长安蓝鲸发动机电子控制系统的使用维护与常见故障排除

长安蓝鲸发动机电子控制系统的使用维护与常见故障排除PAGEPAGE7毕业论文题目：长安蓝鲸发动机电子控制系统的使用维护与常见故障排除目录摘要 2前言 31蓝鲸发动机与广义发动机差异及提升方面简介 41.1蓝鲸NE动力平台 41.1.1蓝鲸NE动力平台总述 41.1.2蓝鲸NE动力平台性能 41.2NE15TG-AA特点 51.2.1同级唯一双出口集成排气歧管+双涡管电控涡轮增压，实现同级最强低端扭矩 51.2.2Smartphaser+外置高效水冷中冷，实现同级最强动力 61.2.3独有的“AGILE敏捷”高效超净燃烧系统，实现单级催化满足国6b 61.2.4智能润滑系统，实现超低摩擦，达成油耗优秀水平 71.2.5扭矩密度、横向尺寸全球领先，全面拥抱电气化 81.2.6先进NVH技术，实现怠速深海级静音 82发动机管理系统解析 92.1发动机基本工作原理： 92.2电控系统零部件介绍 92.2.1电喷传感器简介 92.3电子控制单元 132.4执行器 142.4.1电磁喷油器 142.4.2怠速步进电机 152.4.3点火线圈 152.4.4电子燃油泵 152.4.5碳罐控制阀 163汽车启动五大条件及案例分析 173.1电源分配系统 173.1.1蓄电池使用要求及故障简叛 183.1.2发电机使用要求及故障简叛 193.2启动系统 203.2.1汽车启动系统故障诊断 203.2.2汽车启动系统故障修理措施 213.3高压火 223.3.1高压火工作逻辑及检测方法 223.3.2单一示例：火花塞点火放电过程及击穿电压影响因素研究 233.3.2.1试验设备与方案 243.3.3点火击穿电压的主要影响因素 273.4燃油系统 283.4.1燃油系统检测 283.4.2点火正时判断 283.4.3关于喷油策略对排放的影响分析 293.5进气系统 323.5.1进气系统故障种类 323.5.2进气系统单一故障--排气门断裂失效的原因分析和解决方案 32结论 39参考文献 40致谢 41摘要通过本课题就长安汽车蓝鲸电控发动机工作原理、故障分析及维修，进行系统性硬件、软件故障分析、总结，重点对电控单元结构及故障、发动机本体及变速器关重故障进行维修方案总结。关键词：蓝鲸NE动力平台、汽车启动五大要素。前言缸内直喷汽油机以其高效率和良好的瞬态响应特性较传统汽油机有明显的优势，在维持发动机良好动力性的基础上能够提高燃油经济型，逐渐成为汽油机节能的途径之一。汽车电控发动机，是装有电脑、传感器、执行器的智能控制发动机。他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。蓝鲸NE动力平台，是长安汽车集全球资源，基于领先的模块化顶层设计，历时4年打造的面向下一代排放、油耗法规标准的全新动力平台，全系兼容48V、HEV/PHEV、REEV设计，平台实现三、四缸机共线生产设计兼容1.0-1.8L排量，通用化率高达98%，产线自动化率、智能化率达国际先进水平，蓝鲸NE融汇一系列Cutting-edgeTechnology——全球首发的SmartPhaser+中国首发的全可变排量机油泵+350bar高压直喷+可控PCJ+0W-20低粘度机油+双涡管电控涡轮增压，使NE动力全系采用单级催化（不加GPF）满足国6b排放标准。如此先进的电控发动机，也带来了如硬件磨损、电路通讯、软件故障等影响客户满意度的问题，顾通过累计问题分析，解决此品牌发动机故障维修难点。综上所述，本课题的研究是很有必要的，具有重要的理论及应用价值。本课题将建立一套蓝鲸发动机检验与维修的理论方法体系，为此类平台的设计与应用奠定了的理论基础，具有理论意义与创新性。1蓝鲸发动机与广义发动机差异及提升方面简介1.1蓝鲸NE平台1.1.1蓝鲸NE平台总述蓝鲸NE平台，是长安汽车集众多资源，基于模块化顶层设计，历时4年打造的面向下一代的排放、油耗法规标准的全新动力平台，全系兼容48V、HEV/PHEV、REEV设计，平台实现三缸和四缸机共线生产设计兼容1.0-1.8L排量，通用化率高达98%，产线自动化率、智能化率达国际先进水平蓝鲸NE融汇一系列Cutting-edgeTechnology——全球首发的SmartPhaser+中国首发的全可变排量机油泵+350bar高压直喷+可控PCJ+0W-20低粘度机油+双涡管电控涡轮增压，使NE动力全系采用单级催化（不加GPF）满足国6b排放标准。1.1.2蓝鲸NE动力平台性能劲：最大功率132KW相较于其他平台提升38.94%~3.12%区间、最大扭矩300N.m@1250~3500r/min遥遥领先与其他平台。