涡喷发动机的常见故障与维修技术.docx

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涡喷发动机的常见故障与维修技术

涡喷发动机的常见故障与维修技术

摘要

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。

特点是完全依赖燃气流产生推力。

通

常用作高速飞机的动力。

油耗比涡轮风扇发动机高。

涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克•惠特尔爵士于1930年取得发明专利，但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天，没有参加第二次世界大战，

轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力参加了

1945年末的战斗。

但在实际运用中，涡轮喷气发动机存在诸多常见问题，因此，

本文分析了涡喷发动机故障原因、提出了方法，确保修理工作的正常完成。

关键词：

涡喷发动机故障维修

ABSTRACTTurbojetengineisaturbineengine.Characteristicis

totallydependentongasflowtoproducethrust.Usuallyusedasthepowerofhigh-speedaircraft.Fuelconsumptionishigherthanturbofanengine.Turbojetengineisdividedintocentrifugalandaxial,centrifugalbytheBritishin1930,SirFrankwhittleobtainedapatentforinvention,but

itwasnotuntil1941,equippedwiththeengineoftheplaneforthefirst

timetoheaven,anddidnottakepartinthesecondworldwar,axialflowwasborninGermany,andasthefirstpracticalfighterjetsMe-262powerfoughtinthebattleattheendof1945.Butinpractice,turbojetenginehasmanycommonproblems,therefore,thispaperanalyzestheturbojetenginefailurereason,putsforwardthemethodofrepairworktoensuresmootho

Keywords:

TurbinejetengineTroubleMaintain

1.1涡喷发动机综述

1.1.1涡喷发动机的新概念

涡喷发动机---在单个流道内，涡轮出口燃气直接在喷管中膨胀，使燃气可用能量转变为高速喷流的动能而产生反作用力的发动机称涡喷发动机•

电喷系统的实质就是一种新型的汽油供给系统。

化油器利用空气流动时在节气门上方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机，汽油喷施系统则是通过采用大量的传感器受各种工况，根据直接或间接检测的进气信号，经过计算机判断和处理，计算出燃烧时所需的汽油量，然后将加一定压力的汽油经喷油器喷出，供发动机使用。

1.1.2电喷系统的优缺点

电控发动机系统取消了化油器供油系统中的喉管，喷油位置在节气门的下方或缸内，有计算机控制喷油器的精准喷射量。

与化油器式发动机比，电喷系统有以下优点：

1）提高了发动机的充气系数，从而提高了发动机的输出功率和扭矩。

这

是因为电喷系统当中没有了喉管，减少了进气压力损失；汽油喷射是在进

气歧管附近，只有通过进气歧管，这样可以增加进气歧管的直径，增加进气歧管的惯性作用，提高进气效率。

2）根据发动机负荷的变化，精准控制混合气的空燃比，适应各种工况，

使燃烧更充分，降低油耗，减少排气污染，而且响应速度快。

3）可均匀分配到各缸燃油，减少了爆震现象，提高了发动机工作的稳定性，同时也降低了废气排放和噪声污染。

4）提高了汽车的使用性能。

在寒冷的冬季，化油器主喷油管易结冰上冻，而电喷系统没有结冰上冻现象，所以提高了冷启动性能。

另外电喷系统提供的是高压供油，喷出的气雾滴较小，能与空气同时进入燃烧室混合，因而响应速度快，加速性能好。

电喷系统与传统系统相比可以使油耗降低5%-15%，废气排放量减少

20%左右发动机功率提高5%-10%。

电控系统无论从燃油经济性发动机动力

性，还是排气和噪声等方面都具有传统系统无法比拟的优越性。

电喷发动机系统的缺点就是在于价格偏高，维修要求高。

1.1.3电喷系统的组成和工作原理

按其部件功用来看，电喷系统的组成主要有：

空气供给系统（气路）、燃油供给系统（油路）和电子控制系统（电路）三大部分。

1.2空气供给系统

1.2.1作用：

为发动机提供清洁的空气并控制发动机的正常工作时的进气量。

1.2.2组成：

由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、怠速空气调整体、谐振腔、动力腔、进气歧管等。

123工作原理：

发动机工作时，空气经空气滤清器后，通过空气流量计（L型）节气门体进入近期总管，在通过进气歧管分配给各缸。

节气门体中设置有节气门，从而控制进入发动机的空气量，进而控制发动机的输出功率。

在节气门的外部或内部设有与主进气道并联的旁通带速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时进气量。

