发动机组成及常见故障与排除.doc

哈尔滨应用职业技术学院论文摘 要随着时代的进步，社会的需求、人民生活水平的提高，汽车正以飞快的速度进入各个行业以及各家各户。我们有必要了解一下汽车的组成及常见故障与排除，汽车发动机主要由二大机构五大系统组成。二大机构：曲柄连杆机构、配气机构；五大系统：供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统组成。对汽车电控发动机故障原因的分析和寻找需要较高的技术水平，尤其是油、气路故障最难发现与排除；油、气路故障包括发动机不能发动的故障、发动机失速故障、及发动机怠速不良故障等。因为油、气路故障是电喷发动机故障自诊断系统所难以诊断的，在电控发动机故障中经常出现这样的故障。我将针对电喷发动机各种油路、气路故障等进行专研，找出相关故障排除及相应维修方法。关键词：二大机构、五大系统、电控发动机、诊断排除、ECU15AbstractWith the progress of The Times, the needs of society and the improvement of peoples living standard, the car is fast speed enter each industry and families. It is necessary for us to understand the automobile components and common fault and eliminate, automobile engines organization composed of five system. Second: crank rod system, gas distribution institution, Five: supply system, ignition system, cooling system, lubrication system, the system composition. Auto electronic-controlled engine failure analysis and looking for higher technical level, especially oil, gas and eliminate the fault that way, Oil and gas lines including engine fault fault, not the engine fault, and the engine stalled idle bad fault, etc. Because the oil, gas and fault efi engine fault diagnosis is difficult to diagnosis system in electronic-controlled engine failure often appears in such failure. I will be in efi engine oil, gas path of fault, etc, and finds out the correlation study corresponding troubleshooting and maintenance method.Keywords: the largest institutions, five systems, electronic-controlled engine ECU, diagnosis, eliminate目 录摘 要IAbstractII绪 论1第1章 汽车发动机的组成211 简述发动机的工作原理212 发动机的二大机构313发动机的五大系统4第2章 发动机的常见故障与排除621自诊断系统诊断原理及功能622 发动机不能发动623 发动机失速故障724 发动机怠速不良故障825混合气稀故障926 加速不良故障9第3章 常见车型故障码调取与清除1131日本丰田车系1132德国大众车系11结 论13致 谢14参考文献15绪 论我国从20世纪80年代开始，随着汽车保有量、品种和规格的大幅度增加，人民生活水平的提高，汽车已经成为生活的必需品。但人们对汽车的构造及工作原理大多还是空白，更不用说简单的常见故障与排除了。现在的汽车总类繁多，可以按燃料进行分类：柴油发动机、汽油发动机、混合动力发动机可能在未来的几年还会有纯电动发动机；还可以发动机的冲程进行分类：二冲程发动机、四冲程发动机。我所写的是一般比较常见的四冲程发动机，无论发动机的先进性如何的提高，但它们的组成大致相同这也是发动机诞生几百年也没能改变的事实。汽车是由四大部分组成：车身、发动机、底盘、汽车电器。