汽車製作與裝配專業畢業設計

摘要

近幾年來，隨着我國經濟的持續發展，汽車的需求量繼續保持高速的增長。並隨着電子技術的發展，越來越多的汽車上採用了電子控制的發動機 發動機是汽車的心臟，為汽車的行走提供動力，汽車的動力性、經濟性、環保性。簡單講發動機就是一個能量轉換機構，即將汽油(柴油)或天然氣的熱能，通過在密封汽缸內燃燒氣體膨脹時，推動活塞作功，轉變為機械能，這是發動機最基本原理。

本論文就是以別克君威3.0l/v6發動機作為試驗設計對象，從它的構造結構、工作原理、以及對其故障點的分析和排除等方面，結合實際情況，分析數據，瞭解此類發動機加速不良故障的發生、檢測、解除的過程。

關鍵詞： 故障 發動機 檢測 排除

1. 別克君威發動機系統控制電路的組成

1.1電路圖

1.2傳感器

1.21空氣流量傳感器：

作用：檢測進氣流量，計算進氣量，決定基本噴油量和基本點火提前角。

安裝：節氣門前

1.2.2進氣壓力傳感器：

作用：檢測節氣門後方進氣管內的進氣壓力，計算進氣量，決定基本噴油量和基本點火提前角；反映廢氣循環量。同時安裝進氣流量，提高檢測精度。

安裝：節氣門後方的進氣管上

1.2.3節氣門位置傳感器：

作用：反映節氣門開度（負荷）的大小，判定發動機怠速、部分負荷、全負荷工況，實現不同的控制模式；反映節氣門變化快慢（加速、減速），實現加速加濃和減速減油或斷油控制。

1.2.4進氣温度傳感器：

作用：檢測進氣温度

安裝進氣温度傳感器可獨立裝於氣路，或與進氣流量傳感器、進氣壓力傳感器組成為一體；可以在節氣門前或節氣門後。

1.2.5發動機轉速和曲軸位置傳感器

作用：

產生髮動機曲軸轉速信號，決定基本噴油量和基本點火提前角；

產生曲軸基準位置信號（一缸上止點信號），計算曲軸轉角；

產生髮動機曲軸轉角信號，判定曲軸（或活塞）位置

安裝：曲軸、凸輪軸、分電器

1.2.6凸輪軸位置傳感器

作用：判定凸輪軸位置（一缸壓縮上止點位置）

安裝：分電器、凸輪軸

1.2.7冷卻液温度傳感器

作用：檢測進氣温度

安裝：冷卻液温度傳感器裝於缸體、缸蓋的水套或節温器。

1.2.8爆震傳感器

作用：檢測發動機是否爆震 安裝：缸體、火花塞

1.2.9氧傳感器 oxygen sensor（o2s）

作用：檢測排氣中氧 安裝：排氣管

1.3 ecu

ecu（electronic control unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控制器，也叫汽車專用單片機。它和普通的單片機一樣,由微處理器（cpu）、存儲器（rom、、ram）、輸入/輸出接口（i/o）、模數轉換器（a/d）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。電控單元的功用是根據其內存的程序和數據對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然後輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈衝信號以控制噴油量。電控單元由微型計算機、輸入、輸出及控制電路等組成。

1.4執行器

燃油泵、噴油器、點火線圈或點火控制器、怠速閥、egr閥、evap閥等。

1.4.1燃油泵

作用

泵油，建立油壓。

安裝：內置油箱

1.4.2噴油器

作用：將燃油以一定壓力噴出並霧化。安裝：進氣歧管上和進氣道附近的缸蓋上，

1.4.3怠速閥（iscv、isc、iac閥）

作用：控制怠速進氣量

安裝：節氣門並排的氣道上

1.4.4點火器、點火線圈

點火線圈：高壓線

點火器：連點火線圈的模塊，或與點火線圈一體

1.4.5廢氣循環閥（egr閥）

作用：控制廢氣循環量，降低排放中的氮氣。

安裝：排氣和節氣門後方進氣之間的管道上

1.4.6油箱蒸汽回收電磁閥（evap閥）

作用：控制油箱蒸汽回收量，降低油箱蒸汽的排放。

安裝：炭罐和節氣門後方進氣之間的管道上

2.別克君威加速系統的工作原理

2.1空氣供給系統

空氣供給系統的功用是為發動機提供清潔的空氣並控制發動機正常工作時的進氣量。

空氣供給系統主要分為l型和d型的電控燃油噴射系統。l型電控燃油噴射系統的發動機工作時，空氣經空氣濾清器過濾後，通過空氣流量計（l型）、節氣門體進入進氣總管，再通過進氣歧管分配給各缸。

