上海大众帕萨特B5发动机故障诊断与排除.docx
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上海大众帕萨特B5发动机故障诊断与排除
毕业论文
题目：
上海大众帕萨特B5发动机故障诊断与排除
系部现代制造工程系
专业名称汽车运用技术专业
班级
姓名
学号
指导教师
2009年9月9日
上海大众帕萨特B5发动机故障诊断与排除
摘要
发动机作为汽车的核心部件，对汽车的整体性能有着重要的影响。
本文以大众PASSATB5轿车为研究对象，对PASSATB5轿车发动机的结构及工作原理进行了介绍与分析，并列举出了一些相关的数据作为参考，对常见的故障诊断与排除方法进行了归纳，通过几个案例的详细分析总结出对发动机寻找故障的技巧和排除方法。
关键词：
发动机；故障；排除
FaultDiagnosisandRomoveofShanghaiVolkswagenPassatB5Engine
Abstract
Author:
Tutor:
Asacorecomponentoftheenginecar,thecar'soverallperformancehasanimportantimpact.Inthispaper,VolkswagenPASSATB5sedanastheresearchobject,forPASSATB5carenginestructureandworkingprincipleareintroducedandanalysis,andoutlinesanumberofrelateddataasareferencetothecommonmethodoffaultdiagnosisandruleouttheinduction,throughseveralcasesadetailedanalysisofsummeduptheenginetofindfaultskillsandremovalmethod.
Keywords:
engine;fault;remove
目录
1前言1
2概述2
2.1发动机的功能和分类2
2.2发动机的组成4
2.2.1电子喷射系统的工作原理及优点7
2.2.2空气供给系统9
2.2.3燃油供给系统10
2.2.4电子控制系统10
3上海PASSATB5轿车发动机组成及工作原理12
3.1上海PASSATB5轿车的整车介绍12
3.2上海PASSATB5轿车的新特性13
3.3上海PASSATB5轿车发动机的介绍13
3.4上海PASSATB5发动机的技术优势14
4上海PASSATB5发动机常见故障的分析18
4.1上海PASSATB5发动机发抖故障的分析18
4.2上海PASSATB5发动机不能起动故障的分析21
5上海大众帕萨特B5轿车发动机故障案例分析24
5.1故障案例一上海大众帕萨特B5轿车发动机抖动24
5.2故障案例二上海大众帕萨特B5轿车加速不良26
结论28
致谢29
参考文献30
1前言
随着汽车电子技术的发展和日趋完善，时至今日，汽车的全车电子化已达到相当高的程度，电控燃油喷射发动机就是在这一前提下产生的，电控燃油发动机是在原来的机械部件的基础上，增加了一套电子控制系统，该系统由电子控制单元、执行元件和多个传感器组成，电控发动机在工作的时候，各种信号相互交叉渗透，对进气量、喷油脉宽和点火正时进行精准控制。
此时，一旦发动机出现了故障，复杂的系统信号数据和模糊的症状界限，会影响我们的判断，让我们很难找到故障的正确位置，同时，电控发动机的控制系统一般都是一个总成，在发生局部故障，其他的元件工作正常的情况下，为一个局部故障而更换一个总成，这是很不划算的。
因此，我们要全面透彻的了解电控发动机各组成部分的工作原理，掌握其各项功能与作用，根据具体的故障现象结合相关的技术知识、经验，制定出切实可行而又经济的维修方案，已达到排除故障的目的。
2概述
2.1发动机的功能和分类
