1、大众捷达轿车油耗过高的故障诊断方案设计第一部分 设计任务与调研 1第二部分 设计说明22.1.3捷达汽车电控燃油喷射系统的组成4第三部分 设计成果9第四部分 结束语12第五部分 致谢13第六部分 参考文献14第一部分 设计任务与调研一、毕业设计的任务 1.掌握捷达汽车汽油发动机整体组成、部件及总体布置； 2.了解捷达汽车油耗过高的故障原因分析； 3.完成捷达汽车油耗过高的故障诊断方案设计。二、设计的思路、方法等1通过检索相关专著、论文、汽车维修手册、培训材料等资料，收集与捷达汽车 油耗过高的故障诊断方案毕业设计相关的材料；2经过分析、归纳、整理，系统分析捷达汽车油耗过高的故障原因；3进行现场实
2、践，对捷达王汽车汽油发动机进行实车研究；4开展方案设计，通过系统分析法和现场验证，比较各种方案，逐步优化设计方案、明确设计故障诊断方案5验证故障分析诊断思路的逻辑性和有效性,结合捷达王汽车油耗过高的维修实践进行检验，进一步修改完善设计，验证科学性与实用价值。三、与本课题相关的资料参考以下书籍： 1李清明.汽车发动机电子控制系统.北京:机械工业出版社,2007.4. 2栾琪文.一汽大众维修资料大全维修手册.辽宁:科学技术出版社,2013. 3谷朝峰.一汽大众车系维修案例精选.北京：机械工业出版社,2011. 4刘汉军.国产大众系列轿车维修手册.北京:金盾出版社,2009.四、调研的目的和总结 通
3、过调研，收集足够的、真是的和有效的信息，为本次毕业设计提供充分的理论基础及参考依据。调研的部门为汽车企业、汽车公司、汽车专业人士等一切与本次毕业设计相关的单位或个人，获得的信息有些是学术性的，也有些是实用性的。第二部分 设计说明1 汽油发动机的结构和工作原理1.1汽车汽油发动机的概况 汽油发动机是以汽油作为燃料的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高，结构简单，质量轻，造价低廉， 运转平稳。 与柴油发动机相比，汽油机具有噪声低，运转平顺、冬季易于启动、发动机有效转速范围大（1000-7
4、000rpm）、响应速度快等特点。汽油机的缺点是热效率低于柴油机，油耗较高，点火系统比柴油机复杂，可靠性和维修的方便性也不如柴油机。1.2捷达汽车发动机的组成 1.2.1曲柄连杆机构 曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成 1.机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳 2.活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆 3.曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴 主要是由发动机机体、曲轴、连杆、活塞等机件组成承担能量装换的功能。 图1 曲柄连杆机构 1.2.2配气机构 发动机配气机构（内燃机配气机构）是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火顺序的要求，定时开启和关
5、闭各气缸的进、排气门，使新鲜的可燃混合气（汽油机）或空气（柴油机）得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出1 。在压缩与作功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封。 图2 配气机构1.2.3燃料供给系统 是由进排气装置和燃油供给装置组成。主要是用来给发动机提供清洁的空气；将燃烧后的废气排出汽缸；将柴油以高压雾状喷入燃烧室内，使之蒸发，混合并燃烧。 图3 燃料供给系统 1.2.4冷却系统 发动机的冷却必须适度，如果冷却过度，将使传热损失增加，发动机燃油经济性变差，此外还会引起下述不良后果：燃油蒸发雾化不良，燃烧恶化；低温下机油粘度增大，使摩擦损失增大；温度过低还会使气缸的腐蚀磨损加剧。这些问题都将导致