发动机是俗称是汽车的心脏非常重要，发动机是由二大机构、五大系统组成，这些机构与系统是不可缺少的重要部件。汽车发动机由上万个精心部件组成，只要它们的工作环境发生变化或者零部件损坏都会使发动机出现故障。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。 第1章 汽车发动机的组成11 简述发动机的工作原理四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。(1) 吸气冲程(intake stroke)活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。此时进气门开启，排气门关闭，曲轴转动180。在活塞移动过程中，汽缸容积逐渐增大，汽缸内气体压力从pr逐渐降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空气和汽油的混合气通过进气门被吸入汽缸，并在汽缸内进一步混合形成可燃混合气。由于进气系统存在阻力，进气终点汽缸内气体压力小于大气压力0 p ，即pa= (0.800.90) 0 p 。进入汽缸内的可燃混合气的温度，由于进气管、汽缸壁、活塞顶、气门和燃烧室壁等高温零件的加热以及与残余废气的混合而升高到340400K。(2) 压缩冲程(compression stroke)压缩冲程时，进、排气门同时关闭。活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。活塞上移时，工作容积逐渐缩小，缸内混合气受压缩后压力和温度不断升高，到达压缩终点时，其压力pc可达8002 000kPa，温度达600750K。在示功图上，压缩行程为曲线ac。(3) 做功冲程(power stroke)当活塞接近上止点时，由火花塞点燃可燃混合气，混合气燃烧释放出大量的热能，使汽缸内气体的压力和温度迅速提高。燃烧最高压力pZ达3 0006 000kPa，温度TZ达2 2002 800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达 b 点时，其压力降至300500kPa，温度降至1 2001 500K。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b。(4) 排气冲程(exhaust stroke)排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.051.20)p0。排气终点温度Tr=9001100K。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。12 发动机的二大机构1、曲柄连杆机构的功用是：把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构由以下三部分组成：（1）气缸体与曲轴箱组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气 缸衬垫、油底壳等机件。（2）活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。（3）曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮、扭转减震器等机件。气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。下半部为支承曲轴的曲轴箱其内腔为曲轴运动的空间。作为发动机各个机构和系统的装配基体，而且还要承受高温高压气体作用力，因而要求气缸体应具有足够的刚度和强度。气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖由于形状复杂，一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸成。气缸衬垫是起到密封作用的一般由石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。气缸衬垫由耐高温、耐腐蚀、密封性好、寿命长等。油底壳的主要功用是贮存机油并封闭曲轴箱。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成。在有些发动机上，为了加强油底壳内机油的散热，采用了铝合金铸造的油底壳，在壳的底部还铸有相应的散热肋片。曲柄连杆机构的维护：清除积碳、曲柄连杆机构的检查与调整。2、配气机构的功用是：按照发动机每一气缸内所进行的工作循环或发火次序的要求，定时开启和关闭各气缸的进、排气门，是新鲜的可燃混合气得以及时进入气缸，废气得以及时从其缸排出。