发动机是将某一种型式的能量转换为机械能的机器，其作用是将液体或气体燃烧的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。
发动机是一部由许多结构和系统组成的复杂机器，其结构型式多种多样，但由于基本工作原理相同，所以其基本结构也就大同小异，发动机的总体结构图如2-1所示。
图2-1发动机的总体结构图
发动机是汽车的动力来源，曾经用过蒸汽机、电动机、内燃机。
现代汽车绝大多数使用内燃机，现在也有小部分开始采用电动机。
汽车内燃机是燃料直接在气缸内燃烧，使热能转化为机械能，通过传动机构驱动车辆行驶的动力装置。
按不同的方式，可对内燃机进行分类。
（1）按活塞运动方式，可分为往复活塞式和旋转活塞式。
（2）按所用燃料种类，可分为汽油发动机，柴油发动机，以及用酒精、煤油、液化石油气、天然气等为燃料的发动机。
（3）汽油发动机按燃油供给方式，可分为化油器式汽油机（将汽油和空气在化油器内混合为可燃混合气，再进入气缸燃烧作功）和直接喷射式汽油机（将汽油直接喷入气缸或进气管内，同空气混合成可燃混合气燃烧作功）。
（4）按发动机工作循环，可分为二冲程和四冲程发动机。
（5）按气缸数量，可分为单缸发动机和多缸发动机。
广泛使用的多缸内燃机为四缸、六缸和八缸内燃机。
（6）按冷却方式，可分为水冷式发动机和风冷式发动机两种。
现代汽车发动机通常采用往复活塞式，四冲程，水冷式，多缸汽油机。
图2-2四缸汽油电喷发动机的基本结构图
2.2发动机的组成
汽油发动机一般由两大机构和五大系统组成：
曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系、润滑系、启动系、点火系、起动系组成。
柴油发动机无点火系。
（1）曲柄连杆机构：
该机构主要由机体组（缸盖﹑缸体﹑油底壳）﹑活塞连杆（活塞﹑活塞环﹑活塞销﹑连杆体﹑连杆瓦盖﹑连杆螺栓）﹑曲轴飞轮组（曲轴飞轮）等组成。
它是发动机产生动力并将活塞的直线往复运动转变成曲轴旋转运动的机构。
（2）配气机构：
为使发动机工作循环连续进行，必须定时地开闭气门，以便向气缸内充入混合气和排出废气。
该机构主要由气阀组（气门﹑气门导管﹑气门弹簧等）和气门传动组（凸轮轴﹑挺杆﹑推杆﹑摇臂﹑摇臂轴﹑正时齿轮等）组成。
（3）燃料供给系统：
它主要由汽油箱﹑汽油泵﹑汽油滤清器﹑化油器﹑空气滤清器﹑进气歧管﹑排气歧管和排气消声器等组成。
其作用是把汽油和空气混合为合适的可燃混合气送入气缸，并使燃烧后生成的废气排入大气。
（4）点火系统：
作用是按规定时刻及时点燃气缸中被压缩的混合气，主要指汽油机的电源﹑点火线圈﹑分电器﹑火花塞等。
（5）冷却系统：
有冷却水泵﹑散热器﹑风扇﹑节温器﹑和水套等。
其作用是把机体的热量散发到大气中去，以保持发动机正常的工作温度。
（6）启动系统：
主要为启动机和附属设备。
发动机起始工作的动力是启动系，即由启动机带动曲轴转动，发动机正常工作后，启动机不再起作用。
（7）润滑系统：
包括机油泵﹑集虑器﹑限压阀﹑润滑油道﹑机油粗滤器﹑机油细滤器和机油冷却器等。
其作用是将润滑油输送到相对运动零件的摩擦表面，减轻机件磨损，还有冷却、防腐防锈、密封、清洗各零件表面的功能。
如图2-3所示的发动机各机构和系统的组成和作用。
a）发动机的组成图
b）配气机构的组成和作用
c）曲柄连杆机构的组成和作用
d）点火系的组成和作用
e）燃料供给系的组成和作用
f）冷却系的组成和作用
g）启动系的组成和作用
h）润滑系的组成和作用
图2-3发动机各机构和系统的组成和作用
a）-发动机的组成图b）-配气机构的组成和作用
c）-曲柄连杆机构的组成和作用d）-点火系的组成和作用
e）-燃料供给系的组成和作用f）-冷却系的组成和作用
g）-启动系的组成和作用h）-润滑系的组成和作用
2.2.1电子喷射系统的工作原理及优点
众所周知，要提高发动机的动力性、燃油经济性和降低排放污染，就必须根据汽车运行工况的变化，精确控制供往汽缸的混合气浓度。
