1、161中央广播电视大学届专科毕业设计（论文） 题目： 电喷发动机故障诊断分析班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月162电喷发动机故障诊断分析学生姓名 学 号 所在函授站 班 级 指导老师 完成日期 163目 录 1 发动机故障诊断技术 1.1 发动机故障诊断的意义1.2 发动机故障诊断分类1.2.1 电器故障诊断分类1.2.2 机械故障诊断1.3 发动机故障诊断方法1.3.1 经验诊断法1.3.2 使用诊断仪器进行诊断的方法1.3.3 使用专用诊断仪的方法1.3.4 智能故障诊断的方法2 电喷发动机控制系统的基本组成2.1 电喷发动机电控系统的结构2.2 电喷发动机电控发动机电控系
2、统的基本组成3 发动机常见故障的检测3.1 发动机怠速不稳3.1.1 进气系统故障3.1.2 燃油系统故障3.1.3 点火系统故障3.1.4 机械结构故障3.2 发动机异响3.2.1 发动机异响特征的分析3.2.2 发动机异响的诊断3.3 发动机水温过高3.3.1 发动机冷却系统故障3.3.2 电控散热系统故障3.3.3 水温检测系统故障4 论文总结164发动机故障诊断分析内容摘要： 发动机是汽车动力的来源。随着其工作性能的不断改善、电子化程度的不断提高，其结构也变得越来越复杂，虽然发动机发生故障的概率并不是太高，但是一旦发生故障将很难诊断。 本文从发动机故障诊断技术、电喷发动机控制系统的基本
3、组成和工作原理和发动机常见故障的检测三方面对发动机性能的好坏进行了概述。关键词： 发动机故障分类 怠速不稳 发动机异响 发动机发抖 水温过高11 发动机故障诊断技术1.1 发动机故障诊断的意义发动机作为最常用的动力装置广泛的应用于工程机械、船舶、汽车等领域，再工业生产中发挥着非常重要的作用，其运行状态的好坏直接影响到整个动力系统的安全性和可靠性。随着其工作性能的不断改善，自动化程度的不断提高，外加工作坏境的恶劣，使其故障发生的概率也越来越大，并且其诊断难度也在不断提高。发动机故障诊断技术是伴随着发动机技术不断进步而逐步完善的过程。发动机由过去单一的一机械结构为主体的产品到现在以机电液相结合的复
4、杂产品，使其故障诊断问题发生了质的变化。产品结构的复杂化、系统功能的多样化、控制过程的自动化以及信息的智能化都成为发动机诊断过程中值得注意而且必须考虑的关键问题。为了适应其快速发展，汽车故障诊断发展成了以科学、系统、合理的诊断模式。随着汽车工业的快速发展，汽车人均占有量的剧增，导致的能源危机、尾气污染问题日趋严重，引起世界各国的高度重视，从而导致汽车不断再原有的基础上从结构到燃料的大变革，无污染的绿色汽车，燃油喷射电子系统汽车业已快速的发展起来。取代了传统的化油器式发动机汽车。汽车电子控制系统的广泛应用，提高了汽车安全性、动力性、经济性和排放性能。同时，汽车电控系统复杂程度日趋提高，不仅人们对
5、系统的可靠性提出了更高的要求，而且汽车电控系统的复杂性，使得电气线束增多、故障率增加、故障诊断难度提高，给汽车维修工作带来越来越多的困难，对汽车维修技术人员的技术要求也越来越高。为了及时发现故障，并采取相应的措施尽量减小其对汽车性能的影响，各国东投入大量的人力和物力资源进行对汽车故障诊断技术的研究和开发。1.2 发动机故障诊断分类发动机是一种复杂精密的机电一体化设备，其故障诊断大致可分为电器故障诊断和机械故障诊断两大类。21.2.1 电器故障诊断从部件功能上可将电器故障分为传感器故障、电控单元故障以及执行器故障。对于传感器和执行器的短路、开路或接触不良等故障，目前的发动机自珍断系统已能比较好的
6、进行诊断，但对于功能部分失效等渐进性故障自诊断系统并不能很好的诊断，这也是电器故障诊断的难点。电控单元的故障可分为硬件故障和软件故障：硬件故障主要表现为信号处理、驱动电路出现问题；软件故障出现的比较少，主要是由于干扰引起的程序跑飞而导致的系统无法正常工作。1.2.2 机械故障诊断发动机机械运动是一个动态过程，机械故障除了具有连续性、离散性、间歇性、渐变性、随机性和模糊性外，由于发动机的内部结构复杂，零件成千上百，这些零件间又相互关联，这使发动机的故障呈现多层次性，故障现象和故障原因之间是多对多的对应关系，这使得机械故障的诊断变得异常复杂，很难通过某个监测信息作出正确的诊断。1.3 发动机故障诊
