完整版发动机的常见故障及处理毕业设计Word文档格式.docx
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(一)发动机概述及构造
发动机(Engine)是一种能够把其它形式的能转化为机械能
的机器,包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林
发动机、蒸汽机等)、电动机等。
如内燃机通常是把化学能
转化为机械能。
发动机既适用于动力发生装置,也可指包括
动力装置的整个机器(如:
汽油发动机、航空发动机)。
发
动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它
的本义是指那种“产生动力的机械装置
发动机主要由两大机构和五大系统组成。
两大机构指的是:
配气机构和曲柄连杆机构,五大系统指的是燃油供给系、点火系、启动系、冷却系、润滑系。
发动机排量是发动机各汽缸工作容积的总和,一般用升(L)表示。
而汽缸工作容积则是指活塞从上止点到下止点所扫过的气体容积,又称为单缸排量,它取决于缸径和活塞行程。
发动机排量是非常重要的发动机参数,发动机的许多指标都同排气量密切相关。
一般来说,排量越大,发动机输出功率越大。
气缸排列形式,指多气缸内燃机各个气缸排布的形式,就是一台发动机上气缸所排出的队列形式。
目前主流发动机气缸排列形式:
L:
直列,V:
V型排列
其它非主流气缸排列形式:
W:
W型排列,H:
水平对置发动机,
直列发动机,一般缩写为L,比如L4就代表着直列4缸的意思。
直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式,尤其是在2.5L以下排量的发动机上。
这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面,并且只使用了一个气缸盖,同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单,好比气缸们站成了一列纵队。
具体来说,我们常见的大致有L3、L4、L5、L6型四款(数字代表气缸数量)。
这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑,稳定性高,低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少,当然也意味着制造成本更低。
同时,采用直列式气缸布局的发动机体积也比较紧凑,可以适应更灵活的布局。
也方便于布置增压器类的装置。
但其主要缺点在于发动机本身的功率较低,并不适合配备6缸以上的车型。
V型发动机:
所谓V型发动机,简单的说就是将所有汽缸分成两组,把相邻汽缸以一定夹角布置一起,使两组汽缸形成一个夹角的平面,从侧面看汽缸呈V字形,故称V型发动机。
与直列布局形式相比,V型发动机缩短了机体的长度和高度,而更低的安装位置可以便于设计师设计出风阻系数更低的车身,同时得益于汽缸对向布置,还可抵消一部分振动,使发动机运转更为平顺。
比如一些追求舒适平顺驾乘感受的中高级车型,还是在坚持使用大排量V型布局发动机,而不使用技术更先进的“小排量直列型布局发动机+增压器”的动力组合。
W型发动机:
W型发动机的汽缸排列形式也不一定是呈W形,它只是近似W形排列,严格说来还应属V型发动机,至少是V型发动机的一个变种。
W型发动机,W型发动机是德国大众专属发动机技术。
将V型发动机的每侧汽缸再进行小角度的错开,就成了W型发动机。
或者说W型发动机的汽缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形,两组V型发动机共用一根曲轴。
严格说来W型发动机还应属V型发动机的变种。
W型与V型发动机相比可将发动机做得更短一些,曲轴也可短些,这样就能节省发动机所占的空间,同时重量也可轻些,但它的宽度更大,使得发动机舱更满。
W型发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分,在运作时必然会引起很大的振动。
针对这一问题,大众在W型发动机上设计了两个反向转动的平衡轴,让两个部分
的振动在内部相互抵消。
水平对置发动机:
在上面介绍气缸V型排列发动机的时候已经提过,V型布局形成的夹角通常为60°
,而水平对置发动机的气缸夹角为180度。
水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高,目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。
(二)发动机的工作原理
一.四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
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,汽缸内气体压力小于大气压力0p,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340~400K。
(2)压缩冲程
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,其压力可达800~2000kPa,温度达600~750K。
(3)做功冲程
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3000~6000kPa,温度TZ达2200~2800K。
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,其压力降至300~500kPa,温度降至1200~1500K。
在做功冲程,进气门、排气门均关闭,曲轴转动180°