传统的化油器存在诸如易发生气阻、结冰、节气门响应不灵敏等现象，在多缸发动机中供油不匀，引起工作不稳、不利于大功率设计。
为了弥补这些缺陷，早在上个世纪三十年代，汽油喷射系统就已在开始航空发动机的研发中被作为研究对象，经过10多年的深入研发，在1945年二战面临结束的晚期，喷射系统开始应用于军用战斗机上它充分的消除了浮子式化油器不能完全适用军用战斗机作战工况的缺陷，如易冰点、气阻、由于惯性、重力等物理作用，在作战旋转、翻滚动作中燃油溢出、燃油与量孔分离等缺点，电控汽油喷射技术就是在此基础上应运而生的。
电控燃油喷射（EFI）系统能实现混合气浓度的（即空燃比）的高精度控制。
比化油器式汽油机供给系统和K型、KE型汽油喷射系统有明显的优越性。
因为电子控制的灵活性和电脑强有力的综合处理能力，使电控系统能够根据发动机运行工况和运行环境的变化，如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔高度和燃油品质等，实现最佳空燃比控制及最佳点火提前角控制，以优化发动机各种运行工况，从而取得良好的皆有和排气净化等效果。
如上海桑塔纳2000轿车装用电控汽油喷射系统后，发动机排量不变，与原装化油器式发动机相比，排放污染物（一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物）减少了50%以上，最大转矩提高了7%，最大功率提高9%，加速时间缩短20%,等速百公里油耗也略有下降。
图2-4汽油机电控燃油喷射系统的组成
电控燃油喷射工作原理：
如图2-4所示，电控燃油喷射系统的形式多样，但其组成相同都是由三个子系统组成：
空气供给系统、燃油供给系统和控制系统。
该系统利用各种传感器检测发动机的各种状态，经电脑的判断、计算，使发动机在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气。
电子控制喷油系统是通过空气流量计、歧管绝对压力传感器或节气门位置传感器来检测发动机进气量，电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。
2.2.2空气供给系统
空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常功能工作时的进气量。
系统工作原理如图2-5所示。
发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后通过空气流量计（L型），节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。
节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率（负荷）。
在节气门体的外部或内部设有与住进气道并联的旁通怠速进气通道，并有怠速控制阀控制怠速时的进气量。
在L型电控燃油喷射系统中（图2-5a），流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量，而在D型喷射系统中（图2-5b），绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围之内。
怠速控制阀有ECU直接控制。
a）L型
b）D型
图2-5L型与D型进气系统原理图
2.2.3燃油供给系统
燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。
燃油供给系统原理如图2-6所示。
电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。
燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱。
燃油泵一般装在油箱内。
喷油器由电脑控制，有些发动机上还装有冷起动喷油器，冷起动喷油器安装在进气总管上，仅在发动机低温起动时喷油，以改善发动机的低温起动性能。
