汽车制作与装配专业毕业设计

摘要

近几年来，随着我国经济的持续发展，汽车的需求量继续保持高速的增长。并随着电子技术的发展，越来越多的汽车上采用了电子控制的发动机 发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。

本论文就是以别克君威3.0l/v6发动机作为试验设计对象，从它的构造结构、工作原理、以及对其故障点的分析和排除等方面，结合实际情况，分析数据，了解此类发动机加速不良故障的发生、检测、解除的过程。

关键词：   故障  发动机  检测  排除 

1. 别克君威发动机系统控制电路的组成

1.1电路图

1.2传感器

1.21空气流量传感器：

作用：检测进气流量，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角。

安装：节气门前

1.2.2进气压力传感器：

作用：检测节气门后方进气管内的进气压力，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角；反映废气循环量。同时安装进气流量，提高检测精度。

安装：节气门后方的进气管上                              

1.2.3节气门位置传感器：

作用：反映节气门开度（负荷）的大小，判定发动机怠速、部分负荷、全负荷工况，实现不同的控制模式；反映节气门变化快慢（加速、减速），实现加速加浓和减速减油或断油控制。

1.2.4进气温度传感器：

作用：检测进气温度

安装进气温度传感器可独立装于气路，或与进气流量传感器、进气压力传感器组成为一体；可以在节气门前或节气门后。

1.2.5发动机转速和曲轴位置传感器

作用：

产生发动机曲轴转速信号，决定基本喷油量和基本点火提前角；

产生曲轴基准位置信号（一缸上止点信号），计算曲轴转角；

产生发动机曲轴转角信号，判定曲轴（或活塞）位置

安装：曲轴、凸轮轴、分电器

1.2.6凸轮轴位置传感器

作用：判定凸轮轴位置（一缸压缩上止点位置）

安装：分电器、凸轮轴

1.2.7冷却液温度传感器

作用：检测进气温度

安装：冷却液温度传感器装于缸体、缸盖的水套或节温器。

1.2.8爆震传感器

作用：检测发动机是否爆震  安装：缸体、火花塞

1.2.9氧传感器 oxygen sensor（o2s）

作用：检测排气中氧  安装：排气管

1.3 ecu

ecu（electronic control unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器（cpu）、存储器（rom、ram）、输入/输出接口（i/o）、模数转换器（a/d）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

1.4执行器

燃油泵、喷油器、点火线圈或点火控制器、怠速阀、egr阀、evap阀等。

1.4.1燃油泵

作用

泵油，建立油压。

安装：内置油箱

1.4.2喷油器

作用：将燃油以一定压力喷出并雾化。安装：进气歧管上和进气道附近的缸盖上，

1.4.3怠速阀（iscv、isc、iac阀）

作用：控制怠速进气量

安装：节气门并排的气道上

1.4.4点火器、点火线圈

点火线圈：高压线

点火器：连点火线圈的模块，或与点火线圈一体

1.4.5废气循环阀（egr阀）

作用：控制废气循环量，降低排放中的氮气。

安装：排气和节气门后方进气之间的管道上

1.4.6油箱蒸汽回收电磁阀（evap阀）

作用：控制油箱蒸汽回收量，降低油箱蒸汽的排放。

安装：炭罐和节气门后方进气之间的管道上

2.别克君威加速系统的工作原理

2.1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工作时的进气量。

空气供给系统主要分为l型和d型的电控燃油喷射系统。l型电控燃油喷射系统的发动机工作时，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。

在d型电控燃油喷射系统中，空气经空气滤清器过滤后，用进气管绝对压力传感器测量进气管内的绝对压力，然后空气通过节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。

2.2.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ecu指令喷油。

电动燃油泵将汽油从油箱内吸出，经燃油滤清器过滤后送入输油管,燃油泵供给的多于汽油经压力调节器和底压回油管流回油箱,输油管负责向各缸喷油器供油。压力调节器通过控制回油量来调节输油管内的燃油压力,以保证喷油器的喷油压差保持恒定。