6、发动机输出的有效功率下降，经济性变坏，使用寿命减少。现代发动机中，冷却系统带走的热量约等于发动机燃料实际放热量的四分之一到三分之一左右。 图4 冷却系统1.2.5润滑系统 主要由机油泵、油底壳、机油滤清器、机油冷却器、主油道等组成。主要功用是润滑，还具有冷却零件表面、对零件表面进行清洁、防止零件腐蚀、还有密封作用。 图5 润滑系统1.2.6启动系统 因发动机不能自行由静止转入工作状态，必须用外力转动曲轴，直到曲轴达到发动机开始燃烧所必需的转速，保证混合气的形成、压缩和点火能够顺利进行。发动机由静止转入工作状态的全过程，称发动机的启动。完成发动机启动过程所需的一系列装置称发动机启动装置。 图6
7、启动系统1.3捷达汽车电控燃油喷射系统的组成1.3.1空气供给系统 质量流量式喷射系统的空气系统有空气滤清器、空气流量计、节气门体、空气阀以及稳压箱等构成。功用：为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的供气量。原理：空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。 1.3.2 燃油供给系统 燃料系统主要由燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、调压器以及喷油器构成。功用：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。原理：电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。燃油泵供给的多余
8、汽油经回油管流回油箱。 1.3.3 控制系统 控制系统主要有传感器、输入/输出电路以及微机等组成，ECU是控制系统的核心。ECU根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间，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。1.4捷达汽车汽油发动机工作原理汽油发动机完成一次能量转换并对外输出功率，需要完成进气、压缩、做功和排气4个共组过程，称为一个工作循环。每一个工作过程对应一个活塞冲程，完成一个工作循环需要4个活塞冲程的柴油机，称为四冲程汽油发动机。四冲程汽油发动机完成一个工作循环，曲轴旋转720（两圈），活塞上下运动各两次。1.4.1进
9、气行程在这个过程中，发动机的进气门开启，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而使气缸内的压力将到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时，气缸内的气体压力约为0.0750.09MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。1.4.2压缩过程为使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点
10、向上止点移动一个行程，即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa，温度可达600-700K。1.4.3做功行程在这个过程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中，气缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3-0.5MPa，温度则
11、为1300-1600K。 1.4.4排气行程当作功行程接近终了时，排球门开启，考废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，强制降废气强制排到大气中，这就是排气行程。在此行程中，气缸内压力稍微高于大气压力，约为0.105-0.115MPa。当活塞到达上止点附近时，排气行程结束，此时的废气温度约为900-1200K。 2捷达汽油发动机油耗过高故障现象及诊断方案2.1捷达汽车油耗过高的故障现象2.1.1 电子控制系统故障引起汽油发动机油耗过高的故障现象 氧传感器失效，怠速抖动、冒黑烟，最高车速60km/h 油耗过高。2.1.2燃油供给系故障引起捷达王汽车油耗过高的故障现象 喷油器损坏
