毕业设计与论文(发动机抖动的故障诊断及排除)..doc
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1、目 录 第一章 绪论21.1 发动机抖动的类型21.2 发动机抖动的产生机理31.3 本文论述的主要内容3第二章 发动机怠速抖动的故障诊断及排除42.1发动机怠速抖动的定义42.2发动机怠速抖动的原因42.3怠速抖动的诊断方法82.4发动机怠速抖动的常见系统故障排除9第三章 发动机起步抖动的故障诊断及排除173.1 故障描述173.2汽车起步时发动机抖动的原因183.3汽车离合器摩擦力矩不稳定对起步抖动的影响183.4汽车离合器摩擦力矩不稳定对起步抖动的影响193.5起步抖动与摩擦系数的关系及解决方案20第四章 发动机制动抖动的故障诊断234.1发动机制动抖动的论述234.2制动性能参数分析2
2、34.3制动抖动的产生根源23第五章 发动机运转抖动的故障诊断及排除255.1发动机运转抖动的描述255.2发动机高速运转时的抖动或跳动现象、原因及解决办法26第六章 全文总结及展望266.1 全文总结:266.2 不足与展望26致 谢28参考文献29第一章 绪论11 发动机抖动的类型自发动机诞生以来,改善其动力性能、提高经济性、舒适性、降低其抖动强度,一直是从事发动机设计人员努力的目标。但是采用曲柄连杆机构的发动机,由于结复杂、气缸的做功过程不连续,其惯性力和气压力都具有强烈的冲击和宽频带激作用;此外,发动机还有各种系统和部件,它们存在各式各样的作用力。所以,由此产生的发动机抖动,其特点是多
3、振源、宽频带、形态复杂、不可能用一种抖动类型加以概括,本文重点介绍发动机的四种常见抖动故障和排除方法。111 怠速抖动汽车发动机怠速抖动是实际运用中的一个难题。讨论了发动机机体正常振动时的激振源和振动形式, 并运用机械振动理论, 研究了怠速抖动时它们的变化。指出, 由于发动机的各种故障会引起个别气缸气体作用力减小, 导致总的反倒力矩平衡性恶化, 致使发动机横向摆动加大, 出现怠速抖动。112起步抖动 起步抖动是汽车常见的一种故障,具体表现为:在汽车起步时尽管缓慢抬高离合器踏板,缓慢踩下加速踏板,但在结合离合器时汽车不是平稳的起步加速,而是断续接通动力,且出现全车振动,有明显的冲撞感觉。发动机起
4、步抖动,不仅使人乘坐不舒服,容易使驾驶员产生疲劳和烦躁,而且会加速相关零部件的老化和疲劳破坏,缩短零部件的使用寿命。同时起步抖动增加了缺乏经验的驾驶员误操作的可能,影响到汽车行驶安全性。因此,起步抖动应该及时予以排除。113 制动抖动制动抖动研究指出制动抖动是由厚度变化不均匀的制动盘在制动过程中引起制动力矩变化而导致的一种周期性激励的强迫振动,发动机制动抖动表现为车辆在一定车速范围内实施制动时,转向盘、制动踏板、车身底板和座椅的剧烈抖动,其频率与车速成一定的关系,通常为1050Hz。它的振源是制动器子系统,通过前悬架和转向系统等的传递后振动被放大,试验研究表明,发生制动抖动的根本原因是制动力矩
5、发生了波动。114 运转抖动当汽车高速行驶到某一时速时,发动机发生抖动,方向盘能感到明显抖动或跳动,这就是发动机高速运转时的抖动。作为发动机运转抖动中的一特例,这一问题严重影响驾驶的安全性,必须及时排除,确保人身安全。1.2 发动机抖动的产生机理 当发动机在稳定工况运转时,如果传给支承的作用力的大小和方向均不随时间而化,就称发动机是平衡的。但是往复式发动机由于工作过程的周期性和机件运动的周期性,运动中所产生的旋转惯性力和往复惯性力都是周期性变化的。这些力如果在机内不能互相抵消,传给支承的力也会不断变化。 发动机的不平衡性有两方面的涵义:惯性力系的平衡性和扭矩(及反力矩)的均性。因为扭矩受气缸数
6、、发火均匀性的影响不可能完全平衡,只能力求使不平衡度(扭矩不均匀度)在允许的范围内。而惯性力系的平衡(惯性质量平衡)主要取决于发动机中运动质量的配置。 惯性质量所引起的不平衡可分为,旋转惯性力不平衡和往复惯性力不平衡。惯性质量所引起的不平衡与零部件的制造精度密切相关,而实际上不可避免有制造误差。为了保证高速发动机的曲轴、飞轮、减振器、离合器等零部件运动平衡,对其动平衡有严格的要求;特别是为了保证实际平衡接近理论平衡,对于曲柄连杆机构主要零部件的重量、尺寸等均规定有严格的公差,必要时分组选配。 发动机的旋转部件包括,曲轴、飞轮、减振器、离合器等各运动机构和附件。 发动机工作时,曲轴等旋转部件承受
7、气体压力驱动旋转产生往复惯性力、旋转惯性力及其力矩的共同作用,而这些力通过发动机机体、发动机与整车连接的悬置最终作用到汽车底盘,传递到驾驶室,其频率在低频段与驾驶室、方向盘、人体最敏感的频率(垂直方向是48Hz)接近,使方向盘、车门抖动,使人出现手臂发麻、易疲劳等不良反映。13 本文论述的主要内容 从社会反馈的情况看,发动机抖动可分为以下两种情况: 发动机上下抖动:主要是由曲轴、飞轮动平衡超差所致; 发动机横向抖动:燃油泵的原因占很大比例,换油泵后故障排除。本文重点针对实际反馈的故障现象及排除进行分析,通过在整车上测试发动机、悬置、底盘、方向盘等部件,确定发动机运动件的动不平衡量过大和零部件损