2.3.点火系统

点火系统的基本功用是产生电火花，点燃气缸内的混合气。

点火系统的性能对发动机工作有十分重要的影响，为此要求点火系统必须在发动机各种工况和使用条件下，都能及时、可靠地点火。汽油机最佳点火时间应保证在缸内最高压力点出现在压缩上止点后10～15度,此时发动机的性能最好。点火可靠是要求产生的电火花有足够的能量,以保证能点燃气缸内的混合气。

2.4发动机ecu控制系统

在电控燃油喷射系统中,喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容。ecu根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间(喷油量),再根据其他传感器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,使喷油器喷油或断油。

3.别克君威发动机加速不良的影响因素

加速不良是发动机常见的故障之一，产生这一故障有多方面的原因，既有发动机燃料供给系统、点火系统等方面的原因，又有发动机电子控制系统故障，还可能是废气涡轮增压系统的故障所致，因此加速不良是发动机故障诊断的难点之一。在进行故障诊断时，首先要能够基于原理，全面分析可能导致故障的原因，根据故障状态下混合气特征值的变化规律，按照诊断操作由简到繁的顺序，设计出故障诊断流程，既能将所有可能的故障原因都包含在流程中，又能够以最小的人力物力消耗和最快的速度查找出故障点。

汽车加速不良的故障现象是快速踩下油门踏板时发动机转速上升迟缓，有迟滞现象，有时发动机伴有轻微抖动。

4.别克君威发动机故障检测与排除

4.1故障原因分析

导致发动机加速不良的原因需分两种情况考虑，一是发动机持久性动力不足，二是在加速过程中短时间内动力不足，这两种情况的故障原因截然不同。

4.1.1持久性动力不足

持久性动力不足的原因可能有以下四方面：

1.进入气缸的混合气总量不足；

2.混合气浓度达不到要求；

3.点火不良，混合气不能被可靠点燃；

4.发动机气缸内部密封不严，缸内压力过低，混合气不能被点燃或点燃后缸内压力不足，使发动机作功无力。

从解决这四方面问题入手，基于发动机的工作原理，找出导致每一方面问题的诸多原因，见表1。

⑴混合气总量不足

导致这一问题的原因有以下三个：

①进气受阻。由于节气门机械故障不能全开，或者空气滤清器脏污堵塞导致进气不畅。

②排气受阻。由于三元催化转换器积碳、污物沉积而堵塞，发动机排气一侧背压过大，使得进气一侧吸力不足，发动机进气量受到影响。

③配气正时失准。在维修操作时，配气正时机构的正时记号没有对准，或者可变配气正时装置出现故障，使进、排气门开闭时刻偏离了设计要求，导致发动机进、排气不充分。

⑵混合气浓度不符合要求

在混合气总量满足要求的情况下，如果混合气浓度不达标也会导致发动机动力不足，其原因可能有以下几方面：

①供油系统故障。

由于燃油泵输出压力不足、燃油滤清器堵塞、油压调节器回油量过大等原因导致油压过低，或者由于喷油器堵塞导致喷油不畅都会引起喷油量不足，从而使混合气过稀。

喷油器雾化不良导致燃油不能充分挥发，虽然喷油量没有减少，但有效蒸发量减少，同样也会导致混合气过稀。

②电控系统故障。

如果负荷传感器（即空气流量计、进气压力传感器、节气门位置传感器）信号失准，输出的进气量小于实际值，发动机控制单元输出的喷油量也会相应减小，使混合气过稀。

③废气再循环系统故障。

废气再循环系统故障可能导致再循环阀开度过大，进入气缸的废气量增加，使

混合气被废气过度稀释。

⑶点火不良

即使燃料供给系统给发动机提供的混合气数量和浓度都满足要求，点火系统工作不良仍然会导致发动机动力不足。

点火不良有以下两方面原因：

①气缸缺火或火弱。

由于火花塞积碳、烧蚀，或者点火线圈、高压线老化等原因，使个别气缸点火过弱甚至缺火，导致发动机动力不足，这类问题通过常规的断缸检验方法即可以判断出来。

②点火正时不当。

在故障诊断仪的发动机数据流显示功能中，对各缸点火提前角都有显示。热车怠速运转时的点火提前角为10°～15°，加速时点火提前角应增大到20°～30°，当爆震传感器出现故障时点火系统进入开环控制。从图1的发动机不同工况下点火提前角可以看出，此时点火提前角会大大减小（图1中的曲线）