12、或堵塞时会产生怠速缺缸，加速无力，加速无力，排气管放炮，加速时有供油不足的感觉，引起的油耗过高。2.2捷达汽车油耗过高的故障分析2.2.1电子控制系统引起油耗过高的故障分析当氧传感器损坏或线路有故障时，容易产生下列故障：废气排放超标；怠速不稳；空燃比不正确；油耗上升。氧传感器失效后，会使发动机怠速运转不稳，油耗增加，排气管冒黑烟。常见故障是氧传感器因堵塞中毒而失效。 产生上述故障的原因主要有以下几点。 1.氧传感器的陶瓷硬而脆，用硬物敲击或用强烈气流吹洗都可能使其碎裂而失效。处理时要特别小心，发现问题要及时更换。 2氧传感器内部进入油污或尘埃等沉积物时，阻碍外部空气进入氧传感器内部，会使传感器
13、的输出信号改变，不能正确修正空燃比。表现为油耗上升，排放浓度明显增加，此时将沉积物除净就会使其恢复正常工作。 3氧传感器中毒，尤其是在以前使用加铅汽油，使氧传感器铅中毒而失效。另外，氧传感器发生硅中毒也是常有的事。汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的有机硅气体，都会使传感器失效。因此，要使用质量高的燃油和润滑油。2.2.2燃油供给系统引起油耗过高的故障原因分析 1.作为燃油供给系统关键部件之一的喷油器，它的工作好坏将严重的影响发动机的性能。汽车行驶一段时间后，燃油系统就会形成一定的沉积物。沉积物的形成和汽车的燃油直接有关：沉积物会堵塞喷油器的针阀、阀
14、孔，影响燃油供给系统精密部件的工作性能，导致动力性能下降；沉积物会在进气阀形成积炭，致使其关闭不严，导致发动机怠速不稳、油耗增大并伴随尾气排放恶化；沉积物会在活塞顶和气缸盖等部位形成坚硬的积炭，由于积炭的热容量高而导热性差，容易引起发动机暴震等故障；喷工作不灵，使缸内积炭严重；缸筒、活塞环加速磨损，造成怠速不稳，油耗上升，加速无力，起动困难及排放超标，严重的会彻底堵塞喷油嘴，损坏发动机。 2.3捷达汽车油耗过高的诊断方案2.3.1电子控制系统诊断方案 首先连接汽车故障电脑诊断分析仪读取故障码，初步判断故障所在并进行排除，必要时采用一些辅助设备进行进一步分析判断。 1.检查氧传感器 氧传感器主要
15、校正电脑控制的喷油时间，氧传感器损坏有下列现象：行车时排气管冒黑烟、加速不良、爬坡无力甚至排气管放炮；怠速时发动机不稳定，尾气有臭味等。故障主要表现为两种形式。 （1）线路故障 分为外部线路故障和内部线路故障，此类故障电脑检测时有故障码，可查看外部线路有无搭铁和断路，对内外线路故障可直接更换氧传感器。 （2）氧传感器工作不良 此类故障电脑检测时没有故障码。用读取数据流时，值表示的数值不稳定，超过标准值或变化缓慢（其它传感器工作状态良好），一般为氧传感器故障，更换后故障即可消除。 2.检查空气流量计 空气流量计是给电脑提供主要参数的元件之一，空气流量计损坏时主要有以下现象：怠速时不稳定，发动机抖
16、动明显；行车时加速无力，个别车加油时有断油的感觉，并有耸车现象，尾气有臭味。故障主要表现为两种形式。 （1）电路故障 分为外部线路和内部线路，电脑检测时有故障码，检查外部线路在插头和电脑之间的连线是否断路和搭铁。如果正常，则说明空气流量计损坏，应进行更换。 （2）电脑检测时无故障码 此类故障比较普遍，此时空气流量计由于脏污等原因，反映的数值有一定的偏差，造成油耗过高。读取数据流时，重点检查喷油时间与正常时有无偏差（正常喷油时间为1.61.8ms），是否比正常喷油时间偏长；再检查进气质量是否比正常数值偏大（正常进气量为3.04.0g/s），怠速时发动机运转是否稳定、抖动。出现这些现象时应及时更换
17、空气流量计，更换后症状便会消失。 3.检查进气温度传感器、冷却液温度传感器 两种传感器损坏时会造成起动困难、怠速不稳失火、怠速过高或游车，油耗过高，尾气昌黑烟或有异味。 （1）用电脑检测有故障码可用万用表测量电阻，进气温度传感器：气温为15时，电阻值约为2500；气温为30时，电阻值约为1600；冷却液温度传感器：冷却液温度为80时，电阻值约为1600。冷却液温度传感器：冷却液温度为80时，电阻值约为300；冷却液温度为30时，电阻值约为1600；冷却液温度为20时，电阻值约为2500。为符合上述标准时应进行更换，其次可检查导线故障，将导线一端搭接短路，测量另一端的电阻值，最大不超过0.15。
