发动机机械故障诊断

PAGEPAGE1发动机机械故障诊断第一篇：发动机机械故障诊断发动机机械故障诊断国内外发动机发展现状目前国内已经能够自行设计并开发中小功率的汽油发动机和部分中速发动机。华晨汽车将自主知识产权的1.8T发动机装上了自己的汽车。中国“首款自主T系列车型”———1.8T中华轿车近日在北京人民大会堂高调上市。清华大学汽车工程开发研究院常务副院长宋健博士告诉记者，根据他的了解，即使与国外的“T”型车相比，1.8T中华的表现也仍然在多项指标上高出一截。尽管合资汽车公司在总量上占据了目前中国国内发动机生产的绝大部分地盘，但作为汽车的心脏，自己制造发动机也出现在越来越多的中国自主品牌汽车公司的计划中。吉利汽车做出了中国第一台CVVT发动机；奇瑞和奥地利AVL公司合作开发了多款发动机；长安汽车和德国FEV公司合作开发了系列发动机；海马汽车也引进了马自达的发动机技术。国内已经投产的发动机厂可以分为三大类：第一类是20XX年以前投产的，基本是20XX前的技术，典型的代表就是丰田的491发动机至今还在生产。第二类是在20XX年到20XX年之间投产的，它是上一代技术被转移到中国来的结果，典型的代表是三菱4G6平台上的发动机。第三类是20XX年之后开工的，和国际先进水平保持同步水准，比如通用的V8的技术、大众的EA888平台上的直喷技术。也就是说，不同技术水平的发动机现在几乎都在中国同时生产。但是随着中国政府排放法规的越来越严格，未来技术落后的发动机将难以在国内立足。从目前发动机的国2排放标准到20XX年7月1日实施的国3排放标准，再到20XX年的国4排放标准，以及20XX年可能实施的国5排放标准，发动机厂家被不断要求提升技术能力。以福特为例，日前，福特汽车公司在美国底特律推出了一项名为EcoBoost的全新发动机技术。未来5年中，每年在北美将有50万辆福特、林肯和安全品牌汽车采用这一新技术，从而使其燃油经济性提升高达20XX采用EcoBoost技术的4缸和6缸发动机兼具涡轮增压和燃油直喷两种技术。相比更为昂贵的混合动力与柴油发动机，EcoBoost技术建立在现今广泛使用的汽油发动机上，通过改进，使其在无损驾驶性能的前提下提高燃油经济性并降低排放。目前，各国的汽车公司都在大力开发和采用这种技术先进、性能优异的产品。日本三菱汽车公司一直处于领先地位。自1996年8月率先向市场投放第一台GDI发动机以来，三菱公司先后又开发出了多种不同类型的GDI发动机，即2.4L四缸机、3.0L六缸机和3.5L六缸机，它们已分别装用于四种中、大型轿车投放市场。近年来，该公司又推出多种GDI新机型:4.5L的V8机、1.5L的直列四缸机和0.66L的直列三缸机。三菱公司称，其1.8L的GDI发动机不仅可节省燃油20XX降低排放20XX而且还可把发动机的功率和扭矩提高10％。内燃机的发展带动汽车的发展，伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。无疑，先进的发动机技术将在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。近20XX来,面对世界石油资源日趋枯竭给社会发展带来的压力,面对汽车保有量急剧增长对环境的影响,世界汽车界不停地在寻找实现汽车工业可持续发展的解决方法。曲柄连杆机构常见故障2.1缸体、缸盖变形气缸体与气缸盖的变形将造成气缸密封不严、漏气、漏水，甚至燃烧气体冲坏气缸垫。气缸体变形不仅影响发动机的装配质量，还影响飞轮壳及变速器的装配关系，造成离合器、变速器工作时发响和磨损加剧，导致发动机的动力性、经济性下降。2.1.1故障现象发动机排白烟；怠速运转时，打开水箱盖看到水箱冒气泡；缸压低。2.1.2故障原因(1)缸体在铸造和机械确保有残余应力，由于零件的时效处理不足，造成内应力很大，高温时内应力重新分布。(2)曲柄连杆机构往复运动产生的力作用在气缸体上，使气缸拉压、弯曲和扭转作用，使气缸体平面翘曲变形。(3)在拧进气缸盖螺栓时，不按规定顺序拧紧，扭力过大或不均匀，以及在高温下拆卸气缸盖等原因，也会造成气缸体与气缸盖的变形。(4)在使用中，发动机长期在高转速、大负荷条件下工作，润滑不足、烧瓦抱轴等也会引起气缸体变形、抱轴，承座孔中心线的变化。2.2气缸体与气缸盖的裂纹2.2.1故障现象发动机排白烟；怠速运转时，打开水箱盖看到水箱冒气泡；缸压低。2.2.2故障原因(1)气缸体与气缸盖水套壁厚较薄。(2)缸体结冰冻裂、冷热急剧变化、碰撞受振。(3)水垢集聚过多而散热不良。(4)铸造时的残余应力影响。(5)发动机在高速运转时的惯性、热应力、气缸体受交变应力作用等原因，使水套壁产生裂纹。2.3气缸垫烧蚀2.3.1故障现象(1)发动机运转不平稳，排气管有“突、突”的响声。(2)发动机工作性能变坏，动力下降，转速不能提高。(3)相邻两缸窜气，气缸压力降低，有时化油器回火，排气管放炮。(4)气缸垫水道处窜气，致使发动机散热器内有气泡。(5)冷却液漏入气缸内，排白烟，发动机难以启动。(6)冷却液漏入曲轴箱，使润滑油油面升高，且变质。(7)发动机温度高，有时会发现在发动机外部气缸垫边缘有漏水之处。2.3.2故障原因气缸盖螺栓拧紧力不均匀，或拧紧力不够；气缸体和气缸盖接合面变形；发动机经常在大负荷、点火过早、发动机过热、爆震等情况下运行；气缸垫本身质量差。2.3.3故障诊断及时拆检更换气缸垫，必要时研磨气缸盖平面。图1为缸盖螺栓拧紧顺序图。图1缸盖螺栓拧紧顺序图2.4气缸磨损2.4.1故障现象冷启动时有明显的嗒嗒的敲击声，温度升高，响声减弱或消失;缸压低;有时排气管排蓝烟，加机油口处冒蓝烟;发动机动力性下降;油耗增加。2.4.2气缸的磨损规律及其原因(1)气缸的磨损规律气缸是在润滑不良、高温、高压、交变载荷和腐蚀性物质作用下工作的。气缸磨损是不均匀的，但正常情况下有一定的规律性。从气缸的纵断面看，活塞环行程内的磨损一般是上大下小的不规则“锥形”或“锥体”，如图2-(a)所示。磨损的最大部位在活塞位于上止点时第一道活塞环所对应的缸壁。个别磨损呈中间的腰鼓形，见图2-(b)。在气缸内活塞环接触不到的上口，没有磨损而形成了明显的台阶，称为“缸阶”或“缸肩”，如图2所示。图2汽缸体磨损平面气缸下部活塞运动区域外的气缸壁，由于润滑条件比较好，温度适中，没有活塞环摩擦作用，气缸也几乎没有磨损。在特殊情况下，气缸的磨损不在上部，而是在中部，形成中间大的“腰鼓形”磨损。在同一台发动机上，不同气缸磨损情况不尽相同，一般水冷却发动机的第一缸前壁和最后一缸的后壁处磨损较为严重。从气缸横断面来看，气缸的磨损也是不均匀的，磨损成不规则的椭圆形，如图3所示。各气缸沿圆周方向的最大磨损部位随气缸结构、车型、使用条件的不同而异。一般是进气门对面附近缸壁磨损最大。图3气缸磨损图（2）气缸磨损的原因气缸磨损主要是由机械磨损、腐蚀磨损和磨料磨损等造成的，如图4所示。1)机械磨损。发动机工作时，活塞环在自身弹力和高压气体窜入活塞环背面的作用下，致使活塞环对气缸壁的正压力加大，摩擦力也加大，润滑油膜被破坏，形成半干摩擦或干摩擦，造成活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的气缸壁磨损最为严重，形成沿气缸轴上大下小的锥形磨损。图4气缸磨损2)腐蚀磨损。气缸内可燃混合气燃烧后，产生水蒸气和酸性氧化物CO2、SO2、NO2，它们溶于水而生成矿物酸，同时在燃烧过程中还生成有机酸(硫酸、碳蚁脂、醋酸)。这些物质附在气缸表面。对气缸表面产生腐蚀作用，使受腐蚀的气缸表面组织结构松散，并在活塞往复运动中逐步被活塞环刮掉，造成腐蚀磨损。由于气缸体上部不能完全被润滑油膜覆盖，其腐蚀作用更加严重。矿物酸的生成及对磨损的影响与工作温度有直接关系。