汽车发动机动力不足原因分析及故障诊断方案毕业设计.doc

毕 业 设 计

毕业设计题
汽车发动机动力不足原因分析及故障诊断方案
毕业设计类型
□ 产品设计 *工艺设计 þ方案设计
姓名

班级

所属系部
物流工程系
专业
汽车技术服务与营销
指导教师

职称

完成时间

20

摘要
发动机动力不足是汽车常见的一种故障现象，发动机动力不足的现象是发动机无负荷运转时基本正常，但带负荷运转时加速缓慢，上坡无力，加速踏板踩到底仍感到动力不足，转速据不高，达不到最高转速。随着汽车技术的不断提高。对汽车的性能要求越来越严。发动机动力不足故障的检测与诊断，是摆在维修和诊断面前的一个新课题。汽车发动机动力不足就是指它的动力性差。发动机动力不足是汽车很常见的一种故障现象，它产生的原因很多，涉及面也很广。研究依据常见的故障现象一一排查诊断，对特殊车例进行实际分析，排除故障，并了解汽车发动机的发展史。

关键词 ：汽车 发动机 动力不足 检修

目录
目录 4
综述 5
第1章 汽车发动机的发展分类及结构 6
1.1汽车发动机的历史发展 6
1.2汽车发动机的分类 6
1.3汽车发动机的结构 7
第2章 发动机动力不足故障 8
2.1 发动机动力不足的故障现象 8
2.2点火系统的故障 8
2.3燃油系统的故障 10
2.4配气机构故障 10
2.5电控方面的故障 13
第3章 故障检查排除 14
3.1故障检查步骤 14
3.2故障排除步骤 15
第4章 案例分析 17
4.1案例一 奔驰（C280）加速无力检修 17
总结 19
致谢 20
参考文献 21

综述

发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，关系着汽车的动力性、经济性、环保性。简单来说，发动机就是一个能量转换机构，即将汽油（汽车发动机柴油）或天然气的热能，通过在密封气缸内燃烧气体膨胀，推动活塞做功，转变为机械能，这是发动机最基本的原理。发动机的所有结构都是为能量转换服务的，发动机伴随着汽车走过了100多年的历史，无论是在设计、制造、工艺还是在性能、控制方面都有很大的提高，但其基本原理仍然没有改变。这是一个富于创造的时代，那些发动机的设计者们，不断地将最新科技与发动机融为一体，把发动机变成一个复杂的机电一体化产品，使发动机性能达到近乎完善的程度，各世界著名汽车厂商也将发动机的性能作为竞争亮点，更加注重能源消耗、尾气排放等与环境保护相关的方面，从而使人们在悠闲的享受汽车文化的同时，也能保护环境、节约资源。

第1章 汽车发动机的发展分类及结构
1.1汽车发动机的历史发展
发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。
生在德国，长在日本--汽车发动机的发展史
发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。
18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（N.J.Cugnot）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长7.23米，时速为3.5公里,是世界上第一辆蒸汽机车。
1.2汽车发动机的分类
（1）按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。
（2）按照进气系统分类：内燃机按照进气系统是否采用增压方式可以分为自然吸气（非增压）式发动机和强制进气（增压式）发动机。
（3）按照气缸排列方式分类：内燃机按照气缸排列方式不同可以分直列式，V型，W型和水平对置。
（4）按照气缸数目分类：内燃机按照气缸数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机。
（5）按照冷却方式分类：内燃机按照冷却方式不同可以分为水冷发动机和风冷发动机。
（6）按照行程分类：内燃机按照完成一个工作循环所需的冲程数可分为四冲程内燃机和二冲程内燃机。
（7）按气门机构种分类：底置凸轮轴（OHV）发动机、顶置凸轮轴（OHC）发动机。
（8）按燃油供应方式分类：化油器发动机和电喷发动机以及直喷发动机。
（9）按照所用燃料分类：内燃机按照所使用燃料的不同可以分为汽油机和柴油机。
1.3汽车发动机的结构
汽油机是由多个机构和系统组成的复杂机器,汽油机主要是由“两大机构”和“五大系统”组成。既由曲柄连杆机构，配气机构，燃料供给系，润滑系，冷却系，点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，既由曲柄连杆机构，配气机构，燃料供给系，润滑系，冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。