净：最高热效率40%；全系国6b；极致轴向长度，兼容全构型电气化方案。静：整机怠速声压级60.8dB(A)；世界最安静发动机之一。1.2NE15TG-AA特点1.2.1同级唯一双出口集成排气歧管+双涡管电控涡轮增压，实现同级最强低端扭矩NE15TG采用同排量级别唯一的双出口集成排气歧管（IntegratedExhaustManifold,IEM），有效降低发动机排气干涉，增强排气脉冲，提升动力输出；同时IEM四周环绕的冷却水套，有效提升暖机速度及热机排气温度，提升燃烧效率。采用双涡管电控涡轮增压（Twin-scrollE-wastegateTC），有效降低涡轮迟滞，使NE15TG在1250r/min即可达到峰值扭矩，实现低端扭矩同级最强，秒杀国际豪华/一流品牌相应产品（优于宝马、本田、福特、现代、吉利、长城）。1.2.2Smartphaser+外置高效水冷中冷，实现同级最强动力NE15TG采用舍弗勒智能凸轮调相系统Smartphaser，可实现更快的调节响应速度，相比普通产品，相位响应速度提升175%，提供快速得动力响应采用外置式高效水冷中冷系统，有效降低进气温度及进气系统压降，提升发动机动力；NE15TG达成最大功率132kW，最大扭矩300Nm，领先国内外同排量竞争机型宝马、大众、本田、通用、福特、现代、吉利、长城，，实现同级最强动力。1.2.3独有的“AGILE敏捷”高效超净燃烧系统，实现单级催化满足国6b独创的“AGILE敏捷”（AirGuidedInjection,LowEmission）空气导流式高效超净燃烧系统，350bar高压喷射的雾化燃油与高滚流气道形成的气流运动完美配合，实现缸内混合均匀，快速燃烧（缸内湍动能提升30%，混合均匀度改善8.2%，燃烧速率优于吉利、本田、现代等对标机型）优秀的源头控制（燃烧系统），使NE15TG的PN排放较上一代机型降低50%以上，实现单级催化、无GPF得后处理方案达成国6b排放要求；系统方案复杂度、贵金属用量均为行业标杆。稳态工况PN排放对比稳态工况PN排放对比1.2.4智能润滑系统，实现超低摩擦，达成油耗优秀水平采用全可变排量机油泵，可基于发动机不同负荷工况进行机油压力的精确调控，实现机油按需供给，降低油耗采用可控活塞冷却喷嘴（PCJ），降低暖机过程颗粒物排放及热机大负荷工况活塞热负荷；与润滑油公司共同开发的0W-20低粘度机油，有效降低发动机摩擦，相比传统机油，油耗降低约1.5%；全可变排量机油泵+可控PCJ+0W-20低粘度机油形成的智能润滑系统，实现整机超低摩擦，处于第三方权威检测机构全球数据库优秀水平，使NE15TG发动机2000rpm/2bar油耗处于FEV云图优秀水平，优于同排量本田、长城等对标机。1.2.5扭矩密度、横向尺寸全球领先，全面拥抱电气化NE15TG长度较长安上一代产品短28mm，重量轻14kg，领先国际一流品牌同级产品，达成体积扭矩密度、重量扭矩密度全球领先水平；前所未有的小型、轻量化，确保更复杂系统48V、HEV/PHEV、REEV的无障兼容。1.2.6先进NVH技术，实现怠速深海级静音NE15TG采用静音附件皮带系统，静音链条，双质量飞轮和减振弹簧的双级小刚度设计等，有效降低了整个传动系统的共振、敲击、轰鸣现象，提升发动机的NVH水平；实现NE15TG怠速噪声低至58.9dB(A)，处于同级增压直喷发动机一流水平。2蓝鲸发动机管理系统解析2.1蓝鲸发动机基本工作原理：蓝鲸电控发动机，也继承了传统汽车电控发动机的优点，通过电脑、执行器、传感器来智能控制。通过精确控制空燃比，使燃烧充分，同时通过先进的排放控制系统来优化排气污染。同时，由于蓝鲸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、水温、进气温度、发动机负荷等信号输入电脑，由ECU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，使得蓝鲸发动机在各工况下得到最佳性能。2.2电控系统零部件介绍为蓝鲸发动机配备的电喷控制系统，同样适用经典零部件，同样由三种电子器件组成:传感器、执行器和控制单元。2.2.1电喷传感器简介蓝鲸电喷控制系统中的传感器有：节气门位置传感器、进气温度压力传感器、水温传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、爆震传感器、凸轮轴位置传感等。2.2.1.1曲轴位置传感器(CPS)功能及原理：发动机曲轴位置传感器有霍尔式传感器和磁电式，霍尔式的是3线制，两根形成供电电路，另外还有一根信号线。