业设计论文 2 第一章 汽车发动机分类 1 1 按照进气系统分类 发动机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气 非增压 式发动机 和强制进气 增压式 发动机 汽油机常采用自然吸气式 柴油机为了提高功率有 采用增压式的 1 2 按照气缸排列方式分类 发动机按照气缸排列方式不同可以分为单列式和双列式 单列式发动机的各 个气缸排成一列 一般是垂直布置的 但为了降低高度 有时也把气缸布置成倾 斜的甚至水平的 双列式发动机把气缸排成两列 两列之间的夹角 180 一般为 90 称为 V 型发动机 若两列之间的夹角 180 称为对置式发动机 1 3 按照气缸数目分类 发动机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机 仅有一个气缸 的发动机称为单缸发动机 有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机 如双缸 三缸 四缸 五缸 六缸 八缸 十二缸等都是多缸发动机 现代车用发动机多 采用四缸 六缸 八缸发动机 1 4 按照冷却方式分类 发动机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机 水冷发动机是 利用在气缸体和气缸盖冷却水套中进行循环的冷却液作为冷却介质进行冷却的 而风冷发动机是利用流动于气缸体与气缸盖外表面散热片之间的空气作为冷却介 质进行冷却的 水冷发动机冷却均匀 工作可靠 冷却效果好 被广泛地应用于 现代车用发动机 1 5 按照行程分类 发动机按照完成一个工作循环所需的行程数可分为四行程内燃机和二行程内 燃机 曲轴转两圈 720 活塞在气缸内上下往复运动四个行程 完成一个工作 循环的内燃机称为四行程内燃机 而曲轴转一圈 360 活塞在气缸内上下往复 运动两个行程 完成一个工作循环的内燃机称为二行程内燃机 汽车广泛使用四 行程发动机 1 6 按照所用燃料分类 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 3 发动机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机 使用汽油为燃料的 称为汽油机 使用柴油机为燃料的称为柴油机 汽油机与柴油机比较各有特点 汽油机转速高 质量小 噪音小 起动容易 制造成本低 柴油机压缩比大 热 效率高 经济性能和排放性能都比汽油机好 德州职业技术学院毕业设计论文 4 第二章 电控汽油发动机的结构 汽油机有两大机构和五大系统组成 即有曲柄连杆机构 配气机构 燃料供 给系 润滑系 冷却系 点火系和启动系组成 柴油机有以上两大机构和四大系 统组成 有曲柄连杆机构 配气机构 燃料供给系 润滑系 冷却系和启动系组 成 柴油机是压燃的 不需要点火系 2 1曲柄连杆机构 组成 油气缸体 汽缸盖 活塞 连杆曲轴和飞轮等 机件组功能 曲柄连 杆机构是发动机实现工作循环 完成能量转换的主要运动零件 它由机体组 活 塞连杆组和曲轴飞轮组等组成 在做功行程中 活塞承受燃气压力在气缸内作直 线运动 通过连杆转换成曲轴的旋转运动 并从曲轴对外输出动力 而在进气 压缩和排气行程中 飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动 配气机构结构 图 1 2 2 配气机构 组成 气门 气门弹簧 凸轮轴 挺杆 凸轮轴运动机构等组件组成 功能 配气机构的功能是根据发动机的工作顺序和工作过程 定时开启和关闭进气门和 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 5 排气门 使可燃混合气或空气进入气缸 并使废气从汽缸中排出 实现换气过程 可见发动机配气机图 