冷却液温度低于80℃时，在气缸体表面易形成水珠，酸性氧化物溶于水而生成酸，这一作用随发动机冷却液温度的降低而增加。发动机未达到工作温度时，其负荷不要过大，并且应尽量缩短低温运转时间，加快发动机的升温，以减少腐蚀磨损。对于多缸发动机，各缸磨损不均匀。如6缸发动机，由于1缸和6缸前后壁冷却效率较高和进气门对面被较冷的可燃混合气冲刷，润滑油膜难以形成，致使这些部位受到严重的腐蚀磨损。这使气缸上部磨损大并形成明显的椭圆形。3)磨料磨损。空气中的尘埃、润滑油中的机械杂质、发动机中的磨屑等进入气缸壁间造成磨料磨损。空气中的尘埃被吸入气缸上部，其棱角锋利，因而气缸上部磨损也最大。在风沙严重地区，大量灰尘进入气缸后，由于活塞在气缸中部运动速度最大，致使气缸形成腰鼓形。2.4.3故障诊断检测故障缸压力;检测气缸直径及圆柱度。2.5发动机拉缸2.5.1故障现象发动机运转有明显响声，温度升高，响声明显加重;发动机动力下降;发动机明显抖动;怠速运转时易熄火、停机;排气管排蓝烟，加机油口处冒蓝烟;手摇曲轴阻力大。2.5.2故障原因(1)活塞与气缸配合间隙小。(2)活塞加工几何形状变形。(3)缸孔过脏。(4)活塞环与缸壁发卡、活塞环隙过小。(5)机油变质、压力过低。(6)发动机过热。(7)走合期驾驶员不正确使用。2.5.3故障诊断单缸断火蓝烟消失;拆检故障缸。2.6活塞环故障2.6.1故障现象发动机动力下降;气缸压力不足;从加机油口处冒大量蓝烟;烧机油，机油严重变质;有漏气响。2.6.2故障原因(1)活塞环弹性不足。(2)活塞环与活塞环隙大。(3)活塞环断了。(4)活塞环对口。2.6.3故障诊断单缸断火后，响声减弱为故障缸;手摇曲轴阻力小;测缸压，压力低。采用注机油法再测缸压，缸压瞬间升高;延迟点火时刻，响声减弱。2.7活塞的故障(1)活塞环槽的磨损。(2)活塞裙部磨损。(3)活塞销与销座孔的磨损。(4)活塞的刮伤(或称拉缸)，主要是由于活塞与气缸壁间隙过小，不能形成足够的油膜或气缸表面严重不清洁，存有较大和较多的机械杂质；活塞销与销座孔配合过紧等原因。(5)活塞烧伤，主要是发动机在超负荷条件下或爆燃情况下长时间工作，造成活塞顶或侧面局部或大面积熔化。(6)活塞脱顶，即活塞头部与裙部分离。主要原因是活塞环开口间隙过小，工作中受高温膨胀后在气缸中卡死；活塞环与气缸壁间发生粘结，而活塞在连杆的拖动下运动。2.8曲轴轴颈的磨损2.8.1故障现象主轴颈、连杆轴颈磨损成椭圆形。轴颈的磨损规律见图5；机油压力明显降低；接合离合器，总有短暂颤抖。2.8.2故障原因(1)润滑不好，机油牌号不对。(2)热处理工艺不当。(3)轴颈磨削之前，校正不好，加工时，磨掉淬硬层。(4)曲轴飞轮组动平衡不好。(5)长时间承受大负荷。图5轴颈的磨损规律2.8.3故障诊断长期使用中，机油压力逐渐降低；出现连杆轴瓦响、曲轴主轴瓦响。2.9曲轴裂纹2.9.1故障原因(1)轴颈圆角半径小或圆角淬硬不好造成应力集中。(2)热处理工艺不好。(3)长期在恶劣条件下工作、临界转速下工作，形成共振。2.9.2检查磁力探伤。2.10曲轴弯、扭变形主要原因有：发动机工作不平稳，各轴颈受力不均匀；发动机突然超负荷工作，使曲轴过分受振；发动机经常发生“突爆”燃烧；曲轴轴瓦和连杆轴瓦间隙过大，工作时受到冲击；曲轴轴瓦松紧不一，中心线不在一条直线上；点火时间过早；活塞质量不一致；曲轴端隙过大，运转时前后移动；驾驶时紧急制动；上坡时换挡不及时，利用冲力带动发动机，使曲轴受到较大的扭力。3配气机构常见故障诊断分析3.1气门关闭不严3.1.1故障现象化油器回火；排气管放炮；发动机动力不足；气门响。3.1.2故障显因(1)气门间隙过小。(2)气门弹簧过软、折断。(3)气门烧蚀。(4)气门发卡。(5)气门与气门导管磨损严重。3.1.3故障诊断单缸断火，进气管回火或排气管放炮声消失；测缸压，气缸压力低，注机油后，测缸压仍低。3.2点火正时不对3.2.1故障现象发动机启动困难，同时伴有错火；化油器回火，排气管放炮；动力性下降。3.2.2故障原因(1)正时齿轮被打坏。(2)正时齿带磨损、松旷。(3)正时齿轮轮毂与轮辐脱开。(4)凸轮轴的正时齿轮的键松动或磨损。3.2.3故障诊断重新调整点火正时，若无效，拆检检查。第二篇：《机械故障诊断基础》教学大纲《机械故障诊断基础》教学大纲课程类别：选修课(专业课)适用专业；机械设计制造及其自动化执行学时：24学时一、本课程在培养计划中的作用（一）本课程是一门专业课，研究的内容为机械系统动态信号处理与分析及以上内容在典型机械零部件运行过程中的状态分析与识别。在本课程中，培养学生利用所学知识正确分析与判断典型机械零部件运行过程中的状态的技能，并了解掌握故障诊断知识的更新及发展动向。（二）基本要求、从进行机械故障诊断所必备的基本知识与方法出发，学生学完本课程后应具备下列几方面的知识：（1）机械系统动态信号处理与分析方法（2）转轴组件的振动特性的描述及故障分析方法。（3）滚动轴承的振动特性的描述及故障分析方法。（4）齿轮箱的振动特性的描述及故障分析方法。（5）红外检测技术。（6）润滑油样分析。、本课程实践性很强，所以实验课是达到本课程教学要求和使学生经受工程技术训练必不可少的环节。开设实验应不少于6学时，重点为典型机械零部件运行过程中振动信号的测试与分析，典型故障信号的分析与故障判断。（三）与其它课程的联系在学习本课程之前应具有《机械工程测试技术基础》课程的知识。讲课学时的分配：概述1学时信号分析方法及应用3学时机械故障诊断依据的标准2学时转轴组件的振动特性描述及故障分析2学时滚动轴承的振动特性的描述及故障分析2学时齿轮箱的振动特性的描述及故障分析2学时红外检测技术2学时润滑油样分析2学时实验6学时总讲课学时22学时考试2学时二、课程内容的重点、先进性、实用性和特点本课程属专业课，与前设课程《机械工程测试技术基础》课程衔接紧密，并直接应用于生产实践、科学研究与日常生活有关振动噪声、力、温度等参量的测试及状态判断中。近年来，随着传感技术、电子技术、信号处理与计算机技术的突破性进展，《机械故障诊断基础》课程从理论、方法到应用领域都发生了很大的改变。要求本课程的讲授要知识面广、实践性强，结合新理论、新方法及新的使用领域，使学生了解前沿动态。三、授课大纲概述课程的内容、方法。诊断信息的来源、获取，典型故障示例，学习方法。第一章信号分析方法及应用1、时域分析与频域分析。2、时域与频域的转换。3、时、频域信号中蕴涵的信息分析。第二章机械故障诊断依据的标准1、故障诊断的绝对判断标准2、故障诊断的相对判断标准3、故障诊断的类比判断标准4、几种判断标准的选用及判断实例。第三章转轴组件的振动特性描述及故障分析1、转轴组件的振动机理2、转轴组件的振动原因识别3、现场平衡技术第四章滚动轴承的振动特性的描述及故障分析1、滚动轴承失效的基本形式2、滚动轴承的振动机理3、滚动轴承的振动监测及故障判别第五章齿轮箱的振动特性的描述及故障分析1、齿轮及齿轮箱的失效形式与原因2、齿轮及齿轮箱的振动机理3、齿轮及齿轮箱的故障诊断第六章红外检测技术振动测试1、基本原理2、应用之一—温度监测3、应用之二—无损探测第七章润滑油样分析1、油样分析的原理与步骤2、铁谱分析与光谱分析四、教学实验1、学时数：6学时，开出3个实验。2、内容针对下列内容开设教学实验：（1）振动信号测试与处理：构筑振动信号测试系统并测试，对振动信号进行时域分析与频域分析（2）轴承振动信号测试与故障分析。多组典型故障轴承，测试其运转过程的振动信号并分析比较。（3）利用测振传感器及数采器采集工厂中机床运转振动信号，排除噪声干扰，提取反映机床状态的信号，并理解状态监测的含义。第三篇：机械故障诊断技术与应用读书报告机械故障诊断技术与应用读书报告姓名：前言机械设备运行状态的监测与故障诊断很早就开始了。刚开始人们往往通过听觉、触觉、视觉来对机器的噪声、振动和温度等进行判断，进而来推测设备运行是否正常。