8、坏是导致驾驶室、方向盘抖动的根本原因,随后对发动机进行拆检、检测各零部件的动不平衡量以及是否损坏,并通过改变各零部件的动不平衡量或更换新的零部件进行对比,找出影响的规律性。第二章 发动机怠速抖动的故障诊断及排除21发动机怠速抖动的定义 完全放松油门踏板,汽车档位位于空挡,发动机空转时产生的抖动称为发动机怠速抖动。22发动机怠速抖动的原因2.2.1进气系统1-空气滤清器;2-进气温度传感器;3-空气滤清器出气软管;4-节气门体;5-节气门;6-怠速空气调节阀;7-进气歧管;8-汽缸盖;9-排气歧管;10-空气;11进气歧管绝对压力传感器;12-发动机冷却液图2-1发动机进气系统组成 进气系统(图
9、2-1)由空气滤清器、进气温度传感器、进气压力传感器、节气门体、怠速控制阀、谐振腔、进气歧管等组成。发动机工作时,驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度,以此来改变进气量,控制发动机的运转。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后,流经空气流量计,沿节气门通道进入动力腔,再经进气歧管分配到各个气缸中;发动机冷车怠速运转时,部份空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸。、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
10、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。 、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。、进气量失准怠速进气量的失准属于间接原因,由于各种传感器,比如说氧传感器,霍尔信号
11、传感器,由于它们有故障,信号不正常,ECU接收到错误的信号以后发出的不正常指令,会错误的干预节气门的开度,使怠速失准,燃烧不正常。常见原因有:节气门位置传感器,节气门怠速开关 ;进气温度传感器、冷却温度传感器;ECU故障。 2.2.2燃油系统、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。、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,燃油泵泵油能力不足,油泵安全
12、阀弹簧弹力不足使得燃油压力过低;进油管变形,油压调节器故障,油管压瘪导致堵塞使得油压过高、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。2.2.3点火系统(图2-2)图2-2 发动机点火系统电路图在汽油机中,气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的,为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞,火花塞头部伸
13、入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系,点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。、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。、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。、点火提前角失准
14、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。、其他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
15、怠速不稳的因素会更多,诊断时必须全面考虑问题。2.2.4机械结构、配气机构(图2-3)图2-3 发动机配气机构配气机构的作用是按发动机各缸工作顺序和工作循环的要求,定时开启和关闭气门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曲,摇臂磨损,气门卡住或漏气,气门弹簧折断等。另外,装有液压挺杆的发动机,在通往汽缸
16、盖的机油道上安装一个泄压阀,当压力高于300kPa,打开该阀。如果该阀堵塞,由于压力过高会使液压挺杆伸长过多,导致气门关闭不严。进气门背部存在大量积炭,使冷车时吸附刚喷入的燃油,而不能进入汽缸,由于混合气过稀导致冷车快怠速不稳。、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。、其他原因 曲轴、飞轮、曲轴皮带轮等转动