L型——流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量。

D型一一进气歧管压力传感器测量的是进气歧管内的绝对压力，流经怠速控

制阀的空气也在此检测范围之内。

怠速控制阀由ECU直接控制。

124电喷发动机是以电控单元为核心，利用安装在发动机上不同部位的传感器，测出发动机各种不同工况下的工作参数，按照汽车制造厂电控单元存储器器中设定的控制程序，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，从而使发动

机获得良好的燃油经济性和排放性。

空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、怠速空气调整体、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。

有些发动机为了提高气压曾加充气量，应用了涡轮增压技术和二次进气技术。

发动机工作时，驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度，依次来改变进气量，控制发动机的运转。

进入发动机的空气经空气滤清器虑去尘埃等杂质后，经

空气流量计，沿节气门通道进入动力腔，再经进气歧管分配到各个缸中。

图1.2.4空气供给系统

1.空气滤清器2•进气温度传感器3•进气室4•大气压力传感器5•节气门体6•怠速阀

2.1节气门体的故障与维修

节气门是在进气的管道中，加入一组蝴蝶阀，利用阀片旋转角度不同、开口不同的方式，控制进气量，进一步控制引擎的动力。

现在车辆多采用电子节气门设计，可由引擎控制模块进行精确的控制，让输出提高、油耗下降。

新鲜空气自进气道、空气滤清器一路往引擎前进，下一个会碰到的就是节气门，也就是俗称的「油门」。

这是整个引擎，唯一由驾驶人所控制的机构，在化油器引擎中，这个任务则由化油器担任；而在喷射供油引擎中，节气门阀体取代了化油器。

在采用了喷射供油系统后，燃油直接在进气门前由喷射器射出，节气门阀体便少了使燃油与空气混合的任务。

但为了能精确控制油气混合，节气门阀体机构并不比化油器简单。

一个典型的节流阀体，应具备主进气道及节流阀，而节流阀是由一弹簧控制，当驾驶者未踩下油门时，节流阀处于关闭状态，使大部分的空气被排除在阀门外；而当驾驶踏下油门踏板时，油门拉线便会拉动节流阀弹簧，使阀门打开让空气从主进气道进入引擎中。

除此之外，还有一个节流阀感知器来把节流阀开度转成电子讯号，使得引擎监理系统（ECU）能依据油门开度来控制燃油喷量。

节流阀体上还有一个怠速控制阀，是由一步进马达控制，引擎ECU会在冷车、启闭冷气、空档与D档变换等时机，控制怠速马达的作动，以调整引擎怠速之合适的进气量。

传统的节流门（油门）是以油门拉线采机械方式驱动，然而为了全车控制的整体性，许多新推出的车型已采用了电子控制的节流阀（电子油门）。

2.2空气流量计故障与维修

电子控制燃油喷射系统的ECU有故障存储功能，它将各传感器及执行元件的工作情况汇总起来，并与电脑内存储的固定程序进行比较，如其误差超出规定范围即作为故障存储。

维修人员可通过故障阅读器（检测仪）读到具体故障情况。

这里存在一个相似故障的分辨问题，如空气流量计信号与氧传感器信号发生矛盾，电脑将怎样输出？

下面举例说明。

故障1捷达20V怠速不稳，部分负荷冒黑烟，有时换挡熄火。

检测过程：

电脑内故障存储为空气流量计故障，但具体检测空气流量计电路时情况正常，更换空气流量计故障依旧，更换电脑后冷车正常，热车后故障依旧。

这时（用V.A.G1551故障诊断仪）再检测全车数据块，发现08数据组第7组第2区氧传感器电压变化频率慢。

正常变化每分钟20—30次，此时平均只有5—6次，说明氧传感器有故障。

维修结果：

更换氧传感器，故障排除。

故障分析：

此故障在于电脑内出现空气流量计信号与氧传感器信号矛盾，实际上是由于氧传感器失准，造成误调节，但从结果上看和空气流量计信号严重超差，造成氧传感器无法调整是一样的。

这里电脑优先考虑重要信号即空气流量计信号，只要我们能正确理解电脑的故障提示，问题就不难解决。

这个故障可理解为：

从与空气流量计有关的故障，我们就很容易联想到氧传感器。

这就需要我们对其原理多了解一些，去对应不同情况。

故障2捷达20V发动机怠速不稳、行驶无力并冒黑烟，做一次基本设定故障排除，但几天后又出现反复。

检测过程：

电脑显示空气流量计临时性故障，更换空气流量计故障依旧，更换电脑故障依旧，用V.A.G1551故障诊断仪，再检测全车数据块正常，但具体检测空气流量计电路，发现空气流量计信号线电阻值偏大，正常值为0.5Q,