2 发动机配气机构剖面 图 2 2 3 电控系统的结构组成 电子控制单元 ECU 电控单元 ECU 是发动机电子控制系统的核心 它完成发动机各种参数的采 集和喷油量 喷油定时的控制 决定整个电控系统的功能 传感器 传感器将发动机工况与环境的信息通过各种信号即时 真实的传递到 ECU 换句话说 ECU 所了解到的只是一个由诸多信号所构成的发动机 所以 传感器信 息的准确性 再现性与即时性就直接决定控制的好坏 执行器 电控系统要完成的各种控制功能 是靠各种执行器来实现的 在控制过 程中 执行器将 ECU 传来的控制信号转换成某种机械运动或电器的运动 从而引 起发动机运行参数的改变 完成控制功能 工作原理 以发动机转速和负荷作为反映发动机实际工况的基本信号 参照由试验得出 的发动机各工况相对应的喷油量和喷油定时脉谱图来确定基本的喷油量和喷油定 时 然后根据各种因素 如水温 油温 大气压力等 对其进行各种补偿 从而 德州职业技术学院毕业设计论文 6 得到最佳的喷油量和喷油正时或点火定时 然后通过执行器进行控制输出 发动机电控系统待测量参数 识别气缸的凸轮轴位置 曲轴位置 发动机转速 进气管绝对压力 空气质 量流量 冷却水温度 进气温度 节气门位置 爆燃信号 排气氧含量 排气再 循环率 燃油泵电压 发动机起动拖转信号 车速 优点 提供更大的控制自由度 电控燃油喷射系统可按照运行工况的不同 对喷 油参数 如喷油量 喷油定时 喷油压力 喷油速率等 进行最优的综合控制 并可考虑各种因素对柴油机性能的影响 控制功能齐全 控制精度高 动态响应快l 采用电磁阀控制喷油量 可以很精确 l 喷油定时的控制精度高于 0 5 A 可以提高发动机动力性 经济性及排放性能 提供故障诊断功能 使可靠性得以提高 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 7 第三章 柴油发动机的结构 发动机是一种将燃料燃烧产生的热能转化为机械能的机器 其中以柴油 为燃料的发动机称为柴油发动机 简称柴油机 虽然柴油机有许多种型式 其具 体构造也不完全一样 但都有 曲柄连杆机构 配气机构 燃油供给系 润滑系 及冷却系 曲柄连杆机构 配气机构和燃油供给系 是柴油机的三大基本部分 他们互相配合 完成发动机的工作循环 实现能量转换 使用过程中 三者技术 状态的好坏及互相之间配合的正确与否 对发动机的性能具有决定性的影响 润 滑系和冷却系为柴油机的辅助系统 是柴油机长期正常工作不可缺少的额重要部 分 可见 图 3 如果润滑系和冷却系不能正常工作 那么柴油机就会发生故障 也不能正常工作 由此可见 柴油机在使用过程中 必须对以上各部分予以充分 重视 不可忽视任何一部分 否则发动机的正常工作将不能保证 甚至会造成发 动机的严重损坏 发动机冷却系及润滑系 图 3 德州职业技术学院毕业设计论文 8 第四章 汽车电控发动机动力不足的原因分析及诊断 4 1 发动机动力不足的故障现象 发动机无负荷运动时基本正常 但带负荷运转时加速缓慢 上坡无力 加速踏 板踩到底时仍感到动力不足 转速提不高 达不到最高车速 4 2 发动机动力不足的理论分析 1 气门调整不当 不能全开 2 空气滤清器堵塞 3 燃油压力过低 4 气缸缺火 5 点火正时不当或高压火花弱 6 空气流量计或进气歧管真空度传感器 冷却液温度传感器 节气门位置 传感器故障 7 喷油器堵塞或雾化不良 8 废气再循环装置工作不良 9 气缸压缩压力过低或配气正时失准 10 排气受阻 在发动机加载时 进气歧管真空度明显偏低 4 3 发动机动力不足的故障分析及诊断 一 确认汽车行驶无力是由发动机动力不足引起的 汽车加速时提速很慢 上坡时汽车行驶更加缓慢的现象 不要一下就归罪于发 动机 要注意如果传动系打滑或行驶系摆劲 均会是汽车提速迟钝 已被误解为 发动机动力性不佳 为确认汽车提速迟钝是由发动机造成的 