③点火提前角过小会导致缸内高压来的比较晚，即活塞越过上止点后向下运动较大距离，气缸内才出现最高压力，此时混合气燃烧作功的效果差，表现为发动机动力不足。

④气缸压力不足

这一问题涉及到与燃烧室密封相关的三个部位，即：气门脏污或变形导致气门关不严、气缸垫泄漏以及活塞环老化导致燃烧室内混合气窜入曲轴箱。

4.1.2加速过程中短时间内动力不足

造成这一问题的原因有以下三个方面：

1.短时间内混合气过稀

①进气门背后海绵状沉积物对汽油的吸附作用。

车辆在长期使用后，进气门背后会沉积大量汽油中不易挥发的高馏分物质，这些物质以海绵状形态附着在进气门的背后，而喷油器喷射出的汽油恰好喷射在这一位置，在短时间内喷出的汽油被海绵体吸附未能进入气缸，导致混合气过稀。

②节气门位置传感器故障。

电子控制单元根据节气门开度增大的速率来判断驾驶员踩下节气门的速度，如果是急加速，电子控制单元将给发动机提供过量空气系数为0.8的浓混合气，以满足急加速时对发动机功率的要求，当节气门位置传感器信号失准时，发动机得不到所需的浓混合气，这将给车辆的加速性能带来很大影响。

2.点火系统短时间内工作不良

这包括点火强度和点火提前角两个方面的问题：

①点火强度。

由于点火线圈的老化，转速升高后一次绕组通电时间缩短，点火线圈积蓄能量不足，导致点火强度变弱。

②点火提前角。

在加速过程中，最佳点火提前角的影响因素主要是转速和爆震。转速升高时，最佳点火提前角增大；当发动机出现爆震时，应推迟点火，即最佳点火提前角减小。当转速传感器灵敏度下降，其信号频率低于发动机实际转速时，电子控制单元将不能对发动机转速作出正确的判断，未及时增大点火提前角，此时缸内最高压力将在活塞越过上止点后下行一段距离才出现，由于此时缸内体积过大使混合气的作功效果受到影响。另外，如果爆震传感器的屏蔽端子搭铁接触不良，将使外部干扰信号输入电子控制单元，电子控制单元会误以为发动机发生了爆震而推迟点火，也会使发动机功率下降。

3.废气涡轮增压系统在加速时未能充分发挥作用

涡轮增压系统的设计原则是，在发动机小负荷时增压涡轮即可达到足够的转速，对发动机进气系统能产生足够的增压效果，这样，在发动机大负荷时，多余的废气必须通过打开的旁通阀排出而不经过增压器，以防止增压涡轮转速过高。如果控制系统出现故障，该旁通阀将在小负荷时也打开，导致进气系统得不到增压，汽车的加速能力受到影响。

。

结论

别克君威轿车发动机上纵横布置有多根胶管，且大多是将一端直接与进气歧管相连，目的是利用发动机工作时进气歧管内产生的真空，作为多种辅助设备的动力源或有关传感器的信号源。别克君威3.0l/v6发动机进气歧管真空度的高低及其稳定性与发动机工作的汽缸数、转速、密封性能、点火性能、混合汽空燃比和节气门开度等有关。正常工作的发动机，其进气歧管内真空度的大小及变化都有固定的范围和规律，反之，如真空度大小与正常值相偏离，则发动机必然存在某种故障。造成真空度读数异常的常见原因有一个或多个火花塞缺火，空气软管破损或软管接头松脱、气门密封不良、汽缸盖垫或进气歧管垫漏气、活塞环漏气严重、废气再循环阀(egr)不能关闭、曲轴箱强制通风阀(pcv)被卡在全开位置、点火不正时、配气不正时等。不同的原因所对应的真空表读数不同。比如正常怠速工况下，发动机进气歧管真空度的读数应稳定在57～70kpa之间，如怠速测试时真空表读数不正常，则需进行如下测试：检查基本点火正时；检查气门正时；检查汽缸压缩大压力；检查曲轴箱强制通风阀。

因此，掌握常见工况下真空表的正确读数及一些因故障而造成的异常情况，对故障诊断有利益。

参考文献

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