磁电式的有2线制的也有3线制的，2线制的两根线都是信号线连接ECU，3线制的其中两根都是信号线，另外还有一根是信号屏蔽线。其产品特性为工作温度在零下40到165℃之间，工作间隙在0.25毫米到1.75毫米之间，输出功率在400mV@60RPM，线圈电阻在860Ω±10%，线圈电感在240mH@1kHz。它同样安装于曲轴附近，与曲轴上的58x齿圈协同工作。曲轴转动时，58X的齿顶和齿槽以不同的距离通过传感器，传感器感应到磁阻的变化，这个交变的磁阻，产生交变的输出信号，ECM利用此信号确定曲轴的旋转位置和转速。曲轴传感器坏：就确认不了曲轴的转角了，ECU接收不到曲轴位置传感器的信号，为了保护发动机就不点火、不喷油了，汽车表现出来的征兆就是没有高压电、不喷油、打不着车。2.2.1.2凸轮轴传感器凸轮轴位置传感器是提供曲轴转角基准位置信号。蓝鲸凸轮轴位置传感器沿用经典，通过采集凸轮轴动角度信号，在输入电子控制单元，确定点火时刻和喷油时刻方式工作。凸轮轴传感器坏了会有以下几种故障表现症状：1.发动机不易启动。2.加油很难加起。3.发动机没力。4.油耗增加。5车子发抖。6故障灯亮。7热车时突然熄火等。2.2.1.3凸轮轴传感器功能及原理：

•测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入ECU。提供喷油量的基准信号。将进气歧管压力传感器与进气温度传感器组合在一体，以便于安装使用；

•其功能和分体式产品的相同；

•接线端子：A-压力信号、B-+5V、C-温度信号、D-信号地；

•安装：安装位置以压力测定功能优先。进气压力传感器故障会使发动机电脑的喷油功能失常，出现混合气太浓或太稀、发动机怠速运转不正常或加速不良、发动机运转中进气管回火或排气管冒黑烟等现象。温度传感器出现故障：没有温度信号ECU一般参照20度的进气温度工作，影响不大。2.2.1.4氧传感器蓝鲸发动机沿用传统氧传感器，让电子控制燃油喷射装置的反馈系统实现闭环控制，提高电子控制单元对空燃比的控制精度。它安装在排气气道上，测定废气中的氧气含量、确定汽油与空气是否完全燃烧，以确保三元催化转化器对排气中HC、CO和NOX有最大转化效率。

氧传感器使用敏感材料氧化锆为主材，氧化锆被加热到350°C会激活，氧离子穿过氧化锆元件到达其外部电极-氧化锆元件感应发动机排气中的氧的含量并改变其输出电压值；

氧传感器导线采用特氟隆绝缘，不锈钢成型元件，空气由导线输入；

氧传感器安装在排气门与三元催化器间。其产品特性：工作温度在260~850℃区间，最大过热温度930加热电阻为12Ω。氧传感器向发动机ECU发出反馈信号，发动机根据此信号调节喷油量，把空燃比的范围控制在目标空然比范围内。氧传感器的失效判定：

1、通过诊断仪读出氧传感器的电压值，不启动时，非加热式：电压为450mV；加热式：电压小于200mV。

2、浓-稀的跳变次数太少，铅和锰等重金属及磷和硫中毒或高温损坏。

2.2.1.5水温传感器（ECT）功能及原理：

•监测发动机水温的高低，将信号输入ECU。提供喷油量的补偿量并供仪表指示显示水温。多装在水温较高的气缸盖上。水温传感器常见故障，冷车启动时显示的是热车时的温度信号，ECU得到错误的过浓混合气的信号，只能供给与发动机需求较稀薄的混合气，所有发动机冷车不易启动。2.2.1.6节气门位置传感器（TP）其功能为：通过传感器检测节气门的开度及变化，并将信号输入电子控制总成（ECU）。节气门位置传感器常见故障为导致发动机怠速过高或过低、怠速不稳、怠速易熄火或发动机加速时发动机发抖、加速反应迟滞等，有时也会导致发动机在运转中出现间隙性抖动等现象。

2.2.1.7爆震传感器功能及原理：监测爆震信号，将信号提供给ECU，由ECU来调节点火时间。有单线制、2线制、和3线制。多安装在燃烧室附近的气缸盖上。

2.3电子控制单元电子控制单元简称ECU，其基本功能是给汽车传感器提供电压，接受各种传感器和其他装置输入的信号，并转换成二进制信号；ECU还担负着储存车型特征参数和运算传感器有关数据的信号；同时安装有计算输出指令所需的程序，并根据输入的信号和相关的程序计算输出所需指令数值；然后将输入的信号和输出的指令信号与标准二进制值进行比较，同时存储故障信息，最后向执行单元元器件输出二进制指令，或根据二进制指令输出已储存的信息；并且还具备自我修正功能（学习功能）。在电控发动机中其主要的输入接口是传感器接口，有转速、负荷、温度、压力等。主要用作输出的接口是控制接口，它控制喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等外部执行机构的动作。