当时的机械设备功率普遍较小，通常是单机工作，并且更新换代比较缓慢，人们有大量的时间进行熟悉，探索并且逐渐掌握机器的性能和工作状态。然而到了现代，企业生产已经进入了高速发展阶段，以往的判断模式已经不能够应用于现在的生产模式。现代工业生产的特点是生产系统大型化、连续化、高速化、自动化、系统化和智能化。要求机械设备更新快，在使用过程中安全、连续、可靠、高效、低能等特点，为了达到这些要求，那么我们就需要借助现代技术进行设备的运行状态的监测与诊断。目前可以进行实时采集机械系统运行状态并且对采集到的信息进行分析，进而判断机械系统运行状态的优劣，从而能更好的对设备进行维护和维修，从而达到了提高生产效率、保障安全运行、降低生产成本、节约能源消耗、延长使用寿命的目的。机械设备的状态监测和故障诊断技术是实现这一目的的重要技术手段。机械设备的状态监测和故障诊断就是采集诸如振动、噪声、温度、润滑油、声发射扥等设备相关信号，从而进行分析和处理，得到设备的运行状态。根据设备的部位、类型、严重程度、发展趋势，对出现故障的设备进行维修安排。机械故障诊断技术的发展历程从20XX60年代开始，伴随着科学技术的不断进步和发展，计算机技术、网络技术和信息技术迅速发展和普及，从而使机械设备运行状态的监测和故障诊断技术逐渐形成为一门较为完善的综合性工程学科，并且在全球范围内推广。逐渐成为热门学科。美国是最早开始进行开发设备诊断技术的国家。1967年4月美国海军主持召开美国机械故障预防小组成立大会。并且从此以后美国开始投入大量的人力物力来开发和完善这项技术。在随后的几十年，机械故障诊断技术在美国的航空航天、军事等尖端领域得到了广泛的应用，并一直处于领先地位。英国在20XX70年代初成立了机械健康监测组织与状态监测协会，对故障诊断技术的发展起到了很大的作用。我国对故障诊断技术的研究开始于20XX80年代。1983年初，中国机械工程学会的设备维修学会在南京召开，交流国内外的情况，分析国内设备维修现状以及开展设备诊断技术专题座谈会，提出了积极开发和应用设备诊断技术，强调有关技术的必要性和紧迫性。随后这门技术在我国的冶金、石化、铁路、电力等行业得到了广泛的应用和推广。随着对这一技术的不断深入，我国的信号采集和分析仪器已经接近国际水平。目前，我国各高校科研人员正在故障诊断技术领域寻求突破和创新。开展机械故障诊断的意义在各国工业生产中重点、关键性机械设备的数量越来越多，其中的大多数为大型、自动、连续生产的设备，其在生产中的重要性是不言而喻的，对这些机械设备实施状态监测与故障诊断技术所带来的经济效益和社会效益是巨大的。预防事故，保障人身和设备安全，推动设备维修制度的全面改革，提高经济效益。机械故障诊断技术与应用4.1机械故障的振动诊断4.1.1轴承的故障诊断理论与应用轴承是旋转机械中应用最为广泛地机械零件，也是最易破坏的元件之一。旋转机械的许多故障都与轴承有关，轴承的工作好坏对机械的工作状态有很大的影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，甚至造成设备破坏。轴承在运行过程中由于装配不当、润滑不良、水分和异物入侵、腐蚀和过载等都可能使轴承过早破坏。即使不出现上述情况，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳损伤而不能正常工作。滚动轴承故障的主要失效形式和原因有疲劳剥落、磨损、塑性变形、锈蚀、断裂和胶合等。滑动轴承的故障形式和原因有烧瓦、气蚀、油膜涡动和油膜振荡。轴承在运转时由于各种原因会产生振动，并通过空气传播成为声音，声音中包含着轴承状态信息。但是声音的成分除了包含了反应轴承工作正常与异常振动声外还夹杂着尘埃、其他工作件振动声等，因此轴承的工作声音成分十分复杂。利用滚动轴承的振动信号分析故障诊断的方法可分为简易诊断法和精密诊断法两种。简易诊断是为了初步判断被列为诊断对象的滚动轴承是否出现了故障；精密诊断的目的是要判断在简易诊断中被认为出现了故障的轴承的故障类别及原因。滚动轴承的简易诊断有振幅值诊断法、波形因数诊断法、波峰因数诊断法、概率密度诊断法和峭度系数诊断法。滚动轴承的精密诊断的常用方法有低频信号分析法和中、高频信号绝对值分析法。滑动轴承的诊断方法有时域幅值诊断法、时域波形诊断法、频域诊断法、轴心轨迹诊断法。4.2机械故障的声学诊断4.2.1机械故障的噪声诊断理论与应用振动与噪声是机械设备在运行过程中的一种属性，设备内部的缺陷或故障会引起设备在运行过程中振动和噪声的变化，也就是设备的噪声信号中携带了大量与机械设备内部缺陷和故障的有关信息。因此，噪声监测也就成为对机械设备进行故障诊断的重要手段。噪声监测的原理是当机器的零件或部件开始磨损或者经历某些其他的物理变化时，其声音信号的特征就发生变化。监测这些特征就有可能检测到机械运行状态的变化，精确地指出正在劣化的那些零部件。噪声监测中的主要内容之一就是通过噪声测量与分析确定设备故障的部位和程度。为此，首先必须寻找和估计机器中产生噪声的声源，进而从声源出发，研究其频率组成和各分量的变化情况，从中提取机器运行状态的信息。噪声监测的方法有主观评价和估计法、近场测量法、表面振速测量法、频谱分析法和声强法。4.2.2机械故障的超声诊断理论与应用超声波用于机械设备故障诊断领域，主要是利用材料本身或内部缺陷对超声波传播的影响，来检测判断结构内部或表面缺陷的大小、形状以及分布情况。在一些机器运行中能对材料或结构的微观形变、开裂以及裂纹的发生和发展进行状态监测。它的应用极为广泛，且发展迅速。超声波的检测方法按原理分类有脉冲反射法，其中脉冲反射法包括缺陷回波法、低波高度法和次多底波法。此外还有穿透法和共振法。按波形分可以分为纵波法、横波法、表面波法、板波法和爬波法。4.3机械故障的智能诊断4.3.1基于专家系统的故障诊断故障诊断专家系统是将人类在故障诊断方面的多位专家具有的知识、经验、推理、技能综合后编制成的大型计算机程序，它可以利用计算机系统帮助人们分析解决只能用语言描述、思维推理的复杂问题，扩展计算机系统原有的工作范围，使计算机系统有了思维能力，能够与决策者进行对话，并应用推理方式提供决策建议。4.3.2基于模糊逻辑的故障诊断在许多情况下机器或系统都运行在一个模糊环境中，运行中各种状况和参数都互相影响，难以用精确数学方法进行描述。模糊故障诊断就是一种基于知识的诊断系统，因为在诊断过程中对模糊症状、模糊现象等的描述要借助于经验的操作者或专家的直觉经验、知识等。模糊故障诊断系统的诊断过程，从对模糊信息的获取，到利用模糊信息进行模糊推理到最后做出诊断，就如同医生根据病人的模糊症状进行准确诊断一样。机械故障诊断技术的发展趋势随着现代科学技术的发展，特别是信息技术、计算机技术、传感器技术等多种新技术的出现，数据采集、信号处理和分析手段日臻完善，从无法和难以解决的故障诊断问题变得可能和容易起来。设备故障诊断技术正在变成计算机、控制、通信和人工智能的集成技术。近半年来故障诊断技术呈现的发展趋势有诊断对象的多样化、诊断技术多元化、故障诊断实时化、诊断监控一体化、诊断方法智能化、监测诊断系统网络化、诊断系统可扩展化、诊断信息数据库化、诊断技术产业化和机械设备诊断技术工程化。现代机械故障诊断技术正在成为信息、监控、通信、计算机和人工智能等集成技术，并逐渐发展成为一个多学科交叉的新学科。参考文献[1]邓小文.旋转机械几种典型故障的诊断方法及软件实现[D].西北工业大学,1999.[2]荆建平.旋转机械故障诊断与寿命维护技术若干关键问题研究[D].上海交通大学,20XX.[3]李晓虎.旋转机械状态监测与信号分析系统的复用研究[D].东南大学,20XX.[4]黄磊.基于Internet的旋转机械设备远程故障诊断技术研究[D].