可按以下办法鉴别 1 在公路上把汽车提速起来 然后突然收回加速踏板并立即把变速手柄推入 空挡 如果汽车借惯性滑行很长 证明汽车传动和行驶部分无摆劲故障 如果滑 行车速降速明显则为汽车行驶摆劲 2 汽车上坡时按常规换挡后 应注意发动机转速是否与车匹配 若车速降速 明显而发动机的转速很高 则说明传动系打滑 3 对带有牵引力控制系统的车辆来说 则应关闭牵引力控制系统再试一次 如果关闭牵引力控制系统后 汽车动力不足的话 故障就出在牵引力控制系统而 非发动机 列如牵引力控制系统由于传感器依然工作并产生充足的电压 所以在 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 9 这时并没有出现故障码 要注意到其中所含的噪声干扰 这种汽车装备有牵引力 调节装置和防抱死制动系统 而 EBO 将噪声干扰误认为轮速的增加 这样的话 EBO 就会始终给这个车轮施加一个制动力 以致驾驶员抱怨这种车动力不足 另外 驾驶员信息屏会显示 Traction Active 而你可觉察到汽车正在施加制动力干 扰信号产生的原因在于轮速传感器磁体上的定位不好 可随意上下浮动或是屏蔽 不好 4 大负荷时感觉发动机无力 在一直自动变速器无故障时也可做一下失速试 验 看失速转速是否过低 4 4 发动机动力不足的本质分析 1 燃油发动机动力性能不佳主要由以下几个方面促成 1 空燃比不良或供给量不足 2 点火性能不良 3 对电控燃油喷射式发动机 电控系统失常 4 发动机调整或装配不当 或发动机本身机械状态不佳 对燃油发动机 弱混合气的空燃比不当 混合气过稀或过浓 均会影响发动机 的动力性 若混合气过浓 排气管必冒黑烟 若混合气过稀 则会造成燃烧缓慢 严重时会导致气管回火放炮 但若空燃比失调不太严重 则上述症状便不十分明 显 可燃混合气供给量不足也不是靠直觉可以察觉的 造成空燃比不良或混合气供给量不足的主要原因是燃油供给不足或空气供给 受阻 所以应检查油路及空气滤清器 点火性能不良主要是指高压火花弱 缺火 告诉大负荷是断火 点火不正时 等 发动机调整或装配不当 或发动机本身机械状态不佳 主要是机械磨损或装配 调整不正确从而致使进 排气性能不佳 气缸压力下降等 如正时带错齿 凸轮 磨损 气门间隙不正确 气门积碳严重 气门弹簧过软导致高速运转时气门漂浮 缸套与活塞环磨损等 电控系统失常是指电控系统的传感器 执行器或 ECU 出现某些问题导致喷油 控制 点火提前交控制 进气控制 增压控制 可变配气相位及气门升程控制 可变排气控制等 2 动力不足检查歌诀 动力不足原因多 基本检查不多说 缺缸故障找一找 高压火弱迟或早 混 德州职业技术学院毕业设计论文 10 合气稀油压低 油泵油嘴滤清器 进气压力流量计 各种重要传感器 废气涡轮 不增压 可变配气工作差 进气不足排气堵 油门不能全开足 弹簧过软气门浮 高速运转力不足 气门积炭缸压低 拆开检查有道理 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 11 第五章 汽车三元催化转化器的检查 5 1 三元催化转化器的结构工作原理及组成 一 三元催化器对 碳化氢 一氧化碳及氧化氮 三种主要污染物的清除率可 达到其总量的 90 一次完全的催化反应取决于燃油混合气在较小 空燃比范围内 的保留程度 这种空燃比只通过正常的氧传感器系统发挥其功能来实现 1 工作原理 发动机通过排气管排气时 CO HC 和 NOx 三种气体通过三元 催化反应器中的净化剂时 增强了三种气体的活性 进行氧化 还原化学反应 其中 CO 在高温下氧化成无色 无毒的二氧化碳 CO2 气体 HC 化合物在高温下 氧化成水和 H2O 和 CO2 NOx 还原成氮气 三种有害气体变成无害气体 使排 气得以净化 2 结构 三元催化转化器主要由外壳 隔热保护罩 中间段 入口和出口锥 段 