而实际值达3.6Q。

分析原因是线路有虚接，处理线束插头，故障被排除。

故障分析：

这种故障属于特别故障，但是在实际维修中却经常遇到，而且解决起来相对困难。

是时我们可以发现一个问题：

空气流量计信号线位于插头的转角处，在生产过程中容易产生位置故障，造成接触不良。

在其他的插头中，相应位置也值得我们注意。

另外，空气流量计作为一个至关重要的构件，其故障率是很低的，当电脑提示其故障时，我们要慎重对待。

故障3一辆红旗CA7220E轿车在行驶中突然出现间断性熄火，继而完全熄火。

对该车进行检查，发现该车能迅速起动，只是起动后无论踩下油门或松油门均很快熄火，但此时仪表板上的故障报警灯却不闪烁报警。

用V.A.G1551故

障诊断仪检查，故障诊断仪显示无故障码。

在检查时还发现，当拔下空气流量传感器接线插头时，发动机起动后却能运行，但怠速不稳，加速不良且仪表盘上的故障灯闪烁报警。

原来，该电喷系统的电脑自诊断功能只能识别空气流量传感器线路是否短路或断路故障，却不能识别空气流量传感器的错误信号，致使发动机起动后即熄火。

当拔下传感器接线插头时，由于电脑可识别此人为故障，电脑便自动用节气门位置信号代替空气流量信号，使系统进入自救回家的跛行状态。

因此，发动机能运行，但运转性能不好，故障灯也报警。

2.3怠速控制阀的故障检测

1、怠速控制系统的就车检测方法有三种：

（1）发动机怠速运转状况检测：

在冷车状态下起动发动机后，暖机过程开始

时，发动机的怠速转速应能达到规定的快怠速转速（通常为1500r/min）；在发

动机达到正常工作温度后，怠速转速应能恢复正常（通常为750r/min）。

如果冷

车起动后怠速不能按上述规律变化，则怠速控制系统有故障。

发动机达到正常工作温度后，在打开空调开关时，发动机怠速转速应能上升到900r/min左右。

若

打开空调开关后发动机转速下降，则怠速控制系统有故障。

在发动机怠速运转中，若对怠速调节螺钉作微量转动，发动机怠速转速应不会发生变化（转动后应使怠速调节螺钉恢复原来的位置）。

若在转动中怠速转速发生变化，说明怠速控制系统不工作。

（2）怠速控制阀的工作状况检查：

对于脉冲线性电磁阀式怠速控制阀，可在

发动机怠速运转中拔下怠速控制阀线束连接器，观察发动机的转速是否有变化。

如此时发动机转速有变化，则怠速控制阀工作正常。

对于步进电动机式怠速控制阀，可在发动机熄火后的一瞬间倾听怠速控制阀是否有嗡嗡”的工作声音（此时

步进电动机应工作，直到怠速控制阀完全开启，以利发动机再起动）。

如怠速控

制阀发出嗡嗡”声，则怠速控制阀良好。

为了检查步进电动机式怠速控制阀的工作状况，也可以在发动机起动前拔下怠速控制阀线束连接器，待发动机起动后再

插上，观察发动机转速是否有变化。

如果此时发动机转速发生变化，则怠速控制阀工作正常；否则，怠速控制阀或控制电路有故障。

（3）ECU控制电压的检测：

对于脉冲线性电磁阀式怠速控制阀，应拔下怠速控制阀线束连接器，用万用表电压档测量其端子电压。

如果在发动机运转过程中，怠速控制阀线束连接器端子有脉冲电压输出，ECU和怠速控制系统线路无故障。

若无脉冲电压输出，可打开空调开关后再测试。

若仍无脉冲电压输出，则怠速控制系统不工作，应检查ECU与怠速控制阀之间的线路（是否有接触不良或断路故障）；如怠速系统的线路无故障，则ECU有故障，应更换ECU。

对于步进电动机式怠速控制阀，将点火开关置于“ON位置，然后测量ECU的端子ICS1、ICS2、ICS3、ICS4与端子E1间的电压值（应为9-14V），如无电压，则ECU有故障。