2.4执行器2.4.1电磁喷油器蓝鲸发动机喷油器使用电磁式。使用传统喷油器，其在不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。当单子控制单元的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。蓝鲸发动机使用多点喷油系统，系统每缸有一个喷油器喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管的缸盖上，并用输油管固定。英文称为multipointinjection.简称为MPI。2.4.2怠速步进电机蓝鲸发动机的怠速步进电机位于电喷系统旁，用作判断通空气通道的开度，用以调节旁通气量最终实现提供发动机转速达到所要求的目标值。其结构原理为激磁线圈构成的定子，永久磁铁构成的转子和把旋转运动转换成直线运动的进给丝杆及阀门等部分组成。它利用系统供给的步进信号进行转换控制，使转子可以正转，也可以反转，从而使阀芯（丝杆）进行伸缩运动以达到调节旁通空气道截面的目的，从而稳定怠速，并达到理想的怠速转速。2.4.3点火线圈经典的点火线圈，在电子控制燃油喷射装置中，通过ECU的点火信号为火花塞提供用于点火的高压电。2.4.4电子燃油泵为蓝鲸发动机提供燃油的泵为箱内式，使用电机驱动的涡轮泵。当泵内油压超过既定值时，燃油顶开单向阀给油路供油。当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。汽油泵体部分主要由两个叶轮、泵壳和泵盖组成。当叶轮旋转时，叶轮叶片把汽油从进油口压向出油口。其特点是供油压力的脉动小，供油系统无需设置减振器，优点为小型化，内置式，轻量化供油管路，大幅降噪。根据其输送率低特性，主要适用于低压且输送量大的供油系统中。2.4.5碳罐控制阀ECU根据发动机的工况，通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。碳罐电磁阀工作在系统电压17V以下，适用温度在65.25℃与110.25℃发动机水温区间；并且配合节气门开度超过1.2%且小于100%。需要发动机已进入闭环工作模式或断油时间已经超过2秒。碳罐电磁阀基本工作模式，需要其开度由ECM根据发动机状态需求的占空比信号来决定。在正常行驶情况下，最大电磁阀开度由闭环气流量确定，高峰值值为100％。设计控制燃油箱燃油蒸汽，蓝鲸EA发动机采用碳罐，控制油箱中的燃油蒸汽在非启动状态时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机正常运转时，依靠进气管中的真空度将燃油吸入发动机中。ECU根据发动机的工况通过碳罐电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的精确控制。蓝鲸发动机通过燃油蒸汽的控制提升排放标准，减少碳氢化合物的制造，同时节约燃料。3汽车启动五大条件及案例分析3.1电源分配系统汽车电源系统用于向汽车用电设备提供低压直流电能，以保证汽车在行驶中和停车时的用电需要。蓄电池和发电机共同构成汽车电源系统。3.1.1蓄电池使用要求及故障简叛为蓝鲸发动机同样配备免维护蓄电池。免维护蓄电池最大特点除几个非常小的通气孔外，其余部分全部密封，除需要保持表面清洁外，不需做其他维护工作。免维护蓄电池要经常保持蓄电池的表面清洁度，防止短路以及电极接线柱腐蚀。还要经常检查蓄电池安装是否牢靠，以及电源线与电极桩的连接是否紧固。并且定期检查测量电量情况特别是极寒极热环境下，关注电量衰减情况。汽车起动时，每次起动时间不要超过5s，两次起动之间的间隔应大于15s。3.1.2发电机使用要求及故障简判蓝鲸使用的发电机是汽车的主要电源，安装在发动机机体上，位于发动机的前端，由曲轴通过皮带带动。其功用是在发动机正常运转时，向所有用电设备（起动机除外）供电，同时给蓄电池充电发电机日常安装及维护：安装发电机时需要与发动机安装牢固。蓄电池的搭铁极性必须与交流发电机相同搭铁极性对接。否则，蓄电池将通过二极管大电流放电，损坏整流二极管。同时发电机的传动皮带松紧度按标准安装。过松会使皮带打滑,造成发电不足;过紧会损坏皮带或轴承。使用过程中发动机熄火后,应及时关闭启动开关,以防蓄电池对发电机磁场线圈作长时间放电,造成磁场线圈或调节器的损坏。发电机工作时,不可以用发电机电枢接线柱搭铁试火的方法来检查是否发电,有损坏发电机和电线束风险。交流发电机和蓄电池之间的导线连接要牢固，当发现交流发电机不发电或充电电流小时，应及时排除故障，否则，容易损坏二极管和电子元件。