华南理工大学,20XX.[5]徐敏,等.设备故障诊断手册—机械设备状态监测和故障诊断[M].西安交通大学出版社,1998.[6]何树波.基于隐Markov模型的旋转机械故障诊断系统的研究[D].浙江大学,20XX.[7]刘颖峰.旋转机械分布式监诊系统状态监测与数据管理的研究[D].浙江大学,20XX.[8]钟秉林,黄仁.机械故障诊断学[M].机械工业出版社,1997.[9]崔彦平,傅其凤,等.机械设备故障诊断发展历程及展望[J].河北工业技术,20XX,4.[10]姚桂艳,孙丽媛.机械故障诊断技术的研究现状及发展趋势[J].河北理工学院学报,20XX,13.[11]张冰凌,许英姿,潘全文.智能故障诊断方法的研究和展望[J].飞机设计,20XX,5第四篇：汽车发动机故障诊断技术教案第六章(第二十～二十一讲)北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第1页总9页第二十讲第六章柴油机电控系统(1/2)【课题】§6-1柴油机电控系统概述§6-2柴油机电控系统的组成及工作原理【课程性质】理论课【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】汽车电路识别【教学目的与要求】掌握柴油机的三代电控燃油喷射系统的划分方法掌握柴油机电控系统是如何实现喷油过程【教学重点】柴油机电控系统喷油过程【教学难点】三代柴油电控燃油喷射系统的工作原理。【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟电动燃油泵的结构及工作原理40钟电动燃油泵控制电路的检修40分钟小结与答疑5分钟【作业】如何检查燃油系统的油压？【教学过程】§6-1柴油机电控系统概述一、柴油机电控技术的发展柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统）改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第2页总9页行“时间－压力控制”或“压力控制”。特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。二、柴油机电控燃油喷射系统的优点1、改善低温起动性。2、降低氮氧化物和烟度的排放。3、提高发动机运转稳定性。4、提高发动机的动力性和经济性。5、控制涡轮增压。6、适应性广。三、柴油机电控系统的功能1、燃油喷射控制（1）供（喷）油量控制（2）供（喷）油正时控制（3）供（喷）油速率和供（喷）油规律的控制（4）喷油压力的控制（5）柴油机低油压保护（6）增压器工作保护2、怠速控制（1）怠速转速的控制（2）各缸均匀性的控制3、进气控制（1）进气节流控制（2）可变进气涡流控制（3）可变配气正时控制4、增压控制5、排放控制6、起动控制7、巡航控制8、故障自诊断和失效保护北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第3页总9页9、柴油机与自动变速器的综合控制§6-2柴油机电控系统的组成及工作原理一、柴油机电控燃油喷射系统的组成柴油机电控燃油喷射系统除了控制喷油量外，对喷油正时和喷油的压力都有很高的要求。（柴油机电控燃油喷射系统的喷油压力较高约为19.6MPa）各种柴油电控系统的区别在于控制功能、传感器的数量和类型、执行元件的类型、ＥＣＵ控制软件、主要电控元件的结构原理和安装位置，但基本组成与其他电子控制系统一致，也是由传感器、ＥＣＵ、执行元件三部分组成。1、传感器（1）加速踏板位置传感器（2）反馈信号传感器（3）燃油温度传感器（4）其他传感器和信号开关2、柴油机控制ＥＣＵ根据各传感器输入信号和内存程序，计算出供（喷）油量和供（喷）油开始时刻，并向执行元件发出执令信号。3、执行元件执行ＥＣＵ的指令，调节柴油机的供（喷）油量和供（喷）油正时。二、位置控制方式第一代柴油机电控燃油喷射系统主要以电控直列柱塞泵或电控转子分配泵为特征。1、直列柱塞泵的供油量控制“位置控制”的直列柱塞泵供油量控制装置一般采用占空比控制型电磁阀（简称占空比电磁阀）式或直流电动机式电子调速器。2、转子分配泵的供油量控制“位置控制”的转子分配泵供油量控制装置，一般采用转子式或占空比电磁阀式电子调速器。第一代位置控制系统位置控制系统不仅保留了传统的泵－管－嘴系统，还保留了原喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽等控制油量的机械传动机构，只是对齿条或者滑套的运动位置予以电子控制。日本Denso公司的ECD－V1，德国Bosch公司的EDC和日本Zexel公司的COVEC等都属于位置控制的电控分配泵系统。日本Zexel公司的COPEC，德国Bosch公司的EDR系统和美国Caterpillar公司的PEEC系统等都属于位置控制的电控直列泵系统。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第4页总9页三、时间控制方式供油量的“位置控制”特点是用模拟量来控制执行元件工作，通过对喷油泵油量控制机构的定位来得到所需的供油量。不论采用何种类型的电子调速器，总是需要由部分机械装置来完成对喷油泵供油量的调节，也会降低控制精度和响应速度。所以继供油量“位置控制”之后出现了“时间控制”。1、转子分配泵的供油量控制在回油通道中安装一个有ＥＣＵ控制的高速电磁阀来控制回油通道的开闭，也就实现供油量的“时间控制”。“时间控制”的转子分配泵取消了油量控制滑套和泵油柱塞上的回油槽（或孔）。2、Ｐ－Ｔ喷油器的供油量控制取消了原Ｐ－Ｔ燃油系统中结构复杂的调速器和喷油器中的计量装置，使燃油供给系统大为简化。高速电磁阀关闭的时刻即是喷油开始时刻，高速电磁阀关闭的持续时间决定了喷油量。第二代时间控制系统时间控制系统是用高速强力电磁阀直接控制高压燃油，一般情况下，电磁阀关闭，开始喷油；电磁阀打开，喷油结束。喷油始点取决于电磁阀关闭时刻，喷油量取决于电磁阀关闭的持续时间。传统喷油泵中的齿条、滑套、柱塞上的斜槽和提前期等全部取消，对喷射定时和喷射油量控制的自由度更大。日本Zexel公司的Model-1电控分配泵，美国Detroit公司的DDEC电控泵喷嘴、德国Bosch公司的EUP13电控单体泵都属于时间控制系统。我国专家欧阳明高和丹麦Sorenson研制的“泵－管－阀－嘴（Pump/Pipe/Valve/Injector－PPVI）”电控燃油喷射系统也属于第二代电控喷射系统。四、时间－压力控制方式第二代柴油机电控燃油喷射系统中最典型的是电控共轨式燃油喷射系统。在电控共轨式燃油喷射系统中，对喷油量的控制采用“时间－压力控制”或“压力控制”，用得最多的是“时间－压力控制”方式。在该系统中，ＥＣＵ控制供油压力调节阀使喷油器的喷油压差保持不变，再通过控制三通电磁阀工作实现喷油量和喷油正时的控制。电磁阀通电开始时刻决定了喷油的开始时刻，其通电时间决定喷油量。五、压力控制方式在后期开发的柴油机电控共轨式燃油喷射系统中，为降低对供油压力的要求，喷油量的控制采用控制喷油压力的方法实现，即喷油量的“压力控制”方式。喷油器喷孔尺寸一定，喷油时间一定，控制喷油压力即可控制喷油量；而在增压活塞和柱塞尺寸北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第5页总9页一定时，喷油压力（即增压压力）取决于共轨中的油压，共轨中的油压是由ＥＣＵ根据各种传感器信号通过燃油压力调节阀来控制的，所以将此种喷油量控制方式称为“压力控制”方式。在系统中，ＥＣＵ根据实际的共轨压力信号对共轨压力进行闭环控制。第三代共轨电控喷射系统共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。