弹性夹紧材料 防直通密封催化剂等几部份组成 其中催化剂作为三元催化 转化器的技术核心包括载体 涂层两部分 3 载体基本材料为陶瓷 MgO2 Al2O3 SiO2 目的是提供承载催化剂涂层 的惰性物理结构 为了在较小的体积内有较大的催化表面 载体表面制成为蜂窝 状 4 涂层在载体表面涂敷有一层极松散的活性层 它以金属氧化物 AL2O3 为 主 由于表面十分粗糙 这使壁面的实际面积增大了约 7000 倍 大大的增加了三 元催化转化器的活性表面和储存氧的能力 在活性层外部涂敷有含锆 Zr 和铈 Ce 等元素的助催剂 含有铑 Rh 钯 Pd 铂 Pt 等贵金属的主催化剂 三元催化转化图 德州职业技术学院毕业设计论文 12 二 特 点 1 内部隔热结构提高了耐久性 发动机仓的热量管理 降低了噪声 2 高温涂层技术使在高温环境下能够保持良好的排放性能 3 牢固的催化床设计 提高耐久性 4 针对客户车型的专项设计 理想实现发动机性能和排放达标匹配 5 2 三元催化器的检查 三元催化转化器位于汽车下部的正中央 用螺栓固定在排气歧管的后部管上 三元催化转化器为一整体式结构 在其排气管中央的栅格网表面涂有催化剂 三 元催化转化器的作用是将废气中的 HC CO NOx 等有害的气体转化成 CO2 N2 和 水蒸气 当理论空燃比为 14 7 1 废气温度在 400 800 度是 三元催化转化器能最有 效的减少废气中的 HC CO 和 NOx 的含量 当发动机出现熄火等故障时 可能导致废气温度超过 400 度 从而使三元催 还转化器基质融化 烧坏三元催化转化器 应避免使用含铅燃油 因为废气中的 铅会覆盖在催化剂表面 阻止催化剂反应的进行 废气中的残留燃油也有可能毒 害催化剂 1 目测检查 检查三元催化转化器的外观 如发现外壳被压扁 锈蚀或出现凹 痕 则应更换 2 从汽车上拆下三元催化转化器时 用手电筒照其排气 15 处 看是否被积炭 或铅污染物赌赛 3 轻轻的摇动三元催化转化器 听听内部元件有无松动迹象 如果发生原件堵 塞 熔化或其他形式的损坏 都应该更换三元催化转化器 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 13 第六章 特殊车型实际案例分析 案例 1 V3 菱锐发动机动力不足怎么解决 首先可以利用诊断电脑查看是否存在故障 如果没有任何故障代码 发动机 动力不足可能是与积碳有一定关系 清洗一下节气门体 进气道 喷油器和三元 催化器的积碳应该就会有所好转了 清洗积碳后去拉一下高速 对于长期在市区 行驶的车辆来说 低档位低车速很容易产生积碳 如果方便的话 最好是每间隔 一个月就去跑高速 定期高速运行对发动机是有好处的 案例2捷达 GTX 现象 在行驶过程中感觉发动机动力不足 加速时座车 排气管有 突 突 声 偶而会出现发动机熄火现象 检修 用 V A G1552对发动机电控系统进行检测 读出故障码16486 其含 义表示空气流量计信号太弱 通过读取数据块 对空气流量计数据进行分析 进 气量较规定值小 说明进气管某处可能存在漏气 可仔细检查各接头部位 无漏 气现象 一般导致空气流量计信号太弱的原因主要有空气流量计损坏 线路有故 障 进气管漏气及空气滤清器堵塞等 通过前面的检查 后两项没有问题 故障 还是在元件本身 拆下空气流量计检查 发现有一小片塑料片挡住了格栅 将其 取掉后装复空气流量计 用 V A G1552查询 无故障码 读取进气量数据也正常 试车检查 故障现象消失 德州职业技术学院毕业设计论文 14 第七章 汽车电控发动机的发展前景 7 1 汽车发动机的发展历史 生在德国 长在日本 汽车发动机的发展史 发动机是汽车的 心脏 汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系 18 世 纪中叶 瓦特发明了蒸汽机 