3.2启动系统汽车启动系统是汽车发动机的重要组成部分，它由启动机、蓄电池、启动继电器、点火开关等部分组成。汽车启动系统的主要作用在于发动机开始点火前，启动机要带动曲轴并使曲轴旋转，以使发动会机正常启动并运转，当然，在发动机正常启动并正常使用后，启动机就要脱离发动机，以免影响发动机的使用和运转。3.2.1汽车启动系统故障诊断3.2.1.1启动机不转或者运转无力。首先，要对蓄电池进行检查。检查蓄电池的方法很简单，可以打开车头的照明灯或者按喇叭来确定蓄电池是否正常，如果灯光和喇叭声都正常的话，就要检查其他零件，不正常则要进一步确认蓄电池是否短路、充电不足以及硫化。其次，要检查线路。首先可以用一把螺丝刀将蓄电池的接线柱同启动机的接线柱进行短接，如果启动机仍然出现上述情况，就说明启动机有可能出现短路或者机械故障了。同时要对启动开关以及电磁开关进行检查，如果在点火后，能够听到“啪”的一声响，则证明这两个开关都能正常运作，如果声音较弱或者没有的话，就证明2个开关之中至少有一个出现问题。再次，要检查启动机。如果将蓄电池的接线柱同启动机的接线柱进行短接后，启动机恢复正常的话，就说明问题是出在继电器或者其他电路上面，但是如果将上述可能的原因都检测并证明不是导致不转或无力的原因后，就要对启动机的内部进行检查了。对启动机的检查可以分为以下部分：第一，要检查转子轴是否变形、转子轴与铜套之间间隙正常与否、在运转中转子转动速度是否均匀等等；第二，要检查整流子的整个外接触面是不是光滑、有没有被污染、是不是绝缘，要检查碳刷压在整流子上面均匀与否、电刷有没有卡滞或者过多磨损等；第三，可以用万用表来找出线圈出现短路或接头虚焊的问题所在。3.2.1.2启动机空转,不能带动发动机的曲轴在开启启动机的开关后，启动机开始高速地旋转，而发动机的曲轴却毫无反应。这种现象就说明启动机前面的部分都没有问题，问题发生在其传动机构上了。首先，要检查电磁开关能否正常拨动拨叉。如果检查电磁开关没有问题的话，那么就有可能是拨叉出现如磨损过度、连接松动等问题；其次，要检查转子轴同支承衬套之间的配合是否有松动的现象，衬套是否过度磨损等等；再次，要分别检查离合器、飞轮和小齿轮的运作状态，如果三者中有出现磨损、损坏等现象，则要对症下药。3.2.1.3启动机转动不停 将启动机的开关关闭之后，启动机仍然转动不停,这种情况下，就要对电磁开关、离合器以及启动机的安装进行检查了，要检查电磁开关的线圈和弹簧是否正常、要检查离合器中间的主动机构和被动机构能否正常脱离、要检查启动机的安装定位是否正常。3.2.2汽车启动系统故障修理措施3.2.2.1启动机不转或运转无力的修理第一，要检查充电系统，排除充不了电或者电流过小的故障，为蓄电池正常充电；如果蓄电池出现短路或硫化，则要更换蓄电池。第二，如果是线路问题，首先要检查导线，必要时更换导线；如果是线路松动，就要清洁并加固接线修柱的接点第三，针对发动机可能存在的诸多障碍，如果问题发生在启动机的开关上，唯一的解决办法就是更换启动机的开关；如果启动机的转子部分出现问题的话，要尽量进行修复，不能修复的就要及时更换，同样，整流子和碳刷也要及时清洁和修复或者更新；针对磁极线圈或电磁线圈出现短路的现象，首先要检查磁场和线路的绕组，发现短路的存在点以后，要对线路的触点进行清理，清理后问题仍然存在的话就应该直接更换线圈。3.2.2.2启动机运转、发动机曲轴不动的修理 首先，如果启动机的电磁开关和拨叉之间的配合出现问题，电磁开关损坏的话，要及时更换电磁开关，而如果是拨叉的连接部分出现松动或过度磨损的话，在对电磁开关和拨杆进行调整后仍然未能解决问题的话，要更换拨叉，排除障碍。其次，如果是因为转子轴和支承衬套的磨损情况较重或运转超限，唯一可行的办法就是以旧换新，更换转子轴或者支承衬套。再次，如果出现问题的离合器能朝2个方向自由转动时，说明离合器已经完全坏死，只能更换离合器，但是如果离合器只能朝一个方向转动，另一个方向会被卡死时，则说明单向离合器的状态良好，对其进行清理和维护后仍然可以正常使用。最后，换有损坏或磨损严重的飞轮，当然如果是因为齿圈过小而导致启动机运转不灵的话，可以在齿圈上加一个防转螺钉或者更换齿圈。3.3高压火3.3.1高压火工作逻辑及检测方法1、拔下缸线距点火线圈5MM起动发动机看是否有蓝白高压火花2、察看曲轴位置传感器、ECU插头是否连接好3、检查发动机仓和台板内的保险是否良好4、检查主继电器是否跳动,测量EF2(15A)是否有电可快速判断主继电器好坏。