高压共轨系统被世界内燃机行业公认为20XX三大突破之一，将成为21世纪柴油机燃油系统的主流。德国Bosch公司、日本Denso公司和英国Lucas公司都研制出了电控高压共轨系统，并开始小批量向市场供货。德国戴姆勒·奔驰公司利用Bosch公司的技术首先在世界范围内推出了采用新型高压共轨燃油喷射系统的4气门直喷式柴油机，并用于A、C级轿车上。日本Hino公司利用Denso公司的技术在新型K13C型柴油发动机和J系列柴油发动机上均采用了高压共轨系统，日本Mitsubishi公司也利用Denso公司的技术在重型柴油发动机上应用了高压共轨系统。第三代共轨电控喷射系统基本特点：高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来，并消除燃油中的压力波动，然后再输送给每个喷油器，通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。其主要特点可以概括如下：1、共轨腔内的高压直接用于喷射，可以省去喷油器内的增压机构；而且共轨腔内是持续高压，高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。2、通过高压油泵上的压力调节电磁阀，可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨腔内的油压进行灵活调节，尤其优化了发动机的低速性能。3、通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时，喷射油量以及喷射速率，还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。第三代共轨电控喷射系统——典型系统高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。第三代共轨电控喷射系统——喷射系统预喷射在主喷射之前，将小部分燃油喷入气缸，在缸内发生预混合或者部分燃烧，缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降，发动机工作比较缓和，同时缸内温度降低使得NOX排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性，改善高压共轨系统的冷起动性能。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第6页总9页主喷射初期降低喷射速率，也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率，可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期，使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完成，提高输出功率，减少燃油消耗，降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油，降低烟度和碳氢排放。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第7页总9页第二十一讲第六章柴油机电控系统(2/2)【课题】§6-3典型柴油机电控系统的结构及工作原理【课程性质】理论课【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】EFI系统的工作原理【教学目的与要求】掌握电动燃油的结构及工作原理掌握电动燃油泵控制电路的检修【教学重点】电动燃油泵的结构和工作原理【教学难点】电动燃油泵控制电路的检修【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟电动燃油泵的结构及工作原理40钟电动燃油泵控制电路的检修40分钟小结与答疑5分钟【作业】柴油机电控系统由哪些部分组成？【教学过程】§6-3典型柴油机电控系统的结构及工作原理传统柴油机供给系统中，都是采用机械离心式或液压式供油提前角自动调节器来控制喷油泵的供油正时，间接实现对喷油器喷油正时的调节。而在柴油机电控燃油喷射系统中，一般都是由ECU根据柴油机转速、负荷等传感器信号对供（喷）油正时进行控制。在第二代柴油机电控燃油喷射系统和部分采用“时间控制”供（喷）油量的第一代柴油机电控燃油喷射系统中，取消了传统的供（喷）油提前角自动调节器，采用由ECU控制的高速电磁阀控制供（喷）油的开始时刻（即正时），并增加供（喷）油正时传感器，实现了供（喷）油正时的闭环控制。一、转子分配泵供油正时电控系统在第一代柴油机电控燃油喷射系统中，转子分配泵供油正时的控制通常是在原供油提前角自动调节器活塞两侧油腔之间增加一条液压通道，并由ECU通过电磁阀控制该液压通道来实现。ECU主要根据柴油机转速和负荷传感器信号确定基本供油提前角，再根据冷却液温度等传感器信号进行修正，并通过电磁阀控制正时活塞左右两侧油腔内的燃油压力差，以改变正时活塞的位置；正时活塞左右移动北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第8页总9页时，通过传动销带动转子分配泵内的滚轮架转动，从而改变喷油泵的供油正时。正时传感器（正时活塞位置传感器）为差动电感式。传感器铁心随正时活塞移动，传感器线圈内产生与活塞位置成正比的电压（自感电动势）信号,ECU根据此传感器信号对喷油泵供油正时进行闭环控制。一、本电装公司ＥＣＤ－Ｖ1系统日本丰田公司柴油轿车最早装用的就是由日本电装公司开发的ECD－V1系统，该系统是在转子分配式喷油泵的基础上，加装电子控制装置而形成的。主要传感器包括：发动机转速传感器、加速踏板位置传感器、滑套位置传感器、正时活塞位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、空档开关、起动开关、空调开关等。ECD—V1系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气节流控制、预热塞控制、自诊断和安全保护功能等。二、本电装公司ＥＣＤ－Ｖ3系统日本电装公司开发的ECD—V3系统也是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的柴油机电控燃油喷射系统。与ECD—V1系统相比，主要是喷油量控制方法不同，ECD—V3系统是通过控制喷油时间来实现对喷油量控制的，即ECU在确定喷油器的喷油开始时刻后，再通过回油控制电磁阀来控制柱塞泵回油的时刻（即停止喷油的时刻），以此来控制喷油量；为控制喷油时间，在转子分配式喷油泵内增设了泵角传感器。泵角传感器采用电磁感应式，向ECU提供喷油泵凸轮轴位置和转角信号。此外，ECD—V3系统装用光电式着火正时传感器，对喷油正时实施反馈控制。发动机转速传感器安装在曲轴上。三、本五十铃公司Ｉ－ＴＥＣ系统五十铃公司Ｉ—TEC（全电子控制式）是在转子分配式喷油泵基础上，增加电子控制装置形成的全电子控制式柴油机电控燃油喷射系统。该系统的主要特点是：具有巡航控制功能，设有燃油温度传感器，不对喷油正时进行反馈控制。此外，加速踏板位置传感器采用差动电感式；进气节流（节气门）不受ECU控制。四、直列柱塞泵电控系统装用直流电动机式电子调速器的直列柱塞泵电控系统，用电子调速器取代原有的机械调速器，以实现对喷油量的控制；用正时控制器取代原有的机构离心式供油提前角自动调节器，来对喷油正时进行控制；并设有油量调节拉杆（或齿条）位置传感器和正时传感器，对喷油量和喷油正时的控制均采用闭环控制方式。