新鲜空气或可燃混合气进入气缸越多，发动机可能发出的功率越大。A.配气机构由以下三部分组成：气门组和气门传动组组成。B.气门有以下几种布置形式：气门顶置式、气门侧置式。C.凸轮轴的布置位置：凸轮轴下置式、凸轮轴中置式何凸轮轴上置式。D.曲轴和凸轮轴的传动方式：齿轮传动式、链条传动式何齿带传动式。E.气缸气门数目：有二气门式、三气门式、四气门式和五气门式等。F.配气相位就是用曲轴转角表示的进、排气门的实际开闭时刻和开启的持续时间。配气机构要定期进行维护：由于配气机构零件的磨损和损伤，降低了配气机构的工作性能，减少气门的开启时间和最大开度，降低发动机的充气系数，导致发动机功率下降，油耗增加，甚至影响发动机的正常运转和起动。13发动机的五大系统1、汽油机燃料供给方式有化油器式和喷射器式两种，根据现在汽车的发展状况化油器式以被先进的喷射式所淘汰，所以在本文中以电控喷射式为主。汽油机燃油喷射式问世于30年代，经过无数年的发展现在的电控喷射式已经发到相当精确的程度。电控汽油喷射系统的组成：一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。（1）空气供给系统的功用是控制并测量吸入发动机空气量，提供混合气形成所需的空气。（2）燃油供给系统的功用是向气缸供给燃烧所需的汽油。（3）电子控制系统的功用是根据发动机运转状况和车辆运行状态确定汽油的最佳喷射量。该系统主要有传感器、电子控制单元和执行元件组成。电控喷射式供给系统有以下优点，也是电控喷射供给发展的必然趋势；能提高发动机的最大功率；耗油量低，经济性能好；减少了排放污染；改善了发动机的低温起动性能；怠速平稳，工况过渡圆滑，工作可靠，灵敏度高。2冷却系统的作用是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。汽车发动机的常见的冷却方式有二种，即水冷却和风冷却。 （1）风冷系：将发动机中高温零件的热量，直接散发到大气，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置称为风冷系。风冷系的优点：机构简单、使用和维修方便。缺点：冷却不够可靠、功率消耗大、噪声大。（2）水冷系：将发动机中的高温零件的热量先传给水，再散发到大气中去，使发动机的温度降低二进行冷却的一系列装置，称为水冷系。冷却水最好用软水，即含盐分少的水，如雨水、雪水、自来水等。否则在水套中易产生水垢，使气缸体、气缸盖传热效果差，发动机容易产生过热。3、润滑系统的功用（1）润滑：可使发动机内部运动零件表面之间的干摩擦变为液体摩擦，减少零件表面摩擦、磨损和摩擦功率损失；（2）冷却：润滑油经过摩擦表面，带走摩擦副产生6%14%的热量，维持零件正常的工作温度；（3）清洗：利用润滑油冲洗零件表面，带走零件的磨损磨屑和其它杂质；（4）密封：利用润滑油的粘度，附在互相运动零件的表面之间，提高见习密封效果，如活塞环、活塞裙部表面与气缸壁之间的环形间隙，形成的油膜，减少了漏气和窜油。润滑系的组成由油底壳、机油泵、机油滤清器、限压阀、旁通阀、机油压力表、机油标尺等组成。汽车发动机润滑系所用的润滑剂有润滑油和润滑脂二种。润滑系的润滑方式有：压力润滑、飞溅润滑、压力飞溅复合润滑等。润滑系的滤清方式有三种形式：全流式、分流式与并用式。4、电控点火系统的功能主要包括点火提前角、通电时间及爆燃控制三个方面。（1）点火提前角：是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。最佳点火提前角的数值必须视燃料性质、转速、负荷、混合气浓度等很多因素而定。（2）通电时间：是发动机火花塞再跳火之后，控制喷油器的通电时间，通电时间越长喷油越多一般在3ms左右。在现代电控点火系统中，用灵敏可靠的传感器（凸轮轴曲轴位置传感器）和晶体管开关，取代了传统点火中的断电器和分电器中的凸轮，甚至无分电器，点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制。（3）爆燃控制：爆燃是汽油机工作时的一种不正常燃烧现象，轻微的爆燃，可使发动机功率上升，油耗下降，但爆燃严重时，气缸内发出特别的尖锐的金属敲击声，且会导致冷却液过热，功率下降，耗油率上升，成为汽油机运行中最有害的一种故障现象。爆燃控制过程，就是把爆燃传感器安装在缸体上，传感器再把监测信号返回电脑进行比较分析，如有爆燃倾向ECU开始减小点火提前角，爆燃控制过程就是对点火提前角进行反复调整的过程。5、起动控制系统的功能包括起动时的燃油喷射控制、进气控制、增压控制和辅助起动装置控制等。第2章 发动机的常见故障与排除21自诊断系统诊断原理及功能1、故障自诊断模块监测是以电控汽车上的各种传感器、电子控制系本身以及各种执行元件三者为对象的。