5、测量转速传感器电阻是否为860Ω±10%6、拔下ECU插头，钥匙开0N档测插头5、20、35脚是否有12V电压7、短接5脚到地测量15、16脚是否有电压注意：检测前首先看防盗是否解除3.3.2单一示例：火花塞点火放电过程及击穿电压影响因素研究火花塞点火击穿是发动机稳定运行的前提和基本保证,近年来,随着低压EGR、稀燃、分层燃烧[1,2,3,4]等新技术的应用，缸内混合气的击穿变得越来越困难，点火击穿所需电压亦随着升高。对于点火系统开发工程师而言，认识点火放电过程，识别点火击穿电压影响因素，并在所有工况下实现点火供给电压与需求电压的精准匹配，保证发动机正常工作变得越来越重要。本文拟在定容燃烧弹上，以标准车用火花塞为研究对象，对火花塞的点火放电过程及点火击穿电压影响因素进行试验和研究，以期找到火花塞点火放电的基本机理及点火击穿电压的影响因素，为发动机点火系统零部件的选型与匹配提供一定的参考。3.3.2.1试验设备与方案3.3.2.1.1试验设备及试验方法 整个的试验测试系统自行搭建，由定容燃烧弹、示波器、信号发生器、直流稳压电源等设备组成，测试原理详见图1。试验时，火花塞跳火所需的高压源由点火线圈来提供，点火线圈工作通过信号发生器产生的0-5V方波来控制，其工作条件：电源电压14VDC，点火驱动信号频率25Hz,充磁时间2ms。点火击穿电压、次级电流等参数使用示波器进行采集、处理，背压通过空压机进行调整。3.3.2.1.2试验方案以标准车用火花塞为研究对象，选取0.7-0.9mm三个火花塞间隙、6-10bar五个背压合计15个工况点进行点火击穿试验，试验方案详见表1。表1试验方案参数名称具体参数备注背景压力6bar、7bar、8bar、9bar、10bar背景温度常温火花塞间隙0.7mm、0.8mm、0.9mm火花塞型号ChampionRER6WYPB3.3.2.2火花塞点火放电基本过程 从试验测试结果来看,火花塞的点火放电是从电容放电到电感放电的一个过程[5]，见图2、图3。 图3示出，在电容放电阶段，火花塞的点火放电大体可分为三个阶段：在OA段，极间电流随火花塞极间电压升高而增加，电流的量级在mA级别。这是由于火花塞所处空间中存在一定数量的自由带电粒子和电子，在直流电场的作用下，电子的定向迁移运动形成了电流，并且随着电场强度的增加，参与迁移的电子越来越多，所形成的电流就会逐渐增大，但空间中的自由电子子数量有限，一定程度后，电流会慢慢饱和。继续升高电压，在AB阶段，电流基本保持在恒定状态，甚至会略微降低一点，此时电流大小与电场强度无关。这是由于电极空间中的除了存在自由带电粒子和电子外，在强电场作用下，气体在一定程度上会被电离，并且火花塞电极本身在电子和带电粒子的碰撞轰击下，也会从电极表面逸出电子，形成表面电离，当火花塞电极表面电离和气体电离所产生的电子的释放与电极对电子的吸收形成平衡时，宏观表现即为火花塞极间电流处于饱和稳定状态，电流不随电压升高而增大（见图3）。若再提升电压,在达到C点后,电流会迅速的上升,放电达到另外一个阶段,即击穿，此时火花塞极间气体完全丧失绝缘能力，火花塞火正负电极导通，击穿时的峰值电压即为点火击穿电压（Vs）,量级在KV级别，击穿的峰值电流最大可达安培（A）级别。这是由于随着电场强度的增加，电离出来的电子会在电场的作用下加速向火花塞阳极运动，此过程中电子会与气体分子发生再次碰撞，产生更多的电子和正、负离子，并且碰撞次数越多，电子数量越多，会像雪崩一样的增值，当电子的密度达到一定程度，电子崩形成后，气体的绝缘能力丧失，最终在火花塞电极间形成放电通道[6,7]。击穿完成后，火花塞极间电压会迅速降低到800-1000V左右，电流则从A级击穿电流回复到mA级且低于200mA，此时点火放电也从电容放电转换到电感放电阶段，由于此阶段的放电能量皆来自于点火线圈次级所储存的电感能量，所以称为电感放电。另外，由于此阶段放电电压几乎维持稳定不变，只是电流会逐渐减小，直至线圈中所储存能量释放完毕，所以也称之为辉光放电阶段[8]（见图2）。 将图3电容放电阶段的电压和电流转化成伏安特性曲线（图4），发现火花塞点火击穿过程的伏安特性曲线与平板电极气体间隙放电的伏安特性曲线基本规律一致[6,7]，从其击穿过程及伏安特性曲线来看，火花塞的点火放电击穿也是气体放电一种，且其放电机理可使用汤逊放电理论来解释，即碰撞电流是火花塞点火放电的本质[6,7,9,10]，放电过程演示图见图5。3.3.3点火击穿电压的主要影响因素3.3.3.1背压对点火击穿电压的影响 图6示出，在火花塞间隙一定的情况下，点火击穿电压随背景压力升高而增大，且基本呈线性关系。这是由于随着背景压力的升高，气体相对密度随之增大，火花塞电极间气体电离难度随之增大；另一方面，由于电子的平均自由行程缩短，电子在每个自由程上从电场获得的动能也相应减少，动能不易积累，使得电离减弱，由此造成了所需击穿电压变大。