在d型電控燃油噴射系統中，空氣經空氣濾清器過濾後，用進氣管絕對壓力傳感器測量進氣管內的絕對壓力，然後空氣通過節氣門體進入進氣總管，再通過進氣歧管分配給各缸。

2.2.燃油供給系統

燃油供給系統的功用是供給噴油器一定壓力的燃油,噴油器則根據ecu指令噴油。

電動燃油泵將汽油從油箱內吸出，經燃油濾清器過濾後送入輸油管,燃油泵供給的多於汽油經壓力調節器和底壓回油管流回油箱,輸油管負責向各缸噴油器供油。壓力調節器通過控制回油量來調節輸油管內的燃油壓力,以保證噴油器的噴油壓差保持恆定。

2.3.點火系統

點火系統的基本功用是產生電火花，點燃氣缸內的混合氣。

點火系統的性能對發動機工作有十分重要的影響，為此要求點火系統必須在發動機各種工況和使用條件下，都能及時、可靠地點火。汽油機最佳點火時間應保證在缸內最高壓力點出現在壓縮上止點後10～15度,此時發動機的性能最好。點火可靠是要求產生的電火花有足夠的能量,以保證能點燃氣缸內的混合氣。

2.4發動機ecu控制系統

在電控燃油噴射系統中,噴油量控制是最基本的也是最重要的控制內容。ecu根據空氣流量信號和發動機轉速信號確定基本的噴油時間(噴油量),再根據其他傳感器對噴油時間進行修正,並按最後確定的總噴油時間向噴油器發出指令,使噴油器噴油或斷油。

3.別克君威發動機加速不良的影響因素

加速不良是發動機常見的故障之一，產生這一故障有多方面的原因，既有發動機燃料供給系統、點火系統等方面的原因，又有發動機電子控制系統故障，還可能是廢氣渦輪增壓系統的故障所致，因此加速不良是發動機故障診斷的難點之一。在進行故障診斷時，首先要能夠基於原理，全面分析可能導致故障的原因，根據故障狀態下混合氣特徵值的變化規律，按照診斷操作由簡到繁的順序，設計出故障診斷流程，既能將所有可能的故障原因都包含在流程中，又能夠以最小的人力物力消耗和最快的速度查找出故障點。

汽車加速不良的故障現象是快速踩下油門踏板時發動機轉速上升遲緩，有遲滯現象，有時發動機伴有輕微抖動。

4.別克君威發動機故障檢測與排除

4.1故障原因分析

導致發動機加速不良的原因需分兩種情況考慮，一是發動機持久性動力不足，二是在加速過程中短時間內動力不足，這兩種情況的故障原因截然不同。

4.1.1持久性動力不足

持久性動力不足的原因可能有以下四方面：

1.進入氣缸的混合氣總量不足；

2.混合氣濃度達不到要求；

3.點火不良，混合氣不能被可靠點燃；

4.發動機氣缸內部密封不嚴，缸內壓力過低，混合氣不能被點燃或點燃後缸內壓力不足，使發動機作功無力。

從解決這四方面問題入手，基於發動機的工作原理，找出導致每一方面問題的諸多原因，見表1。

⑴混合氣總量不足

導致這一問題的原因有以下三個：

①進氣受阻。由於節氣門機械故障不能全開，或者空氣濾清器髒污堵塞導致進氣不暢。

②排氣受阻。由於三元催化轉換器積碳、污物沉積而堵塞，發動機排氣一側背壓過大，使得進氣一側吸力不足，發動機進氣量受到影響。

③配氣正時失準。在維修操作時，配氣正時機構的正時記號沒有對準，或者可變配氣正時裝置出現故障，使進、排氣門開閉時刻偏離了設計要求，導致發動機進、排氣不充分。

⑵混合氣濃度不符合要求

在混合氣總量滿足要求的情況下，如果混合氣濃度不達標也會導致發動機動力不足，其原因可能有以下幾方面：

①供油系統故障。

由於燃油泵輸出壓力不足、燃油濾清器堵塞、油壓調節器回油量過大等原因導致油壓過低，或者由於噴油器堵塞導致噴油不暢都會引起噴油量不足，從而使混合氣過稀。

噴油器霧化不良導致燃油不能充分揮發，雖然噴油量沒有減少，但有效蒸發量減少，同樣也會導致混合氣過稀。

②電控系統故障。

如果負荷傳感器（即空氣流量計、進氣壓力傳感器、節氣門位置傳感器）信號失準，輸出的進氣量小於實際值，發動機控制單元輸出的噴油量也會相應減小，使混合氣過稀。

③廢氣再循環系統故障。

廢氣再循環系統故障可能導致再循環閥開度過大，進入氣缸的廢氣量增加，使

混合氣被廢氣過度稀釋。

⑶點火不良

即使燃料供給系統給發動機提供的混合氣數量和濃度都滿足要求，點火系統工作不良仍然會導致發動機動力不足。

點火不良有以下兩方面原因：

①氣缸缺火或火弱。

由於火花塞積碳、燒蝕，或者點火線圈、高壓線老化等原因，使個別氣缸點火過弱甚至缺火，導致發動機動力不足，這類問題通過常規的斷缸檢驗方法即可以判斷出來。

②點火正時不當。

在故障診斷儀的發動機數據流顯示功能中，對各缸點火提前角都有顯示。熱車怠速運轉時的點火提前角為10°～15°，加速時點火提前角應增大到20°～30°，當爆震傳感器出現故障時點火系統進入開環控制。從圖1的發動機不同工況下點火提前角可以看出，此時點火提前角會大大減小（圖1中的曲線）