第2章 发动机动力不足故障
2.1 发动机动力不足的故障现象
动机无负荷运转时基本正常，但带负荷运转时加速缓慢，上坡无力，加速踏板踩到底时仍感到动力不足，转速提不高，达不到最高车速。排气感觉沉闷，行驶无力，油耗直线上升 。
2.2点火系统的故障
高压火花过弱或点火不准时。它包括中央高压线跳火过弱、高压分线火花过弱、点火线圈或点火器工作不良、点火提前角过大、点火提前角过小等
(1)目前的汽车几乎都将点火模块与点火线圈做成一体，或者是采用双点火线圈或者直接点火。点火线圈和点火模块本身发生故障，或其线路发生故障，会使电火花过弱或者是不点火，造成不点火或燃烧室内混合气燃烧不好，致使发动机不起动或动力不足。
其次就火花塞和高压线的同题。若火花塞型号不正确．间隙不正确、或者是被烧蚀或损坏．以及火花塞电极有积碳。高压线电阻过大，以及高压线外皮漏电，都会造成发动机动力不足现象
(2)汽油机点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。若点火提前角过大，则活塞还在向上止点运动时，气体压力已达很大的数值，活塞受到迎面而来的反向压力的作用，压缩行程的负功增加使发动机功率下降，甚至有时造成曲轴反转使发动机不能工作。而且点火提前角过大也易于发生不正常燃烧--爆燃。若点火提前角过小，混合气的燃烧将在逐渐增大的容积内进行，因而燃烧最高压力降低，而且补燃增加，热损失增大，于是发动机功率下降，油耗增加，并使发动机过热。混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振动最小，温升最低。影响点火提前量最大的因素是转速。随着转速的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在做功行程才点燃混合气(这样会造成动力的损失)往往设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大，一般不能超过60度，否则振动和温升问题将凸显，效率也将下降。实际上曲轴结构的转速是受限的。
( 3)气缸压力不足气缸压力不足会使发动机起动困难，工作无力，油料消耗增加。造成气缸压力不足的原因有：活塞环或气缸套磨损严重；气门头和气门座接触不良而漏气；气门弹簧的弹力不足或弹簧折断；气门间隙过小；活塞环走对口或卡死在环槽内；气缸垫损坏等。要正确排除气缸压力不足的故障，应先对有关部件进行检查，找到原因后采取相应的措施：更换活塞环，并视情况更换气缸套；对气门头和气门应进行研磨修复，有必要时更换新品；更换气门弹簧；调整气门间隙；消除活塞环及缸套上的积炭，重新调整或安装活塞环，对于易卡死在环槽内的活塞环可用砂纸进行侧磨后重新安装，对于那些间隙过大的无法修复的活塞环应予更换；更换气缸垫，并找到造成气缸垫损坏的原因，予以排除。另外，火花塞松动也会造成气缸压力不足，应拧紧。
2.3燃油系统的故障
（1）第一是喷油器有故障，包括喷油器的堵塞、滴漏，这样会使实际喷油量减少。还有喷出的燃油成线状，使燃油雾化不好．甚至成水滴状。还有就是喷油器的针阀的磨损。使实际的喷油量过大，电脑不能完全进行修正，使正确的空燃比得不到有效控制。使发动机燃烧不正常。
（2）第二是燃油系统的问题。就是燃油压力过低就会使实际的喷油量减小。也使燃油雾化不良，严重时会造成喷不出油。或成水滴状。造成燃油压力过低的原因，一是燃油滤清器堵塞。或燃油箱内滤网堵塞，二是燃油泵泵油能力不足．三是安全阀由于弹簧的弹力过小，四是进油管变形，导致堵塞的情况。 如果燃油压力过高，使实际的喷油量过多，使混合器过浓。其原因，一是燃油压力调节器有故障，或回油管有被压瘪导致堵塞的情况。使燃油压力超过正常值，二是燃油泵不匹配，其供油压力偏高。
2.4配气机构故障
（1）排气受阻，在发动机加载时，进气歧管真空度明显偏低。如进气管泄漏，使部分空气未经传感器侦测而进入进气管。导致混合气过稀，引起发动机动力不足，这主要是针对安装空气流量传感器的车型：汽油蒸汽是在发动时从碳罐阀进入进气岐管，导致混合气过浓；EG阀损坏，使废气在发动时进人到进气管，会造成混合器过稀；PCV阀故障，发动机箱内多余的废气在发动时进入进气管．致使混合气过稀。所有这些．都会造成发动机混合气不正常燃烧。致使发动机动力不足。
（2）节气门和进气道积垢过多。电喷发动机动力的控制基本上以控制节气阀开度为主。若节气门和进气道积垢过多。使节气阀在同样开度的情况下．进入进气管的空气变少．使发动机负荷太低，负荷运转时加速缓慢，低于正常的转速范围而导致动力不足。
（3）进气系统中的空气流量计或进气歧管真空度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器故障。进气系统有许多传感器．如进气温度传感器、水温传感器、节气门位置传感器、空气流量计(或进气压力传感器)、氧传感器等等，由于这些传感器出现故障，无法反映出正常的进气量信号。致使发动机电脑接收到错误的信号以后发出的指令不正常。使最终的混合气达不到正常标准，导致发动机转速不正常。如节气门位置传感器上有个转速开关，因为它是收到这个信号以后控制来源才能进入到转速程序。如果开关不闭合，发动机电脑就不会进入正常的转速程序。这些传感器本身出现故障，或者线路发生短路、断路故障，或发动机电脑出现故障等，都会引起发动机动力不足
(4)配气相位异常发动机的进气门、排气门根据发动机的工作循环打开及关闭的时刻所对应的曲轴转角称之为配气相位角，也叫配气相位。配气相位是否准确对发动机的动力性、经济性、环保性有很大的影响。配气相位不准，会导致进气不充分、排气不顺畅，将影响混合气的形成品质，造成燃烧不完全，使发动机的动力性下降，燃料消耗量增加，排放污染物中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物将大大增加。配气相位的准确与否与发动机配气机构的技术状况有关。配气相位失准，一般应检查凸轮轴的磨损情况，气门传动机构气门组的配合情况。可视情况进行更换机件或调整。通常通过凸轮轴键法、正对齿轮法等进行调整。如正时皮带安装位置错误，导致配气相位失准。
(5)发动机自身的机械损失过大。例如活塞与气缸配合过紧、曲轴箱机油过稠、进气门积炭、漏气等。
(6)废气再循环阀不能关闭或不能正常工作。废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有 在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。废气再循环(EGR)控制方式, 发动机控制电脑即ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、 低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，当发动机在怠速、低速、小负荷 及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOX最低。
2.5电控方面的故障
节气门位置传感器又称为节气门开度传感器或节气门开关。它实质上是一只可变电阻器，安装于节气门体上，外形及内部结构。电阻器的转轴与节气门联动，它有两个触点：全开触点和怠速触点。当节气门处于怠速位置时，怠速触点闭合，向计算机输出怠速信号，当节气门处于其它位置时，怠速触点张开，输出相对于节气门不同转角的电压信号，计算机便根据加速踏板的位置（发动机的负荷）向喷油嘴发出喷油的指令。节气门位置传感器有故障。如节气门过脏，灵敏度下降、反应迟钝等。

