发动机抖动的故障诊断及排除
目 录
第一章 绪论 2
1.1 发动机抖动的类型 2
1.2 发动机抖动的产生机理 3
1.3 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 4
2.1发动机怠速抖动的定义 4
2.2发动机怠速抖动的原因 4
2.3怠速抖动的诊断方法 8
2.4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 17
3.1 故障描述 17
3.2汽车起步时发动机抖动的原因 18
3.3汽车离合器摩擦力矩不稳定对起步抖动的影响 18
3.4汽车离合器摩擦力矩不稳定对起步抖动的影响 19
3.5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 23
4.1发动机制动抖动的论述 23 4.2制动性能参数分析 23
4.3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 25
5.1发动机运转抖动的描述 25
5.2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 26
6.1 全文总结: 26
6.2 不足与展望 26
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 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。
1.1.1 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。
1.1.2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。
1.1.3 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10?50Hz。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发生了波动。
1.1.4 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、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4~8Hz)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。
1.3 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
2.1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。
2.2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。
①、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。
②、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。
③、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。
④、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
①、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。
②、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
③、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。
①、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。
②、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。
③、点火提前角失准
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。
④、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
①、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