为验证上述结论在发动机上的适用性，对一台1.4T排量发动机的点火击穿电压进行了实测，结果与上述结论一致，如图7所示，火花塞间隙0.77mm条件下，点火击穿电压随背景压力升高而线性单调增加，对数据进行线性拟合，得到如下经验公式（1）：y=0.5271X+4.9053（1）式中，X为点火时刻缸内背景压力（bar）。3.3.3.2火花塞间隙对点火击穿电压的影响图8示出，火花塞电极间隙对点火击穿电压影响较为明显，间隙越大，点火击穿电压越高。火花塞电极间隙变大后，极间距离增加导致气体分子所在空间电场场强下降，要使气体分子电离，自然需要更高的电压来提供气体分子电离所需电场强度。宏观表现即为火花塞间隙越大,点火击穿所需电压越高。相关的结论的适用性赵校伟[11]、刑志海[12]等人在真实发动机上已有验证，此处不再累述。结论：⑴火花塞的点火放电仍属气体放电一种，从其放电伏安曲线和放电过程来看，其放电机理可以用汤逊理论来解释，即碰撞电离是其本质。⑵在火花塞间隙一定的情况下，点火击穿电压是背景压力的单值函数，且随背景压力的线性增加而单调增大，并在真实发动机上验证了结论的适用性。⑶点火击穿电压随火花塞间隙增加而增大，且背景压力越高，差异越明显。3.4燃油系统3.4.1燃油系统检测1、用手触摸油泵继电器，然后打开钥匙感触继电器是否跳动（可反复开关钥匙）。2、继电器不跳动，检查EF4喷油嘴15A保险。3、继电器跳动，可将试灯两端连接到油泵插头黑红线和黑色线插孔内，开关钥匙试灯是否亮。4、不亮，检查EF18油泵10A保险片、油泵继电器、油泵插头、油泵接地螺栓、台板与地板线连接插头、线束。5、灯亮，检查油泵、油箱油量、油的品质、油压是否正常。3.4.2点火正时判断1、起动时节气门处多次出现回火爆破声2、起动时消声器连续出现放炮3、起动时没有压缩起伏，声音很平和4、启动时声音发哽5、只有1、4或2、3缸有高压和喷油信号.3.4.3关于喷油策略对排放的影响分析 缸内直喷汽油机以其高效率和良好的瞬态响应特性较传统汽油机有明显的优势，在维持发动机良好动力性的基础上能够提高燃油经济型，逐渐成为汽油机节能的途径之一。但采用汽油缸内直喷，也带来了颗粒物排放的问题。根据不同乘用车发动机和后处理条件的试验结果表明，GDI汽油机的颗粒质量和数量显著高于PFI的汽油机。随着汽车工业的迅猛发展和汽车保有量的增长，空气质量问题日益严峻，汽车排放污染一直是环境保护工作中重点关注的一方面。随着近两年国家法规的日益加严，对汽车排放提出了更高的要求，因此各大汽车主机厂都在致力于研究如何降低排放。比如改变喷射时刻和喷油压力，早喷和晚喷均会对混合气形成很大影响，尤其在低速时，喷油可调控范围大，喷油策略对发动机性能的影响显得尤为重要。因此，可以通过喷油策略控制形成合理的混合气分布，减少燃油碰壁的油膜，进而减少碳烟等颗粒物排放的形成。比如降低PM/PN值，降低碳氢排放，同时又可提高燃烧稳定性，本文就以一款缸内直喷增压汽油机为例，从试验的角度来解析不同喷油比例、喷油压力、喷油时刻下的碳烟颗粒物形成，分析不同的喷油策略对排放及其燃烧稳定性的影响，从而优化这些参数，对GDI发动机喷油策略开发提供参考。3.4.3.1试验结果及分析 在发动机试验台架上，利用申克电力测功机，Horiba双路直采排放仪，AVL483烟度计和489颗粒计数器对某一款1.5L增压直喷汽油机进行排放开发试验，以采集到的试验数据为例进行分析。3.4.3.1.1喷射压力对排放的影响喷油过程中，喷油压力也是影响性能的一个因素，特别是直喷汽油机。无论燃烧室中有无涡流，燃油的雾化、贯穿和混合气形成的能量主要依靠喷油的能量。喷油压力越大，则喷油能量越高，雾化越好，燃烧越完全，从而降低颗粒的排放。下图是用户常用的部分稳态工况点的喷油压力与排放的关系图，从下面2幅数据图中可以看出，在任何一种工况下，随着喷油压力的增加，HC与PN排放逐渐降低。3.4.3.1.2喷射相位对排放的影响 喷油时刻对HC排放的影响比较复杂。喷油提前，滞燃期增加，使较多的燃油蒸汽和小油粒被旋转气流带走，形成一个较宽的过稀不着火区，同时燃油与壁面的碰撞增加，这会使HC增加；而喷油过迟，则使较多的燃油没有足够的反应时间，HC排放量也会增加，因此会有一个最佳的喷油时刻。从下面催化起燃工况二次喷射的试验数据图可以看出，相同的喷射比例，在不同的SOI下，排放颗粒物PN的值不同，在喷油相位为270ºCABTDC喷油时喷雾碰壁和油膜质量形成较少，其次是280ºCABTDC，而从290ºCABTDC～310ºCABTDC，随着压缩冲程的推进，燃油喷雾更多的是撞击活塞顶部，并在活塞顶部形成较多油膜，而在其它不同喷射时刻均未出现燃油喷雾明显撞击活塞顶部的现象。