图2-6燃油供给系统原理图
2.2.4电子控制系统
在电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是最基本的也是最重要的控制内容，其原理如图2-7所示。
图2-7控制系统原理图
ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本是喷油时间（喷油量），再根据其他传感器（如冷却液温度传感器，节气门位置传感器等）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，是喷油器喷油（通电）或断油（断电）。
3上海PASSATB5轿车发动机组成及工作原理
PASSATB5轿车是德国大众汽车公司研发生产的第五代新车型，该车与奥迪A4轿车共用一个底盘。
上海大众汽车有限公司于1999年底引进生产的上海大众PASSATB5轿车是在德国1996问世新PASSATB5型轿车的基础上改进而成的。
3.1上海PASSATB5轿车的整车介绍
上海PASSATB5车在原德国PASSAB5轿车的基础上，在B柱上又加长了100mm，从而提高了行驶稳定性和舒适性。
新车的开发过程中，优先考虑的是轻量化，因此，新车型的整车重量比老型的PASSATB4约减轻了40kg。
新车型的车身外形设计采用了大量弧线，其流线的车身使该车具备了良好的空气动力学特征，使整车的风阻系数达到了0.28（AUDIA4的cd=0.29；普桑的cd=0.36）。
新车型装备全新的1.8L/9.2KWANQ水冷直列四缸四冲程五气门恒流电子控制多点喷射汽油发动机。
该发动机采用了双顶置凸轮轴，三进二排的五气门可变进气系统，可变凸轮轴的配气相位控制，使发动机的性能大为提高。
如表3-1所示的PASSATB5轿车的动力系统性能参数。
表3-1PASSATB5轿车动力系统参数
发动机
水冷/直列四缸/四冲程/五气门电喷发动机
缸径×行程
82.5mm×86.4mm
排气量
2771cc
压缩比
10.1：
1
最大功率
140kw/6000rpm
驱动方式
前轮驱动
3200rpm最大扭矩
260N·M/3200rpm
3.2上海PASSATB5轿车的新特性
上海PASSATB5轿车的新特性表现在以下一些方面：
（1）全新设计的车身壳体的扭转钢性提高了10%左右，车顶采用激光焊接，增加勒车身的强度，并采用全镀锌，空腔注蜡车身，使上海PASSATB5轿车的车身具有11年防锈的能力。
（2）前悬挂采用先进的四连杆系统；后悬架采用带拖臂的扭力架，且后支撑弹簧与减震器分开。
（3）全车采用盘式制动（前轮为通风盘式制动），配合最新式的MARK20-I/E四通道带EDS功能的防抱死系统，使制动果断有力。
在前轮配备有制动摩擦片报警装置，即使提醒用户更换制动摩擦片（该ABS系统编码为03604）。
（4）大灯近光高度可以在车厢内手动调节。
（5）可调式方向盘，方向盘的伸缩量可调节50mm倾角高度可调节28mm。
（6）发动机控制单元采用了MOTRONIC3.8.3。
同时发动机采用独立点火系统取消了点火分配。
（7）电动加油口开锁装置只要在车内轻按开关，就可以打开加油口，加油完毕合上邮箱盖即可。
（8）左右外视镜采用电动调节，并带有加热除霜的功能，左外视镜采用多曲率凸镜，保证了视野开阔无盲区。
（9）雨刮片加长增加了刮刷横扫面积，在驾驶员侧的刮臂上加装了导流板，在雨刷器开关手柄上增加了一个4档开关，由左至右共分4个档（4、9、16、24秒）可调雨刷间歇时间。
（10）发送机支承采用液力支承，大阻尼的特性可以很好的吸收和衰减发动机的震动，提高驾乘的舒适性。
3.3上海PASSATB5轿车发动机的介绍
（1）取消了中间轴，机油泵有曲轴通过链条直接驱动，简化勒缸体的结构。
（2）近排器官设置在缸体两侧，进气管加长截面积增加，提高勒充其量，使功率和扭矩增大。