五、美国CaterPillar公司HEUI系统该系统具有共轨式柴油机电控燃油喷射系统的基本组成和结构，属第二代电控共轨式燃油喷射系北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第9页总9页统。该系统的控制功能包括：燃油喷射控制、进气控制、起动控制、故障自诊断、失效保护和应急备用，同时还具有与其他控制系统进行数据传输的功能。HEUI系统的喷油量控制采用了“压力控制”方式，通过由传感器、ECU和执行元件等组成的控制系统，对循环喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行控制。六、日本电装公司ＥＣＤ－Ｕ２系统该系统主要用于载重汽车装用的柴油机上，日本日野汽车公司、三菱汽车公司和日产汽车公司生产的载重汽车柴油机多数采用ECD－Ｕ２系统。该系统具有共轨式喷油系统的基本组成和结构，属于第二代柴油机电控燃油喷射系统，ECD－Ｕ２系统的组成，由各种传感器、ECU、燃油压力控制阀和三通电磁阀等组成的控制系统，对喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油压力进行“时间压力控制”。第五篇：汽车发动机故障诊断技术教案第四章(第十四～十七讲)北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第1页总18页第十四讲第四章汽油机辅助控制系统(1/4)【课题】§4-1汽油机排放控制系统及检修(1/2)【课程性质】理论课与实验课相结合【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】点火系统电器元件的故障诊断及维修【教学目的与要求】掌握排放控制系统电路的检修了解排放控制系统工作原理【教学重点】排放控制系统电路的检修【教学难点】排放控制系统工作原理【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟三元催化转换器的结构与检修40分钟氧传感器与闭环控制40分钟小结与答疑5分钟【作业】如何检修氧传感器和活性碳罐？【教学内容】§4-1汽油机排放控制系统及维修(1/2)一、三元催化转换器与空燃比反馈控制系统1．三元催化转换器的功能利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。2．三元催化转换器的构造三元催化剂一般为铂（或钯）与铑的混合物。3．影响三元催化转换器转换效率的因素影响最大的是混合气的浓度和排气温度。只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效率将明显下降。4．氧传感器北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第2页总18页（1）氧化锆氧传感器在敏感元件氧化锆的内外表面覆盖一层铂，外侧与大气相同。在400℃以上的高温时，若氧化锆内外表面处的气体中的氧的浓度有很大差别，在铂电极之间将会产生电压。当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间产生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）。在理论空燃比附近，氧传感器输出电压信号值有一个突变，如下图。（2）氧化钛氧传感器主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。氧化锆氧传感器及其输出特性a）结构b）输出特性1—法兰2—铂电极3—氧化锆管4—铂电极5—加热器6—涂层7—废气8—套管9—大气当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压信号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。（3）氧传感器控制电路日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第3页总18页氧传感器控制电路闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向ECU输入的高电压信号（0.75～0.9V）。此时ECU减小喷油量，空燃比增大。当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出电压信号将突变下降至0.1V左右，ECU立即控制增加喷油量，空燃比减小。如此反复，就能将空燃比精确地控制在理论空燃比附近一个极小的范围内。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第4页总18页第十五讲第四章汽油机辅助控制系统(2/4)【课题】§4-1汽油机排放控制系统及检修(2/2)【课程性质】理论课与实验课相结合【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】点火系统电器元件的故障诊断及维修【教学目的与要求】掌握排放控制系统电路的检修了解排放控制系统工作原理【教学重点】排放控制系统电路的检修【教学难点】排放控制系统工作原理【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟废气再循环的结构与检修40分钟燃油蒸气排放控制系统40分钟小结与答疑5分钟【作业】如何检修氧传感器和活性碳罐？【教学内容】§4-1汽油机排放控制系统及维修(2/2)二、废气在循环控制系统（EGR）1．EGR控制系统功能将适当的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NOx的排放量。种类：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。2．开环控制EGR系统如图，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第5页总18页开环控制EGR系统原理：EGR阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。EGR电磁阀安装在通向EGR真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等信号来控制电磁阀的通电或断电。ECU不给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环；ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR阀关闭，停止废气在循环。EGR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×100℅3．闭环控制EGR系统闭环控制EGR系统，检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。与开环相比只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制原理，EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电信号送给ECU，ECU根据此反馈信号修正EGR电磁阀的开度，使EGR率保持在最佳值。4．EGR控制系统的检修（1）一般检查：拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时相同，若转速提高到2500r/min左右，拆下真空软管，发动机转速有明显提高。