活塞顶部形成的油膜与空气混合后的均匀性不佳，因此燃烧不充分，产生的碳烟颗粒相对较多。而在进气冲程喷油的话，缸内滚流中心在进气侧，使得缸内进气侧喷入燃油处气流速度增加，更利于进气侧燃油的蒸发，所以燃烧充分，产生的碳烟颗粒相对较少。缸内直喷汽油喷雾碰壁形成油膜与颗粒物排放有着直接的关系；在小负荷和中等负荷工况下，喷射时刻的优化能够有效降低颗粒物数量排放，对于典型的进气侧置喷油器缸内直喷汽油机，中小负荷工况优化的喷油策略为喷射时刻在进气冲程中期（约270ºCABTDC）。3.4.3.1.3喷射比例对排放的影响为了提高燃烧效率，增加燃烧稳定性，同时降低机油稀释，我们通常会采用多次喷射，由于多次喷射可以使混合气混合更均匀，燃烧也更充分，燃烧后产生的颗粒物数量和大。小因此也会降低。从下面图中催化起燃工况，喷射次数对排放颗粒物PN的的影响可知，三次喷射的PN最低，二次喷射次之，单次喷射PN相对最高。总结：通过实际的发动机台架试验，研究了不同的喷射时刻、喷射比例、喷射压力对直喷汽油机颗粒物排放的影响。结果表明，随着喷油压力的增加，HC与PN排放逐渐降低；在小负荷和中等负荷工况，喷油时刻的优化能够有效降低颗粒物数量和HC排放；多次喷射可以使混合气更均匀，燃烧更充分，从而降低颗粒物数量的排放。3.5进气系统3.5.1进气系统故障种类1、怠速高（进气系统严重漏气，节气门卡滞、不回位）2、高速上不去（空滤器堵塞或管路不畅）3、怠速不稳（进气系统有轻微漏气）4、起动困难（严重漏气或堵塞）5、怠速熄火（节气门脏、进气系统漏气、怠速电机卡滞、失效）3.5.2进气系统单一故障--排气门断裂失效的原因分析和解决方案 可靠性是指产品在规定条件和规定时间内，完成规定功能的能力[1]。发动机可靠性试验是发动机开发过程中的一个重要环节，主要指整机及零部件在特定的工况条件下，能够完成规定的时间或者里程而保持一定性能或者功能的能力。某汽油机按国标GB/T19055所规定全速全负荷工况，运行到46小时，发动机缸体进气侧3缸曲轴箱室被击穿，试验终止。发动机解析结果：第三缸6#排气门断裂、6#进气门弯曲，3#活塞碎裂，3#燃烧室内部严重撞击，3#火花塞电极及前端2牙螺纹断裂，所有的连杆轴瓦严重拉瓦、连杆大头高温变色、连杆颈抱死造成曲轴无法转动。3.5.2.1原因分析 从故障发生时刻的几十秒数据来看，从发动机功率开始快速下降，说明活塞发生破碎，图2蓝色虚线所示，至发动机停机共32s左右，发动机功率开始快速下降时，但进气歧管压力有1-2s的反升，结合排气门断裂和进气门弯曲，说明活塞可能与进排气门产生了碰撞，缸内的燃烧气体部分反冲到进气歧管内。 针对排气门断裂问题，重点分析排气门材质、活塞材质、润滑系统工作是否正常。断口分析：图3显示了6#排气门的断口低倍照片，左边为SEM照片，右边为OM照片，断口右侧显示了明显的剪切唇区域，呈冲断断口特征。组织和硬度检测：对6#排气门断口组织照片显示，组织没有异常，没有发生异常的高温情况。断口处硬度检测为430HV30，大于图纸硬度要求380HV30。同时；对排气门的材料进行检测，均合格。综上所述，通过对排气门的检测分析，明此次排气门断裂可能是受到外力撞击造成。活塞材质分析：对3#活塞残片进行显微组织检查，如图5所示，共晶铝硅组织：a-固溶体细小，共晶硅成短条状，分布较均匀。鱼骨状铁相夹杂物不明显，针状相夹杂物不明显。同时对其他三个缸活塞硬度进行，活塞均值为82HB，满足要求。对活塞成分分析，均满足要求。 润滑系统分析：对46h试验工况过程数据进行分析，除机油压力参数异常外，其他参数如发动机校正功率、出水温度、进气歧管压力、中冷后温度等参数均正常。在工况29h前，机油压力波动平均在6kPa以内；在工况29h后，机油压力波动逐渐增大，故障发生前机油压力波动超过40kPa，如图6所示。润滑系统零部件进行检查对OCV阀、机油泵、机油滤清器、PCJ、缸体缸盖润滑油道进行了检查，未发现异常。机油消耗量检查：对试验工况0-46小时机油消耗量数据进行检查，平均机消耗量为24.6g/h，满足试验要求。同时对气缸盖罩、增压器、活塞环进行复测检查，未发现异常。机油油位与机油压力波动关系：此发动机试验工况运行开始前机油盘油量为3L，工况运行至46小时，因正常的机油损耗，机油盘油量约为2L，现对比两种油位情况下机油压力波动情况。由图7可以看出，在3L机油油位下，机油压力的波动小于6kPa，而在2L机油油位波动约60kPa，增大了10倍，说明机油油位对机油压力波动有明显的影响。机油油位对机油气泡含量的影响：机油在