第3章 故障检查排除
3.1故障检查步骤
1.进行故障自诊断，检查有无故障码出现。有条件的话，需用专用诊断仪读取动态数据流，或用万用表检查数据。影响动力性的传感器和执行器有：冷却液温度传感器、空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器、点火器、喷油器等。按所显示的故障码或数据流分析故障，查找故障原因。
2.将加速踏板踩到底，检查节气门能否全开。如不能全开，应调整节气门拉索或踏板。
3.检查空气滤清器有无堵塞。如有堵塞，应清洁或更换。
4.用点火正时灯检查点火正时。在热车后的怠速运转中检查点火提前角，应为10°一15°或符合原厂规定，加速时点火提前角应能自动提前至20°一30°。如怠速时点火提前角不正确，应调整初始点火提前角；如果加速时点火提前角不正确，应检查点火提前控制线路及曲轴位置传感器、点火器等。
5.检查有无明显缺缸。可做单缸断火、断油试验。
6.检查所有火花塞、高压线、点火线圈。如有异常，应更换。可用点火示波器观察点火波形后确认。
7.检查燃油压力。如压力过低，应进一步检查电动燃油泵、油压调节器、燃油滤清器等。
8.拆卸喷油器，检查喷油量是否正常。如喷油量不正常或喷油雾化不良，应清洗或更换喷油器。
9.检测空气流量计、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、爆燃传感器信号。
10.检查废气再循环装置工作是否正常。
11.检查配气相位、气门间隙是否正确。
12.检查进气增压装置、可变配气正时及气门升程装置的工作情况。
13.检查排气是否不畅通、三元催化转化器是否堵塞。用真空表与排气背压表检查，或拆检。
14.测量气缸压缩压力、检查气门积炭、拆检发动机等。如气缸压力过低、气门弹簧过软、配气凸轮磨损等都可导致动力下降。
3.2故障排除步骤
电控发动机动力不足的根本原因就是发动机工作不好。引起发动机工作不好的因素有三个：燃油雾化不好，压缩性能差和点火能量不足。排除发动机动力不足的故障，主要要围绕 着这三个因素找原因，即使传感器方面有故障，大都与这几个因素有关，具体的方法步骤如下。
(1)初步诊断发动机各缸工作情况，若有的气缸工作不好，要想法予以排除。
(2)检查进气系统有无真空泄漏。包括燃油滤清器盖、PCV软管、EGR阀等。
(3)读取故障码。若有故障码显示，根据故障码所包含的内容，检查相应的部件和线路。
(4)检查点火正时。
(5)检查燃油压力。包括电子汽油泵、汽油滤清器和燃油压力调节器。
(6)检查喷油器。喷油器是否堵塞，连接器是否良好。
(7)检查火花塞跳火情况。火花塞是否烧蚀或被油淹，以及相关的高压线电阻是否符合标准。必要时调整气门间隙或检查气缸压缩压力。
(8)用电压表或电阻表检查电子燃油系统电子控制回路。检查线路连接；检查向ECU供 电情况(熔丝、主继电器)；检查节气门位置传感器；检查冷却液温度传感器；检查空气流量 传感器；检查进气歧管绝对压力传感器，检查喷射信号回路(喷射器配线和ECU检查)。