（2）EGR电磁阀的检查：冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω。电磁阀不通电时，从进气管侧吹入空气应畅通，从滤网处吹应不通；接上蓄电池电压时，应相反。（3）EGR阀的检查：如图，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15KPa的真空度，EGR阀应能开启，不施加真空度，EGR阀应能完全关闭。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第6页总18页EGR阀的检查三、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统1．EVAP控制系统功能收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排出大气而防止造成污染。同时，根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸气量。2．EVAP控制系统的组成与工作原理如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。EVAP控制系统发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。在部分电控EVAP控制系统中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中。如图韩国现代轿车装用的电控EVAP控制系统。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第7页总18页韩国现代轿车EVAP系统3．EVAP控制系统的检测（1）一般维护：检查管路有无破损或漏气，碳罐壳体有无裂纹，每行驶20XX0㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心。（2）真空控制阀的检查：拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应畅通，不施加真空度时，吹入空气则不通。（3）电磁阀的检查：拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定的真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放。测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第8页总18页第十六讲第四章汽油机辅助控制系统(3/4)【课题】§4-2汽油机进气控制系统及检修【课程性质】理论课与实验课相结合【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】汽油机排放控制系统及检修【教学目的与要求】掌握汽油机进气控制系统的检修了解汽油机进气电控系统的工作原理【教学重点】汽油机进气控制系统的检修【教学难点】汽油机进气电控系统的工作原理【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟汽油机进气控制系统的检修40分钟汽油机进气电控系统的工作原理40分钟小结与答疑5分钟【作业】如何检修可变气门正时和升程？【教学内容】§4-2汽油机进气控制系统及维修一、谐波增压控制系统（ACIS）谐波增压控制系统是利用进气流惯性产生的压力波提高进气效率。1．压力波的产生当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体被压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。2．压力波的利用方法一般而言，进气管长度长时，压力波长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率增大。3．波长可变的谐波进气增压控制系统北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第9页总18页丰田皇冠车型2JZ—GE发动机采用在进气管增设一个大容量的空气室和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压效果。系统工作原理如图，ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压效果。ACIS系统工作原理1—喷油器2—过气道3—空气滤清器4—过气室5—涡流控制气门6—进气控制阀7—节气门8—真空驱动器维修时检查空气真空电磁阀的电阻为38.5～44.5Ω。二、动力阀控制系统功用：根据发动机不同的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力性能。工作原理：受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小。发动机小负荷运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不能进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率。当发动机负荷增大时，ECU根据转速、温度、空气流量信号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率。维修时主要检查真空罐、真空气室、和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无短路或断路。三、可变配气相位控制系统（VTEC）1．对配气相位的要求要求配气相位随着发动机转速的变化，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第10页总18页2．VTEC机构的组成同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次摇臂驱动次进气门，中间摇臂在主次之间，不与任何气门直接接触。VTEC配气机构与普通配气机构相比较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，结构复杂。3．VTEC机构的工作原理功能：根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。工作原理：发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量关闭。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴驱动。当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。4．VTEC系统电路5．VTEC系统的检测发动机不工作时，拆下气门室罩，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。在使用中，本田车系若有故障21，说明VTEC电磁阀或电路有故障，按以下进行检查：①清除故障码，在重新调取故障码。②关闭点火开关，拆开VTEC电磁阀线束，测电磁阀线圈电阻应为14～30Ω。③检查VTEC电磁阀与电脑之间的接线。④起动发动机，当工作温度正常时，检查发动机转速分别为1000r/min、20XXr/min和4000r/min时的机油压力。