③點火提前角過小會導致缸內高壓來的比較晚，即活塞越過上止點後向下運動較大距離，氣缸內才出現最高壓力，此時混合氣燃燒作功的效果差，表現為發動機動力不足。

④氣缸壓力不足

這一問題涉及到與燃燒室密封相關的三個部位，即：氣門髒污或變形導致氣門關不嚴、氣缸墊泄漏以及活塞環老化導致燃燒室內混合氣竄入曲軸箱。

4.1.2加速過程中短時間內動力不足

造成這一問題的原因有以下三個方面：

1.短時間內混合氣過稀

①進氣門背後海綿狀沉積物對汽油的吸附作用。

車輛在長期使用後，進氣門背後會沉積大量汽油中不易揮發的高餾分物質，這些物質以海綿狀形態附着在進氣門的背後，而噴油器噴射出的汽油恰好噴射在這一位置，在短時間內噴出的汽油被海綿體吸附未能進入氣缸，導致混合氣過稀。

②節氣門位置傳感器故障。

電子控制單元根據節氣門開度增大的速率來判斷駕駛員踩下節氣門的速度，如果是急加速，電子控制單元將給發動機提供過量空氣係數為0.8的濃混合氣，以滿足急加速時對發動機功率的要求，當節氣門位置傳感器信號失準時，發動機得不到所需的濃混合氣，這將給車輛的加速性能帶來很大影響。

2.點火系統短時間內工作不良

這包括點火強度和點火提前角兩個方面的問題：

①點火強度。

由於點火線圈的老化，轉速升高後一次繞組通電時間縮短，點火線圈積蓄能量不足，導致點火強度變弱。

②點火提前角。

在加速過程中，最佳點火提前角的影響因素主要是轉速和爆震。轉速升高時，最佳點火提前角增大；當發動機出現爆震時，應推遲點火，即最佳點火提前角減小。當轉速傳感器靈敏度下降，其信號頻率低於發動機實際轉速時，電子控制單元將不能對發動機轉速作出正確的判斷，未及時增大點火提前角，此時缸內最高壓力將在活塞越過上止點後下行一段距離才出現，由於此時缸內體積過大使混合氣的作功效果受到影響。另外，如果爆震傳感器的屏蔽端子搭鐵接觸不良，將使外部干擾信號輸入電子控制單元，電子控制單元會誤以為發動機發生了爆震而推遲點火，也會使發動機功率下降。

3.廢氣渦輪增壓系統在加速時未能充分發揮作用

渦輪增壓系統的設計原則是，在發動機小負荷時增壓渦輪即可達到足夠的轉速，對發動機進氣系統能產生足夠的增壓效果，這樣，在發動機大負荷時，多餘的廢氣必須通過打開的旁通閥排出而不經過增壓器，以防止增壓渦輪轉速過高。如果控制系統出現故障，該旁通閥將在小負荷時也打開，導致進氣系統得不到增壓，汽車的加速能力受到影響。

。

結論

別克君威轎車發動機上縱橫佈置有多根膠管，且大多是將一端直接與進氣歧管相連，目的是利用發動機工作時進氣歧管內產生的真空，作為多種輔助設備的動力源或有關傳感器的信號源。別克君威3.0l/v6發動機進氣歧管真空度的高低及其穩定性與發動機工作的汽缸數、轉速、密封性能、點火性能、混合汽空燃比和節氣門開度等有關。正常工作的發動機，其進氣歧管內真空度的大小及變化都有固定的範圍和規律，反之，如真空度大小與正常值相偏離，則發動機必然存在某種故障。造成真空度讀數異常的常見原因有一個或多個火花塞缺火，空氣軟管破損或軟管接頭鬆脱、氣門密封不良、汽缸蓋墊或進氣歧管墊漏氣、活塞環漏氣嚴重、廢氣再循環閥(egr)不能關閉、曲軸箱強制通風閥(pcv)被卡在全開位置、點火不正時、配氣不正時等。不同的原因所對應的真空表讀數不同。比如正常怠速工況下，發動機進氣歧管真空度的讀數應穩定在57～70kpa之間，如怠速測試時真空表讀數不正常，則需進行如下測試：檢查基本點火正時；檢查氣門正時；檢查汽缸壓縮大壓力；檢查曲軸箱強制通風閥。

因此，掌握常見工況下真空表的正確讀數及一些因故障而造成的異常情況，對故障診斷有利益。

參考文獻

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