2、怠速控制阀的检测

旁通空气阀固定在步进电机的电枢轴上，在步进电机驱动下，可在限定的90度转角范围内转动，以改变旁通空气道开启面积的大小来增减旁通进气量。

步进电机的磁极用永久磁铁制成，两块磁极用U型钢丝弹性固定在电机壳体内

壁上。

电枢由电枢铁心、两个线圈、换向器和电枢轴组成。

换向器由三块钢片围合而成，分别与三只电刷接触，电刷引线连接到控制阀的接线插座上，三线插座通过线束与ECU连接。

1）车上检查：

当发动机熄火时，怠速控制阀会发出咔嗒”的响声。

使阀门开

度退到最大位置。

如听不到复位时的响声，应对怠速控制阀进行检查。

2）怠速控制阀线圈电阻的检测：

断开点火开关，拔下怠速控制阀连接器插头。

拆下怠速控制阀，用万用表Q档测量怠速控制阀线圈的电阻值。

永磁磁极步进电机式怠速控制阀有2组线圈，各组线圈的阻值约10-15欧姆，脉冲线性电磁阀式怠速控制阀只有一组线圈，其电阻值为10-15Q步进电动机式怠速控制阀通常有2-4组线圈，各组线圈的电阻值为10-30Qo如线圈电阻值不在上述范围内，应更换怠速控制阀。

3）检查步进电机工作情况：

从节气门体上拆下怠速控制阀，用导线将瑞子2

连接蓄电池正极，然后依次将端子I、3与蓄电池负极连接，阀芯应当顺时或逆时转动，如阀芯不能转动，说明步进电机失效，应予更换新品。

4）步进电动机的动作检查：

将蓄电池电源以一定顺序输送给步进电动机各线圈，就可使步进电动机转动。

各种步进电动机的线圈形式和接线端的布置形式都不同。

这里以皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机怠速控制阀步进电动机为例说明其检查方法。

首先，将步进电动机连接器端子B1和B2与蓄电池正极相连，然后将端子S1、S2、S3、S4依次（S1-S2-S3-S4与蓄电池负极相接，此时步进电动机应转动，阀芯向外伸去，若将端子S1、S2、S3、S4按相反的顺序（S4-S3-S2-S1）与蓄电池负极相接，步进电动机应朝相反方向转动，阀芯向内缩入。

2.4进气温度传感器的检测

进气温度传感器安装在进气管路中，其功用是检测进气温度，并将温度信号变换为电信号传送给ECU，进气温度信号是各种控制功能的修正信号。

如果进气温度传感器信号中断，就会导致热起动困难、废气排放量增大。

下图3-1为温度传感器工作电路，传感器的两个电极用导线与ECU插冲连接。

ECU内部串联一只分压电阻，ECU向热敏电阻和分压电阻组成的分压电路提供个稳定的电压（一般为5v），传感器输入ECU的信号等于热敏电阻上的分压值。

对于结构一定的NTC型热敏电阻式温度传感器，由图2-2和表2-1可见，NTC型热敏电阻具有温度升高阻值减小；温度降低阻值增大的特性，而且呈明显的非线性关系。

1）检测电源电压与信号电压

检修进气温度传感器时，可用高阻抗数字式万用表检测传感器的电源电压和信号电压。

检测电源电压时，拔下进气温度传感器插头，接通点火开关，检测传感路线束插头上两端子间的电源电压应为5V左右，检测信号电压时，插上传感器插头，接通点火开关当，当发动机工作时，温度传感器的检测结果应当符合规定。