故障自诊断模块功用汽车电子控制系统的信号输入电路，在汽车运行过程中监测上述三种对象的输入信号。当某一信号超出了预设的范围值，并且这一现象在一定的时间内不消失故障自诊断模块便判断这一信号对应的电路或元件出现故障，并把这一故障以代码的形式存入内部存储器，同时点亮仪表盘上的故障指示灯。2、发现故障：如果此范围以外的信号被输入是，ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态。故障分类：再根据监测结果将故障按重要性分为轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障、硬故障、偶发故障等。故障报警：在装有液晶显示器的汽车上，也有直接用文字来显示报警内容的。故障存储：在存贮器中存储的代码，即使点火开关处于断开位置，页不会是存储的能容丢失，只有用检测仪给ECU发送清除命令或断开蓄电池电源及拔掉ECU保险丝时，存储器内的故障代码才会被消除。故障处理：由ECU进行调控，利用预编程序中的备用值进行计算以保持基本的行驶性能，代停车后再有车主或维修人员进行相应的检修。22 发动机不能发动1、故障现象：打开点火开关，将点火开关拨到起动位置，发动机发动不着。总体设计包括目标分析与分解、总体布局设计、电控原理确定等。2、故障产生的可能原因：（1）起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢：蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重；电路总保险丝断；点火开关故障；起动机故障；（2）点火系统故障：点火线圈工作不良，造成高压火花弱或没有高压火花；点火器故障；点火时间不正确；（3）燃油喷射系统故障：油箱内没有燃油；燃油泵不工作或泵油压力过低；燃油管泄漏变形；断路继电器断开；燃油压力调节器工作不良；燃油滤清器过脏;(4)进气系统故障：怠速控制阀或其控制线路故障；怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气；空气流量计故障；（5）ECU故障。3、诊断排除方法和步骤：设备的综合管理是现代设备管理理念的核心内容，在经历了以事后维修和预防维修为基础的传统设备管理阶段后，对设备寿命周期的所有物质运动形态和价值运动形态进行综合管理，已经成为现代设备管理的主流观念，成为 工作情况 设备维修成本控制的有效手段。打起动档，起动机和发动机均不能转动，应按起动系故障进行检查。首先，检查蓄电池存电情况和极柱连接和接触情况；如果蓄电池正常时，检查起动线路、保险丝及点火开关；踏下油门到中等开度位置，再打起动机；如果此时，发动机能够发动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，如果踏下油门到中等开度位置时，仍然发动不着，应进行下一步骤的检查；进行外观检查，检查进气管路有无漏气之处；检查高压火花，如果高压火花不正常，应检查高压线、点火线圈、分电器和电子点火器；检查点火顺序是否正确；检查供油系统的供油情况，在确认油箱有油的情况下，检查燃油管中的供油压力；检查点火正时及各缸的点火顺序；检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况；检查各缸火塞的工作情况，如点火正时不正确，应进一步检查点火正时的控制系统。 23 发动机失速故障1、故障现象：发动机工作时，转速忽高忽低，这种现象即为发动机失速现象，其故障被称为发动机失速故障。首先，可根据不同的故障类型选择，如对状态易于监测的故障实施预知维修，对维修方便、故障有规律的实施定期维修等。 2、故障原因：造成发动机转速忽高忽低的原因有燃油喷盘系统的故障，也有点火控制系统的故障，还有进气系统的故障。常见的故障原因有以下几点：进气系统存在漏气处，如各软管及连接处漏气，PVC阀漏气，EGR系统漏气，机油尺插口处漏气，机油滤清器盖漏气等；空气滤清器滤芯过脏；空气流量计工作不正常；燃油喷射系统供油压力不稳，如油管变形，系统线路连接接触不良，燃油泵泵油压力不足，燃油压力调节器工作不稳定，燃油滤清器过脏，断路继电器触点抖动等；点火正时不正确；冷起动喷油器和温度正时开关工作不良；ECU故障。3、诊断排除方法和步骤：检查进气管路有无漏气现象，检查各软管及连接接头处、PVC阀管子、EGR系统、机油尺插口、机油滤清器盖；检查供油压力，检查油箱中燃油是否过少，检查燃油管内的压力是否不稳；检查空气滤清器滤芯是否过脏；检查点火提前角；检查各缸火花塞工作情况；检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关的工作情况；检查空气流量计的输出电压及与发动机工况的变化关系；检查喷油器的喷油情况；检查ECU的工作情况。