（3）在油底壳上加装了一个油位/油温传感器，油底壳采用铝合金散性能好。
（4）控制单元采用MOTRONIC3.8.3多点顺序喷射。
（5）空气流量采用热膜式空气流量计直接测量，在空气流量计内没有运动件，因而不存在运动阻力，使空气流量计可靠性好量精度高。
（6）节气门控制阀体，既为传感器又为执行器，直接在节气门上控制减少发生漏气的可能。
（7）取消分电盘，点火正时有控制单元控制，凸轮轴前段增加隔板转子（带霍尔传感器）用来识别第一缸的位置。
（8）曲轴上装有一个60齿的触发轮，其中缺少2齿用来识别1缸和4缸的位置。
用于产生曲轴转角信号，比分电盘产生的曲轴专辑哦啊信号更加准确。
（9）装有独立点火线圈，直接安装在火花塞上，取消了高压线（点火线圈内带放大器）。
（10）装有2个爆震传感器，控制爆震的能力更强。
（11）发动机内齿型皮带采用自动张紧轮。
（12）采用4孔喷油嘴比单孔喷油嘴的雾化效果更好。
（13）发电机皮带采用自动张紧轮。
（14）采用双凸轮轴，凸轮轴采用空心结构，减轻了重量。
（15）装有硅油脂离合器，当温度高于55℃时自动运转，减少发电机的负载。
（16）排气门头部内部充钠，钠在大约970℃时成为液体，有良好的散热效果。
（17）对固定缸盖的螺丝孔加套，增加缸盖的强度，为了提高充气系数每个气缸设有5个气门,每个气缸各有3个进气门2个排气门，提高了发动机的性能。
3.4上海PASSATB5轿车发动机的技术优势
上海PASSATB5轿车上装备的ANQ型发动机采用了非常先进的每气缸五气门技术（如图3-1所示），有三个进气门和二个排气门，三个进气门使气缸能够充分的进气，并且排列的位置错开。
同时，打开的时间也不同（中间的进气门先打开）是发动机吸入的新鲜空气产生漩涡，加速和优化了混合气的雾化，提高了发动机的功率和扭矩。
图3-1ANQ五气门发动机
一、可变长度进气管：
ANQ发动机中有一个具有双进气道的进气歧管，双进气进气歧管的设计特点是能够在长进气道和短气道之间进行切换如图3-2所示。
长进气道可以对气缸进行最优化的配气，从而在低速范围内产生高扭矩；短进气道可以在高速范围内获得较高的输出功率。
该装置由发动机控制单元（J220）直接控制进气歧管压力变换阀（N156），在通过真空装置执行的。
图3-2可变长度进气管
二、可变气门正时的原理：
如图3-3可变气门正时的原理图所示，发动机在低速时进气管内的空气流量较小，进气阀必须较早的被关闭，这样可以使燃油-空气混合物不会被活塞在向上运动时压进进气歧管；发动机在高速时进气歧管的流量很大，使混合气在活塞向上运动时还能不断的进入气缸，所以进气阀可以晚一些关闭。
具有可变气门正时的发动机中，进气阀的关闭可以根据发动机的转速进行调节，在低速抵挡行驶中提供高扭矩，节省燃料并降低废气的排放，在高速行驶时提供高功率和高扭矩的输出。
在不进行气门调节时，链条的上部较长而下部较短，进气阀关闭的迟从而使发动机在高速时产生高功率。
通过链条的张紧装置，使其在运动中缩短上部链条并加长下部链条，由于排气凸轮受到正时皮带制约不能转动，从而使进气凸轮偏转一个角度，较早的关闭进气门，使发动机在中低速范围内能产生高扭矩。
图3-3可变气门正时的原理图
可变气门正时调节是由发动机控制单元（J220）控制可变气门正时阀（N205）调节进入可变气门调节器的机油来实现的，如图3-4所示。
图3-4可变气门调节器
可变气门正时驱动链条的安装：
由于可变气门正时调节的是驱动链条的长度，所以驱动链条在安装时的基础设定是非常重要的，如图3-5所示。
图3-5可变气门正时驱动链条的安装
PASSATB5的ANQ型发动机的驱动链条的基础设定在两个凸轮轴链条驱动齿轮标记之间的链条长度为16个链条孔距。
4上海PASSATB5发动机常见故障的分析
上海PASSATB5轿车是在德国1996问世新PASSATB5型轿车的基础上改进而成的。
新车型装备全新的1.8L/9.2KWANQ水冷直列四缸四冲程五气门恒流电子控制多点喷射汽油发动机。