温度高时电压低；温度低时电压高。

如电压偏差过大，应当更换传感器。

2）检测热敏电阻阻值

检测温度传感器阻值时，断开点火开关，拔下温度传感器插头，拆下温度传感器，将传感器和温度表放人烧杯或加热容器中，如图2-4所示。

在不同温度下，用万用表电阻档检测传感器插座上两端子间的电阻值，然后再与标准阻值进行比较。

如果阻值偏差过大、过小或为无穷大，说明传感器失效，应予更换。

图2-4温度传感器的检测方法

3•空气供给系统的养护

所谓汽车保养是指保持和恢复汽车的技术性能，保证汽车具有良好的使用性和可靠性。

及时正确的保养会使汽车的使用寿命延长，安全性能提高，既省钱又免去许多修车的烦恼。

我们平时所说的汽车保养，主要是从保持汽车良好的技术状态，延长汽车的使用寿命方面进行的工作。

电控系统的主要功用就是根据各种传感器的信号，由计算机进行综合分析和处理，通过执行装置控制喷油量等使发动机油最佳性能。

空气供给系统一旦出现故障就会严重影响发动机的工作性能，致使发动机达不到理想的空燃比，影响发动机的动力性和排放性。

所以对空气供给系统的保养很重要，尤其对于敏感的传感器的保养概括起来讲，传感器的保养是车内保养。

车内保养是为了使车永葆青春，车内保养的目的则是让汽车行驶几十万公里无大修，保证汽车处在最佳技术状态。

根据保养期限来看，汽车保养分为定期保养和非定期保养两大类。

定期保养的目的：

一部车是由上万种的零件所组成的。

随着使用，功能性组件（包括润滑油）的性能由于磨损、老化、腐蚀等因素而逐渐降低。

在车辆正常行驶下，此种变化逐渐发生在许多零件上。

因为没有一部车的使用情况完全相同，因此无法预料每零件都有相同的磨损与老化。

因此，工厂规定了一定的检查周期，针对那些可以预料到随着时间或使用会产生变化的零组件进行调整与更换，这就是“定期

保养”。

其目的就是恢复车辆的性能到最佳状况，防止小问题变成大问题，确保

车辆的安全性，以及较佳的经济性与较长的使用寿命。

非定期保养有：

磨合期保养和季节性保养。

一方面要严格按照说明书上的时间规定，定期到特约维修服务站去补充或更换，另一方面也要自己检查观察，一般可以在汽车加油时顺便检查一下，看看各个储液罐的机油是否在上、下两个刻度线之间，如果低于下刻度线就要及时补充，如果油面下降较快，说明系统有渗漏，需立刻检查出渗漏部位，及时修复。

这里千万要留意的一点是添加的机油一定要和原有的是同样的规格牌号，燃油的标号必须符合该发动机的规格要求。

微、轿车发动机的压缩比高，如使用的燃油标号低，贝U易发生爆燃，弓I起烧穿活塞顶或活塞环岸等异常故障。

使用合格机油对减少磨损、延长发动机使用寿命至关重要。

现代高性能发动机、转速高、负荷大、工作条件苛刻，对机油的要求特别严格。

不仅要求粘度适当、粘温性能良好，而且必须具有清净分散性能，能抑制氧化胶状物和积炭生成，并使胶状物等易被过滤。

机油还须具有良好的氧化稳定性、抗腐蚀和抗磨等性能。

只要按规定的行驶里程进行保养和换油，就可以确定发动机良好的技术状况。

换油时注意，不同产地机油不宜混合使用，换油放净后方可注人新油。

以免不同的机油混合在一起引起化学反应，反而使机油变质，弄巧成拙。

空气流量计是EFI系统中最重要的传感器，在检测和维修的时候应该特别注意，切忌碰撞，不要让污物进入流量计内，也不能随意将手或工具伸入流量计内，以免造成流量计损坏，影响其测量精度。

对于空气滤清器过脏会引起发动机工作不良、油耗过大，损坏发动机等，检查空气滤清器时，若发现灰尘较少，堵塞较轻，可用高压空气从内向外吹净，继续使用。

过脏的空气滤清器应及时更换。

做好“三清”工作，防止发动机的磨料磨损，空气及燃、机油滤清器的“三清”作业是必不可少的例行保养作业。

“三

清”质量如何，直接影响发动机摩擦副的使用寿命。

特别是气缸与活塞组件的磨损，车辆行驶在多尘道路上，发动机的磨损量40%—60%是由于尘土中的二氧化硅、石英、三氧化二铝等随空气、燃、机油进人发动机引起的。

所以要严格维修工艺规范，以确保装配质量。

更换活塞环对恢复气缸压力、排除发动机窜机油是有效的。

但其效果是否显著，取决于气缸的磨损量和活塞是否正常。

一般气缸的磨损在0.10mm左右，活塞的环槽、裙部以及活塞销孔等的磨损还在使用尺寸范围之内，没有超过修理极限，则更换一组活塞环，可明显恢复发动机的气缸压力，并排除发动机窜机油现象。

但如果气缸、活塞和环的磨损超过修理极限，则应镗磨气缸，更换活塞和活塞环。

考虑车辆使用维修的经济性，在使用中，当发动机的技术状况尚未严重恶化，气缸的磨损尚未超过0.100mm时，此时更换活

塞环时机最佳。

这样，既可节约材料和维修费用，又能保持发动机良好的技术状况，一般车辆仍可行驶五5000km以上。

此外，装配时必须注意零配件的清洁度，切实做到“三清不落地”，严格按照厂家提供的技术维修数据，保持正确的间隙量或过盈量，防止零部件的异常变形，确保装配质量。

此外遵守操作规程，提高驾驶水平也是一个重要方面。

本论文是在我们的指导老师亲切关怀和悉心指导下完成的。

他们严肃的教学

态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。

从课题的选择到论文的最终完成，老师们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。

这么久以来，老师们在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向杜老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！