(4)排气冲程
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。
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。
(三)发动机常见故障分析及处理
1.1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。
(2)故障产生的可能原因:
A.起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢:
①蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重;
②电路总保险丝断;
③点火开关故障;
④起动机故障;
⑤起动线路断路或线路连接器接触不良。
B.点火系统故障:
①点火线圈工作不良,造成高压火花弱或没有高压火花;
②点火器故障;
③点火时间不正确。
C.燃油喷射系统故障:
①油箱内没有燃油;
②燃油泵不工作或泵油压力过低;
③燃油管泄漏变形;
④断路继电器断开;
⑤燃油压力调节器工作不良;
⑥燃油滤清器过脏。
D.进气系统故障:
①怠速控制阀或其控制线路故障②怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气;
③空气流量计故障。
E.ECU故障:
(3)诊断排除方法和步骤①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;
②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;
③进行外观检查。
检查进气管路有无漏气之处;
检查各软管及其连接处是否完好;
检查曲轴箱通风装置软管有无漏气或破裂;
④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;
⑤检查点火顺序是否正确;
⑥检查供油系统的供油情况。
在确认油箱有泪的情况下,检查燃油管中的供油压力;
⑦检查点火正时及各缸的点火顺序;
⑧检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况;
⑨检查各缸火花塞的工作情况;
⑩检查点火正时。
如点火正时不正确,应进一步检查点火正时的控制系统;
B11检查ECU的供电情况和工作情况,确定是否是ECU的故障
1.2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。
(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:
①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;
②空气滤清器滤芯过脏;
③空气流量计工作不正常;
④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;
⑤点火正时不正确;
⑥冷起动喷油器和温度正时开关工作不良;
⑦ECU故障(3)诊断排除方法和步骤:
①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;
②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。
具体方法与检查发动机不能发动时相同;
③检查空气滤清器滤芯是否过脏;
④检查点火提前角;
⑤检查各缸火花塞工作情况;
⑥检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关的工作情况;
⑦检查空气流量计的输出电压及与发动机工况的变化关系;
⑧检查喷油器的喷油情况;
⑨检查ECU的工作情况
1.3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。
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:
①进气系统有漏气处;
②冷起动喷油器和温度一时间控制开关工作不正常;
③喷油系统供油压力不正常;
④喷油器故障引起喷射雾化质量差⑤ECU故障(3)诊断排除方法和步骤:
①检查进气管、PVC阀软管、机油尺处是否漏气;
②检查空气滤清器滤芯是否过脏;
③检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关是否正常;
④检查燃油系统压力是否过低;
⑤检查喷油器喷射情况;
⑥必要时检查汽缸压力和气门间隙;
⑦检查ECU各端子输入,输出信号。
1.4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。
①进气系统存在漏气现象;
②冷起动喷油器和温度定时开关有故障;
③系统燃油压力过低;
④喷油器发卡或堵塞;
⑤空气流量计故障;
⑥水温传感器故障;
⑦节气门位置传感器故障;
⑧ECU故障。
(3)诊断排除方法和步骤:
①检查进气系统有无漏气现象;
②检查冷起动喷油器的定时开关;
③检查喷油器有无堵塞、发卡故障;
④检查空气流量计工作情况;
⑤检查水温传感器;
⑥检查节气门位置传感器工作情况;
⑦检查ECU各端子输入、输出信号。
1.5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。
①进气系统存在漏气故障;
②系统供油压力过低;
③点火电压过低;
④点火时间过迟;
⑤汽缸压力过低或气门间隙过小;
⑥节气门位置传感器工作不正常;
⑦ECU故障。
②检查高压火花情况;
③检查点火提前角是否正常;
④检查系统供油压力;
⑤检查节气门传感器工作是否正常;
⑥检查ECU各端子信号是否正常;
⑦必