此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人 法国 的居纽 N J Cugnot 是第一个将蒸汽机装到车子上的人 1770 年 居纽制作一 辆三轮蒸汽机车 这辆车全长 7 23 米 时速 3 5 公里 是世界上第一辆蒸汽机车 1858 年 定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机 并于 1860 年申请了专利 发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽 使用电池和感应线圈 产生电火花 用电火花将混合气点燃爆发 这种发动机有汽缸 活塞 连杆 飞 轮等 煤气机是内燃机的初级产品 因为煤气发动机的压缩比为零 1867 年 德国人奥托 Nicolaus August Otto 受里诺研制煤气发动机的启 发 对煤气发动机进行了大量的研究 制作了一台卧式气压煤气发动机 后进过 改进 于 1878 年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品 由于该发动机 工作效率高 引起了参观者极大的兴趣 在长期的研究过程中 奥托提出了内燃 机的四冲程理论 为内燃机的发明奠定了基础 德国人奥姆勒和卡尔 本茨根据奥 托发动机的原理 各自研制出具有现代意义的汽油发动机 为汽车的发展铺平了 道路 1892 年 德国工程师狄赛尔根据定压热功循环原理 研制出压燃式柴油机 并取得了制造这种发动机的专利权 1957 年 德国人汪克尔发明了转子活塞发动机 这是汽油发动机发展的一个 重要分支 转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮和外转子圆内旋轮线相结合 的机构 无曲轴连杆和配气机构 可将三角活塞运动直接转换为旋转运动 它的 零件数比往复活塞式汽油少 40 质量轻 体积小 转速高 功率大 1958 年汪 克尔将外转子改为固定转子为行星运动 制成功率为 22 79 千瓦 转速为 5500 转 每分的新型旋转活塞发动机 该机具有重要的开发价值 因而引起各国的重视 日本东洋公司买下了转子发动机的机样 并把转子发动机装在汽车上 可以说 转子发动机生在德国 长在日本 电控发动机动力不足的原因分析及诊断 15 7 2 汽车电控发动机的发展前景 目前汽车用的发动机都是内燃机 内燃机通过燃料的燃烧 把化学能转化成热 能 再将热能转化成机械能的热动力机械 内燃机是热效率最高的热力机械 但 仍存在这巨大的节能及降低尾气污染的潜力 对于量调节式的汽油机而言 在部 分负荷时 会因节气门开度小而造成发动机泵气损失达 从而降低发动机的机械 效率 影响到经济性 取消节气门就是提高汽油及经济性的最根本措施 但由于 目前的汽油机是用节气门来调节混合气量的 取消节气门 发动机的动力输出无 法控制 因此必须探索新的途径 汽油直接喷射技术就是基于这一思路 将汽油 机的节气门调节动力输出 改为用喷油量控制动力输出 这样一来 采用汽油直 接喷射的汽油机与目前的电控喷射发动机相比较 燃油消耗量可以减少 15 左右 但汽油机采用直接喷射技术后 现有的三效催化系统难以发挥作用 使发动机的 废气排放品质下降 因此还需要重新探索新的途径 目前的混合气均质压燃理论 为解决这一问题提供了很好的思路 该理论是在汽油机上取消节气门 用喷油量 调节动力输出 采用的大量的高温废气混合到适量比列的燃料和空气混合气中 用发动机的压缩行程和活塞压缩使混合气自己着火 从而解决汽油机无节气门下 的动力输出与同时采用三效催化转化器的矛盾 同样这一理论也可以应用到柴油 机上 使柴油机在均质混合气时压燃着火 而不是现在的边喷油边着火扩散燃烧 方式 从而使柴油机的废气排放达到最低 特别是烟度排放和 NOX 排放 因此今 后的发动机会更加高效