7、断方法1.3.1 经验诊断法传统的发动机故障诊断技术是建立在人工经验的基础上的，主要通过维修人员的问、看、嗅、摸、试、听等直接感观来分析、判断故障的类型和部位，这种方法经常需要对发动机进行解体，对于有上千个零件和复杂电子线路的发动机来说，显得力不从心，并且这种方法还依赖于维修人员长期的经验积累，既费时又不够准确，常会出现误诊的现象。1.3.2 使用诊断仪器进行诊断的方法仪器检测诊断法就是利用各种检测仪器和设备测取发动机的各种运行参数，通过对这些参数的分析来判断发动机的运行状况。目前用于汽车的检测仪器有：万用表、压力表、真空表、油压表、统计表、示波器和气体分析仪等。这些仪器为故障诊断提供了可靠的
8、数据，可以进行定量的分析。1.3.3 使用专用诊断仪的方法现在很多汽车生产厂家或者其他的第三方公司都研发出了一些专用或通用的汽车故障诊断仪，诊断仪能把 ECU 中的故障信息提取出来进行分析，以文字、曲线等方式显示出来，有些诊断仪还可以现场把结果打印出来。这种方法简单快捷，是目前使用最为广泛的一种方法。31.3.4 智能故障诊断的方法随着现代科技的发展，现代检测技术、信号分析技术、计算机技术和人工智能技术等古筝新技术的快速发展，他们在故障诊断领域的应用也越来越多，这些技术的应用将在很大程度上弥补上述方法的不足，将使发动机的故障诊断变得更加简单、快速和准确。2.电喷发动机控制系统的基本组成和工作原
9、理电喷发动机己成为当今汽车的主流动力，其机电一体化技术的高度发展水平 是汽车电子化程度的重要标志。由于电控技术是目前汽车降低排放污染、提高燃 料经济性以及动力性的最有效手段，因此得到了越来越广泛的应用。尽管汽车电 子产品的可靠性很高，但是使用中也难免发生故障。而且，故障诊断问题也成为 提高汽车维修质量和效率的关键。2.1 电喷发动机电控系统的结构目前在用的电喷发动机型号、种类、生产厂家很多，就其电控系统的结构，都可归纳为以下几部分：（1） 燃油供给系统：根据发动机各工况的需要，将一定压力和计量准确的形成 符合质和量的混合气送入气缸。（2） 点火系统：根据发动机各工况和负荷的需要，随时都保证以充
10、足的点火能 量及在最佳点火时刻点燃混合气，以利于膨胀做功。（3） 空气供给系统：供给发动机在不同工况下燃烧时所需要的计量精确的清洁 空气。（4） 计算机控制系统：它是电控发动机的指挥调度中心，也称为汽车电脑和控 制单元，根据发动机各个传感器输入的信号，经分析计算后，发出指令，控制各 执行器的动作，以满足发动机在不同工况下都能处于正常工作状况。发动机控制 系统一般都集成了故障自诊断系统，当电控系统出现故障后，立即发出报警信号， 提示司机，同时将故障按部位编码，自动存储，便于查找排除。（5）其他控制系统： 空调电控系统：保证空调在不同工况下能有效工作。燃油蒸气回收控制系统：将燃油箱内汽油蒸气适时有
11、效回收，既提高了经济 性，又减少了大气污染。电喷发动机和化油器式发动机最本质的区别就是将计算机引入和巧妙的应 用，使发动机的混合气浓度、燃油量供应、点火性能、怠速工况燃烧过程及废气 成分的控制，全部由计算机进行，这不但快速敏捷而且精度准确，即使在发动机 工况瞬息万变的情况下，也都能保证发动机在最佳状况下工作。尤其在对转速越 来越高的汽油机更显示出了它的优越性，不但工作可靠，经济性、动力性提高， 更可取的是使其排放污染大大降低，为当前保护大气环境找出了新路。42.2 电喷发动机电控系统的基本组成控制系统是电喷发动机的指挥调度中心和大脑，一般由传感器、计算机、行器组成。传感器作用是对发动机工作状况