17、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。23怠速抖动的诊断方法以上方面可以看出进气系统、燃油系统、点火系统以及发动机机械结构的故障都会产生怠速抖动,因此诊断产生发动机怠速抖动现象的原因是一项涉及面较广、难度较大的工作,轻易换件的方法是不可取的。怠速抖动故障的原因有百般变化,应根据检测结果、理论分析、维修经验做出正确判断,所以说诊断工作是有规律可循的。(1)、询问车主 接车后应向车主了解:最早出现怠速抖动的时间;怠速抖动时的发动机温度;该车行驶里程;车主经常驾驶的道路和习惯;该车保养情况;该车维修历史;该车是否加装设备。
18、 通过以上了解可对怠速抖动有初步判断,缩短检查时间,避免在检修时做无用功。(2)、外观检查打开发动机罩检查:观察发动机运转情况,抖动程度,同时观察发动机转速表指针的摆动幅度,是否偏离怠速期望值;观察是正常怠速抖动,还是负荷怠速抖动(打开空调、灯光、挂入挡位、打方向盘等);发动机外部件是否有异常;真空管有无脱落、破损;电线插接器有无松脱;是否存在漏油、漏水、漏气、漏电的四漏现象;排气管是否“突、突”(说明燃烧不好)、冒黑烟、有生汽油味等不正常现象;节气门拉线是否调整合适。(3)、查询分析故障码读码(永久性、偶发性故障码都要记录)清码运行(此时要再现故障发生的条件)再读码。阅读维修手册中的故障码列
19、表,查阅故障码发生的原因、影响、排除方法。对偶发性故障码不能忽视,往往怠速抖动时刻正是偶发故障码出现之时。经过分析确定下一步检修工作。如果没有故障码存储,要考虑控制单元不监视的元件可能存在故障,例如桑塔纳2000时代超人的控制单元不能对点火系统、燃油泵进行监控,对这两个部件应采用测量方法检查。(4)、阅读分析数据块数据块可以提供发动机运转中的实时数据,能否正确分析数据块代表诊断者的技术水平,对那些不正确的数据要分析其原因。对于怠速抖动,要读发动机转速、节气门开度、发动机工况、怠速空气流量学习值、怠速空气调节值、吸入空气量、点火提前角、传感器信号电压、冷却液温度、进气温度等数据。数据实时值、学习
20、值和调整值以实际值或百分率表示,工况以文字表示。(5)、检测根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定检测内容。根据检测对象选择万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、汽缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪等,选择哪一种仪器应视具体情况来定,出发点是能迅速、准确判断故障。尾气检测和波形分析很重要,也可以用断缸法迅速找到输出功率小的汽缸,使用真空表可以分析影响真空度的具体原因。检测的原则是从电到机、从简到繁。可以按电控系统、点火系统、进气系统、燃油系统、发动机机械部分的顺序进行。(6)、故障排除诊断者根据上述检查结果和维修手册中的故障排除指南,制定适合本车的排除方法。排
21、除方法一般有:清洗节气门与进气道、清洗检查喷油嘴、更换电气元件、检查线束的故障点、清洁接地点、修理发动机机械结构等工作。(7)、检验交车故障排除后必须用诊断仪、尾气分析仪再检测一遍,确认故障完全排除后方能交给车主。在3天内必须电话跟踪一次,目的是:对用户车辆的维修质量负责,提示用户使用车辆的注意事项;将该车的最终情况记录在维修笔记中,不断积累维修经验。24发动机怠速抖动的常见系统故障排除2.4.1进气系统故障进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。空气经空气滤清器过滤掉杂质后,流过空气流量计,经由进气道进入进气歧管,与
22、喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气,由进汽门送入汽缸内点火燃烧,产生动力。(1)故障点:进气系统或真空系统漏气诊断方法:检查进气系统的管路接头、真空软管有无漏气。(2)故障点:节气门和进气道积垢过多,出现堵塞诊断方法:清洗节气门和进气道油污和积炭,积碳的清除其实就是把日积月累附着沉积在气门、发动机汽缸内的胶质与积碳清洗掉,使发动机“返老还童”。主要有两种方法来清除“免拆”和“解体”。燃油添加清洗剂在发动机工作时,被燃油泵随同燃油一起吸入供油管路内。随着燃油的流动,它不仅能清洗掉油箱内、汽油泵滤网上的胶质和喷油嘴上的胶质与积碳,还可以在发动机正常工作时,自动清洗掉气门上和发动机汽缸内的积
23、碳,使发动机“返老还童”,重新焕发出澎湃动力。由于从油箱、燃油泵滤网以及燃油管道内清洁下来的胶质会沉积在汽油滤清器内,所以免拆清洗后,必须及时更换燃油滤清器,由于清洗剂中的化学清洗成份对橡胶供油管路有一定腐蚀作用,使用该方法时,一定要注意使用周期与间隔时间,不然会加快燃油橡胶供油管路的老化和腐蚀。“免拆清洗”简单省力,只须按正确的方法使用即可。但对于积碳严重的发动机,这种方法就显得力不从心,无法达到完全清洗洁净的目的。“免拆清洗”后,若发动机工作性能仍旧恶劣,而技师告诉您问题就是气门和缸内积碳太多引起时,那就不得不采用拆解发动机的方法来解决了。气门积碳的清洗较为简单,在拆下进气歧管后,用手工或
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