第4章 案例分析
4.1案例一 奔驰（C280）加速无力检修
4.2故障现象：一辆奔驰95款C280轿车，在行驶过程中，加速无力，节气门接近全开时，车速不能超过3Okm/h，均匀高速时故障很少出现，主要在停车后、起动、再加速过程中且间歇发生。平时关闭点火开关发动机熄火后，再打开点火开关，起动发动机，故障消失，加速正常，汽车行驶两三天故障又会重现。此车曾经一些厂家多次检修并更换过水温传感器、曲轴位直传感器及氧传感器等元件，故障并未排除。
4.3检修过程：采用红盒子SCANNER诊断仪检查，进入OBD-Ⅱ诊断模式，首先读取发动机系统故障码，显示为PO000，无故障码；再进入数值分析，起动车辆进行路试，开始时行驶一切正常，然后以制动、停车、急加速方式反复试验多次以使故障出现，路试一个多小时后，故障现象重现，油门踩到底车速仍低于3OKm/h，再用红盒子SCANNER读取故障时仍是P0000无故障，对数值进行分析找到了两条线索：
（1）能正常行驶时，起动后IGNADV即点火提前角为5.5°，发动机在300Or/min时为38°，加速正常有力；当故障出现时，怠速、加速点火提前角均显示负角度，有时为-6°，有时-2°，但只要关闭点火开关，发动机熄火后，再起动，点火提前角又回到5.5°，加速正常。
（2）能正常行驶时，燃油控制系统FUEL SYS数值变化正常，冷车为OL（开环控制），热车为CL（闭环控制），急加速显示OL DRV，这是发动机电脑正指令执行增浓喷油的正常程式，当故障出现，急加速无力时，显示OL FLT，这是燃油控制系统损坏的意思。
影响点火提前角延迟的信号主要有KS爆震、ECT冷却水温、IAT进气温度、CKP曲轴位置等传感器信号。经检测这些信号均正常，而且其中某一信号不良也不会使发动机控制电脑在正常行驶两三天之后才执行备用功能，因此就要考虑电脑损坏的可能性。本来开环控制、闭环控制、减速减油、减速断油及急加速增浓等这些燃油修正模式都是由发动机电脑控制的。故障现象反映了汽车在行驶中突然改变了燃油修正模式，突然改变点火提前角，说明发动机电脑已经控制不良。此故障更换发动机控制电脑后彻底排除。

总结
发动机的故障是很复杂的，在诊断故障时需要掌握系统的检修步骤和方法。在对电控发动机进行故障诊断时，首先需要系统全面地掌握电子控制系统的结构、原理和线路连接方式，明确电控系统中各部分可能产生的故障以及对整个系统的影响；运用科学的故障诊断方法对系统故障现象进行综合分析、判断，确定故障的性质和可能产生此类故障的原因；制定合理的诊断程序进行深入诊断和检查。总之，在发动机动力不足的故障诊断中，应对发动机动力不足的原因要有清楚的认识，并针对其故障现象来对症下药，综合从驾驶员、仪器设备等得到的信息、数据，进行综合分析，找出故障所在，专业人员利用专用工具进行全面维修。直到圆满解决动力不足的故障，使汽车恢复最佳性能和技术指标。

致谢
在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！
在论文工作中，遇到了很多问题，比如论文的选材和排版等，在丑老师的帮助下都一一得到解决。能够一直得到老师的亲切关怀和悉心指导，我很荣幸。老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。老师在百忙之中孜孜不倦地指导我们的论文写作，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助!
在此特别感谢一直关心帮助我成长的同学们！在我感到沮丧，对生活没有信心时，他们给了我莫大的支持，让我找回自信，重塑自我！在我取得荣誉时，有他们和我一起分享成功的喜悦！谢谢你们，我亲爱的朋友！
在学校的学习生活即将结束，回顾两年多来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷感谢！

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