24 发动机怠速不良故障1、故障现象：发动机在中等以上转速运行时工作正常，当转速为怠速或接近怠速时，出现怠速不稳甚至熄火的现象，即为怠速不良故障。 2、故障原因：造成怠速不良通常是由于进气系统和喷油控制系统的原因，个别时候也会因发动机机械故障造成怠速不良。 常见引起怠速不良的原因有：进气系统有漏气处；冷起动喷油器和温度一时间控制开关工作不正常；喷油系统供油压力不正常；喷油器故障引起喷射雾化质量差；ECU故障。 3、诊断排除方法和步骤：检查进气管、PVC阀软管、机油尺处是否漏气；检查空气滤清器滤芯是否过脏；检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关是否正常；检查燃油系统压力是否过低；检查喷油器喷射情况；必要时检查汽缸压力和气门间隙；检查ECU。25混合气稀故障1、故障现象：发动机转速不稳，动力明显不足，且有回火现象，则可认为发动机存在混合气过稀的故障。 2、故障原因：进气系统存在漏气现象；冷起动喷油器和温度定时开关有故障； 系统燃油压力过低；喷油器发卡或堵塞；空气流量计故障；水温传感器故障；节气门位置传感器故障；ECU故障。 3、诊断排除方法和步骤：检查进气系统有无漏气现象；检查冷起动喷油器的定时开关；检查喷油器有无堵塞、发卡故障；检查空气流量计工作情况；检查水温传感器；检查节气门位置传感器工作情况；检查ECU各端子输入、输出信号。26 加速不良故障1、故障现象：发动机在油门由低速缓慢加速到高速时，工作完全正常，但在急加速时，发动机转速变化缓慢，有时有喘气或回火现象。2、故障原因：进气系统存在漏气故障；系统供油压力过低；点火电压过低；点火时间过迟；汽缸压力过低或气门间隙过小；节气门位置传感器工作不正常；ECU故障；3、诊断排除方法和步骤：检查进气系统有无漏气现象；检查高压火花情况；检查点火提前角是否正常；检查系统供油压力；检查节气门传感器工作是否正常；检查ECU各端子信号是否正常；必要时检查气门间隙和汽缸工作压力。 第3章 常见车型故障码调取与清除31日本丰田车系1、调取故障码：故障码的调取方式分普通状态和试验状态两种。采用普通方式调取故障码时，将点火开关打开，但不起动发动机，用专用跨接线短接故障诊断座上的“TE1”与“E1”端子，仪表盘上的故障指示灯“CHECKENGINE”即闪烁输出故障码。试验方式调取故障码是在汽车运行状态下采集故障信息的，比普通方式监测的灵敏度高，能获得更多的故障信息。采用试验方式调取故障码，首先关闭点火开关，用专用跨接线短接故障诊断座上的“TE2”与“E1”端子；然后再打开点火开关，起动发动机，并以不低于10Km/h的车速进行路试；路试后，再用另一根专用短接线将诊断座上的“TE1”与“E1”端子短接，仪表盘上的故障指示灯“CHECKENGINE”即闪烁输出故障码。若无故障码储存，“CHECKENGINE”灯等间隔的闪烁，其中亮、熄的时间均为0.25，输出的是正常码。若有故障码储存，“CHECKENGINE”灯将不断闪烁循环显示所有的故障码，每一循环依数值的故障码在前、数值大的故障码在后的顺序显示，直到拆下诊断座上的专用短接线为止；丰田车系故障码为两位数，“CHECKENGINE”灯闪亮与熄灭的时间均为0.5，闪亮的次数代表故障码数值，一个故障码的十位与个位之间有1.5熄灭的间隔，两个代码之间有2.5熄灭间隔，每一个循环重复显示之间有4.0熄灭的间隔。2、清除故障码：当故障码被排除后，应将ECU中存储的故障码清除，方法有两种：一是关闭点火开关，从熔丝盒中拔下EFI熔丝10以上；二是将蓄电池负极电缆拆开10以上，但此种方法同时使时钟、音响等有用的存储信息丢失。32德国大众车系1、调取故障码：大众车系使用专用诊断仪调取和清除故障码的操作方法基本相同，操作前应检查蓄电池电压必须大于11.5，发动机工作温度必须高于80。以桑塔纳2000轿车例，正确操作步骤如下：（1）关闭点火开关，将专用传输线V.AG1551/3的一端（5端）与诊断仪相应接口连接，传输线另一端（16端）与变速杆前部的故障诊断座连接。（2）打开点火开关，输入发动机ECU的地址代码“02”，然后“Q”键确认，这时屏幕显示：快速数据传递、发动机电控单元，经一段时间后屏幕上显示ECU的版本号和编号。（3）按“”键进入功能选择，屏幕显示：快速数据传递、功能选择。（4）输入功能代码“02”,再按“Q”键确认，无故障时屏幕上显示：无故障、发现2个故障，有故障时，屏幕上显示出故障数量。之后按“”键，将一次显示每一个已检测道德故障码及故障原因。在显示故障原因时，若屏幕底部出现“/SP”,表示该故障为间歇性出现的故障。故障码调取完成后，输入功能代码“06”，再按“Q”键确认即可退出。然后关闭点火开关，拆下专用诊断仪和传输线。2、清