虽然，上海PASSATB5轿车采用了一些新的技术使轿车的发动机性能大为提高。
但是，上海PASSATB5轿车在市场上还是有部分车主反映自己轿车存在着发动机发抖、发动机不能够启动的故障。
4.1上海PASSATB5发动机发抖故障的分析
发动机抖动的定义：
发动机正常工作时，为了保证发动机较低的怠速，同时，兼顾良好的舒适性能，在怠速时发动机的扭矩主要用于克服发动机的阻力和附加载荷。
当发动机发出的扭矩小于外部载荷时，发动机出现不规则运转—怠速下降、加不起速、游车、车身在静态下加减速车身不明显，舒适性能明显下降的现象称为发动机的发抖。
发动机发抖的主要原因：
1电脑控制部分：
2燃油系统部分；3进排气系统部分；4点火系统部分；5机械部分。
各部分常见故障：
点火系统部分：
（1）点火线圈内部的烧蚀、锈蚀或无信号供电能量不足会引起发动机间歇性失火，车辆在行驶途中偶尔发耸，而长期熄火会使发动机工作不稳，三元催化器烧。
（2）分电器烧蚀间隙过大或者分火头损坏。
（3）缸线插头处腐蚀漏电。
（4）火花塞间隙过大、电极烧熔或积碳卡住。
对点火系统检修一般会用V.A.G5050等设备检查车辆是否有失火现象，然后检查火花塞、点火线圈的方法维修，但要特别注意一下两点：
首先发动机失火故障不能够简单的认为是点火系统出现故障引起的，它是发动机各缸功率不平衡的反映，产生的原因很多。
其次发动机控制系统检测到的失火现象可能和实际的不一样（双点火系统高速失火检查会提前一个缸，4缸失火会报3缸失火）。
燃油系统部分：
（1）油泵压力不足间歇性工作，使车辆加速无力、熄火特别是在热车状态急加速无力，偶尔还使车辆无法减速。
（2）喷油嘴积碳阻塞或滴漏，积碳堵塞使冷车起动时车辆抖动。
滴漏使车辆偶尔抖动熄火，短时间内车辆无法起动。
喷油嘴积碳一般采取清洗的方法维修，同时检查喷油量和喷油形状；滴漏一般采取保压压力和死活后检查喷油嘴有无湿润现象。
（3）调节阀出现故障一般有以下情况，压力失准（压力过高或过低）膜片破裂真空管进油；调节阀渗漏会引起燃油压力故障，膜片破裂真空管进油，初期会使发动机短时熄火启动困难，严重时使车辆无法加速自动熄火。
（4）燃油滤清器堵塞通常会造成燃油压力过低、流量不够，燃油泵出现噪音。
进排气系统：
（1）进气管道的节气门位置装配不到位，会发生漏气和进气量不稳定的现象，使发动机怠速不稳、熄火。
（2）中冷器出现裂口车辆在加速时会伴有啸叫，车辆在大负荷时增压压力偏低。
（3）真空管单向阀漏气会使混合气变稀，如果控制管路损坏或漏气除影响混合气外海可能影响别的部分的功能：
真空管路故障会造成松开油门后发动机抖动，空气滤清器有喘气声，真空罐漏气会造发动机3、4缸过早磨损。
（4）废气管漏气使混合气过稀，除影响发动机抖动外还会使发动机转速升高；废气管堵塞时影响曲轴箱通风，最终会导致机油消耗过高，发送机密封件损坏而漏油。
（5）气门密闭不严一般会伴有失火现象出现在怠速和高速，在面对此类故障时要慎重。
进气管积碳会是发动机在冷车状态下抖动或无法起动。
电脑控制部分：
进气系统和控制部分的故障可以通过发动机喷油量、氧传感器修正数据和其他的基本数据来进行判断。
（1）过量空气系数与调节—只适应值的参数如表4-1所示。
表4-1过量空气系数与调节—只适应值参数
理论范围
实际范围
备注
过量空气
系数
1
0.95—1.05
过量空气系数反映实际进气量与理论进气量的比值，比值大于1混合气过稀；比值小于1混合气过浓。
调节
自适应值
-5%—5%
-3%—3%
负值说明混合气片浓，正值说明混合气偏稀。
（2）λ氧传感器调节值：
催化器前的氧传感器调节值在-10%—10%（此显示值必须波动变化，否则说明氧调节被关闭）。
（3）催化器前的氧传感器的电压值为0.13V～3.60V,该电压值经ECU处理并稳为1.5V，正常电压为1.4V～1.6V，高电压说明和你和气过稀，低电压说明混合
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