12、的有关参数进行监测后，变 成计算机可接收的电信号输入到计算机，主要的传感器有空气流量计、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器、爆燃传感器、车速传感器等。计算机也称为电控单元，它接收到发动机各传感器输入的信号，经分析计算优选出各个 执行器的动作指令，对发动机工作状况进行自动控制。控制系统的主要功能有： 喷油器的控制，点火控制，怠速控制，故障自诊断及其它附属控制。执行器就是 直接改变发动机工作状况的部件，他们在接收到计算机的指令后工作，如喷油器、 压离调节器、活性炭罐电磁阀等。3 发动机常见故障的检测3.1 发动机怠速不稳怠速不稳是发动机维修中遇到最多的故障。所谓怠速不稳，就是汽 缸 内
13、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 ） ，从 而 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 。引 起 车 辆 怠 速 不 稳 的 原 因 有 很 多 ， 按 故 障
14、 系 统 可 分 为 ：进气系统；燃油系统；点火系统；发动机机械系统。3.1.1 进气系统故障(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
15、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5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
16、故障。 3.1.2.燃油系统故障(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
17、体原因有：空气流量计（或进气歧管压力传感器）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。 3.1.3.点火系统故障(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
18、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
19、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 CAN-BUS 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，作为维修人员必须全面考虑问题。 3.1.4 机械结构故障6(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
20、曲，摇臂磨损，气门卡住或漏气，气门弹簧折断等。 (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。3.2 发动机异响 发动机异响标志发动机某一机构的技
21、术状态已发生变化。主要是因有些零件磨损过甚或装配、调整不当引起的。有些异响尚可预告发动机将可能发生事故性损伤，因而当发动机出现异响时，应及时修理，防止故障扩大。在拆开之前，先要进行检查，以初步确定故障的所在部位，然后对发动机异响特性的分析，可以基本上诊断异响的部位、原因和程度，避免拆检的盲目性。 3.2.1 发动机异响特性的分析 发动机异响常与发动机的转速、负荷、温度和工作循环有关，通过对异响进行特性分析，可找出其变化规律。 （1）异响与发动机转速的关系 发动机的大多数常见异响的存在取决于发动机的转速状态。 异响仅在怠速或低速运转时存在。发响的原因有：活塞与气缸壁间隙过大；活塞销装配过紧或连杆轴承装配过紧；挺杆与其导孔间隙过大；配气凸轮轮廓磨损；有时，起动抓松动而使皮带轮发响（在转速改变时明显）。 维持在某转速时声响紊乱，急减速时相继发出短暂声响。发响的原因有：凸轮轴正时齿轮破裂或其固定螺母松动；曲轴折断；活塞销衬套松旷；凸轮轴轴向间隙过大或其衬套松旷。 异响在发动机急加速时出现，维持高速运转时声响仍存在。发响的原因有：连杆轴承松旷、轴瓦烧熔或尺寸不符而转动；曲轴轴承松旷或轴瓦烧容；活塞销折断；曲轴折断。 （2）异响与负荷的关系 发动机上不少异响与其负荷有明显的关系，诊断时可采取逐缸解除负荷的方法进行试验，通常采用单缸或双缸断火法解除一或两缸的负荷，以鉴别异响与负荷的关系。