⑤用换件法检查电脑是否有故障。四、巡航控制系统及电控节气门系统（一）巡航控制系统1．巡航控制系统的功能（1）匀速控制功能北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第11页总18页（2）巡航控制车速设定功能（3）滑行功能（4）加速功能（5）恢复功能（6）车速下限控制功能（7）车速上限控制功能（8）手动解除功能（9）自动解除功能（10）自动变速器控制功能（11）快速修正巡航控制车速功能（12）自诊断功能2．巡航控制系统的组成主要由操纵开关、安全开关、传感器、巡航控制ECU和执行元件组成。3．电动机式巡航控制执行元件主要执行元件有电动机、电磁离合器、位置传感器和安全开关。4．气动膜片式巡航控制执行元件主要有真空输送阀、真空输送电磁阀、真空释放阀、膜片气室和膜片拉杆等组成。5．巡航控制使用注意事项（1）在天气恶劣条件下不要使用。（2）在解除巡航控制模式后，应关闭巡航控制系统的控制开关。（3）在坡道较大或较多的道路上行驶时不要使用。（4）若巡航指示灯闪亮时，说明有故障，请勿使用。（5）ECU是巡航控制系统的中枢，对电磁环境、湿度及机械振动有较高的要求。6．巡航控制系统的使用方法（1）设定巡航速度（2）解除巡航控制模式（3）提高巡航控制车速（4）降低巡航控制车速7．巡航控制系统的检修系统工作时，如果ECU在预定的时间内收不到车速信号，或由于操纵开关或执行元件故障而自动解除巡航控制模式，系统指示灯闪烁5次，说明巡航控制系统有故障。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第12页总18页（二）电控节气门系统1．电控节气门系统的功能（1）非线性控制（2）怠速控制（3）减小换档冲击控制（4）驱动力控制（TRC）（5）稳定性控制（VSC）（6）巡航控制2．电控节气门系统结构与工作原理结构如图所示，为LS400轿车节气门电控系统。电控节气门系统1—电磁离合器2—加速踏板位置传感器3—节气门控制杆2—4—节气门5—节气门位置传感器6—节气门控制电动机工作原理如图所示，发动机ECU根据各传感器输入信号确定最佳的节气门开度，并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改变节气门开度。3．电控节气门系统的检测发生故障时，系统自动停止工作，指示灯“CHECKENGING”亮，调取故障码，并按故障提示诊断和排除故障。五、废气涡轮增压控制（一）增压控制系统功能根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的。北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第13页总18页（二）废气涡轮增压原理当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，受ECU控制的释压电磁阀的搭铁回路断开，释压电磁阀关闭。此时涡轮增压器出口引入的压力空气，经释压阀进入驱动空气室，克服气室弹簧的压力推动切换阀将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。当ECU检测到的进气压力高于0.098MPa时，ECU将释压电磁阀的搭铁回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动器室的压力空气被切断，在气室弹簧弹力的作用下，驱动切换阀，关闭进入涡轮室的通道，同时将排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直接排出，增压器停止工作，进气压力下降，只到进气压力降至规定的压力时，ECU又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作。废气涡轮增压原理图北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第14页总18页第十七讲第四章汽油机辅助控制系统(4/4)【课题】§4-3故障自诊断系统、§4-4失效保护和备用系统【课程性质】理论课与实验课相结合【授课对象】汽车检测与维修专业【巩固上讲内容】汽油机进气控制系统及检修【教学目的与要求】掌握故障码的读取与清除和失效保护功能了解故障自诊断功能的工作原理【教学重点】故障码的读取与清除【教学难点】故障自诊断功能的工作原理【授课方法】讲授法、多媒体教学法、现场教学法【课时分布】巩固上讲内容5分钟故障自诊断功能的工作原理40钟故障码的读取与清除和失效保护功能40分钟小结与答疑5分钟【作业】如何读取丰田车系的故障码？【教学内容】§4-3故障自诊断功能一、故障自诊断系统的功能1．通过自诊断测试判断电控系有无故障，有故障时，指示灯发出警报，并将故障码存储。2．在维修时，通过一定操作程序可将故障码调出，进行有针对性的检查。3．当传感器或其电路发生故障时，自动起动失效保护功能。4．当发生故障导致车辆无法行驶时，自动起动应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。二、自诊断系统工作原理1、传感器的故障自诊断系统正常工作进，传感器输送给ECU的各种信号的电平都是在规定范围内变化，当某一电路出现超出规定范围的信号，或ECU在一段时间里收不到某一传感器的输入信号，或输入信号在一段时间内不发生变化时，故障自诊断功能就判定为该电路信号出现故障。如水温传感器（THW）正北京城市学院《发动机电控技术》教学教案第15页总18页常工作时，其输出电压信号在0.1~4.8V范围内变化。如果水温传感器输出电压低于0.1V（相当于水温高于139℃）或高于4.8V（相当于水温低于-50℃）时，ECU即判断为故障信号，并将设定的故障并存入存储器内.发动机工作中，如果偶然出现一次不正常信号，ECU自诊断不会判断为故障。只有当不正常信号持续一定时间或多次出现时，ECU才能判定为故障。如发动机转速在1000r/min时，转速信号（Ne信号）丢失3～4个脉冲信号，ECU不会判定为转速信号故障，“检查发动机”警示灯也不会亮，转速信号的故障码也不会存入存储器内。2、执行器的故障自诊断对执行器的故障进行诊断，一般需增加专用电路来监测。丰田汽车电子控制点火系统中点火器（有的车型将点火器与ECU做成一件）的故障自诊断电路中，其中IGT为点火信号，IGF为点火监控信号。当点火电路中控制点火线圈一次线圈通断的功率三极管不能正常工作时，点火监控电路就不能得到功率三极管正常工作（不断地交替导通和截止）的信号，它就不能把点火监控信号IGF反馈给ECU。ECU只要收不到该反馈信号，就判定点火系统发生故障。与此同时，ECU立即切断喷油脉冲信号，使喷油器停止喷射燃油。如果由于某种原因，偶尔出现一次不正常信号，如上所述，ECU并不会判定为故障。一般，需点火器6次没有点火监控信号反馈给ECU，才判定点火系统发生故障。3、配线电路的故障自诊断故障信号的出现不只是与传感器或执行本身发生故障有关，而且还与相应的配线电路故障有关。当水温传感器与ECU间的配线开路时，其输出的电压信号就会高于4.8V，ECU也会判定为水温传感器故障。同理，当水温传感器与ECU之间的配线短路搭铁时，其输出的电压信号就会低于0.1V，ECU也会判定为水温传感器发生故障。三、自诊断形式1）连续诊断方式。在车辆正常运行工况，ECU自动地、连续地执行此方式的自诊断流程。2）KOEO方式（KeyOn，Engineoff），即打开点火开关，但不起发动机的方式。此时，ECU需要由电控系统的诊断接口收到相应的命令后才会进入此方式的自诊断流程。3）ER方式（EngineRu