18、 （2）用电脑检测无故障码 此时可以采用对比检查的方法，即让发动机处于怠速状态，比较故障诊断仪上指示的冷却液温度是否与仪表盘上温度表指示的温度一致。如果不一致，可以发动机继续运行至冷却风扇打开，再一次查看电脑检测仪上的冷却液温度现仪表盘上的是否一致。如果仍不一致，则说明水温度传感器损坏。传感器损坏后，显示的温度会比实际的低，因此造成电脑按低温状态喷油，混合气过浓，燃油消耗过高。更换后，故障即可消除。 （3）检查节流阀体 它包括几个部分,节气门电位计节,气门调节器，怠速开关。检查怠速开关,节气门电机等元件的电阻当测得的电阻值为0时，表示短路，电阻值变大甚至为时，表示有断路处；电阻值在节气门变动过
19、程中变化不均或跳动，则为接触不良，可进行修复或更换。 检查节气门处是否清洁灰尘较多使节气门的自由开度增大，传给电脑的信号有误，造成喷油时间过长，喷油增多，油耗增加。阀体脏污，发动机起动后怠速不稳、飘忽不定甚至熄火，尾气有臭味，发动机抖动，行车时脱档，易熄火。通过清洗阀体及用诊断仪进行匹配，问题即能得到解决。2.3.2燃油供给系统诊断方案 供油系统导致发动机运行熄火的原因有两个，一是没有燃油喷出，二是喷油量过小。 电控发动机供油系统的工作过程。电喷发动机气缸内的汽油是由喷油嘴直接喷出的，喷油嘴安装在喷油管上，喷油管内的燃油是经安装在汽油箱的电动燃油泵泵油，再经燃油滤清器(压力调节器调压)供给的。
20、在整个供油系统中，喷油嘴和电动燃油泵由控制电脑或继电器加以控制。因此，喷油嘴和电动燃油泵是排除电脑发动机供油故障首选的两个器件。 目前，电动燃油泵一般安装在汽油箱内，燃油对油泵有很好的冷却何用，大多数汽车只装有一只燃油泵，但也有安装有主、副两只燃油泵的(比如卡迪拉克轿车)。燃油泵分为滚柱式、蜗轮式、内齿式和侧槽式等不同结构形式，但它们外在的性能碰撞有其共同点。因此，电喷汽车熄火后，应按下述方法对燃油泵进行检查： 打开点火开关(“ON”位)，听燃油泵有无运转声音，若有明显的运转声音，则说明燃油泵工作正常(但对于采用翼板式空气流量计的发动机而言，由于在空气流量计中设有燃油泵控制开关，打开点火开关后
21、，还需要启动发动机来检查燃油泵工作情况)。检查时，除听声音外，也可以用手捏住供油软管，应能够感觉到有油的压力，当将捏瘪的油管松开时，油管应该能立即复原。当然，若采用松开回油管接头的方法，看油管内是否向外喷油的检查，更可以进一步证明油泵的好坏。 在检查油泵有故障后，应排除故障。若油泵无问题，下一步应该检查喷油器。造成发动机熄火的喷油器故障，往往是喷油器堵塞或者是控制电路失效。喷油器失效的原因是喷油嘴上的沉积物和积炭所致，从而使喷油器喷油量减少或者喷油不稳定。检查喷油嘴堵塞的简便方法是：拆下喷油器，连接上供油管，在喷油器导线连接器处接上3V的电源线(或者用专用的电阻器线，去点触蓄电池正极)，如果喷
22、油干脆、停油及时为正常。一旦发现喷油嘴阻塞，就应该在专用清洗机上对此进行清洗，或者在喷油器不拆下的情况下，用与汽油相混合的清洗剂，通过车上的汽油管路对喷油嘴进行清洗。喷油器控制电路的正常与否，也可以在发动机启动时，用手指放在喷油器上，去感觉喷油器是否有振动，若有则说明控制电路工作正常，否则，应按说明书指示线号去检查导线连接器到控制电脑间导线是否有断路现象，或者控制电脑本身是否有故障。 第三部分 设计成果3.1 1998款捷达汽车油耗过高3.1.1故障现象1998款捷达轿车,发动机怠速不稳,排气管冒黑烟。驾驶员反映该车近期油耗增加。3.1.2故障检修 该车系一汽大众90年代后期产品,装有20气门
23、4缸发动机,采用较新型的全电子控制点火和motronic多点燃油喷射系统。接通点火开关,发动机起动后故障指示灯不熄灭,利用该车的自诊断系统,调出故障代码为00525,属氧传感器故障。起动发动机使其升至正常工作温度。用高阻数字万用表测得氧传感器插座处电压为0v,初步诊断为氧传感器损坏,于是换用新传感器,但故障依旧,说明故障并不在氧传感器。继续用数字式万用表检查氧传感器的加热器插座,无电压,但线路正常；最后查至加热继电器,发现加热继电器已损坏。更换加热继电器后,发动机恢复正常,仪表板上故障指示灯熄灭,故障得以排除。最后清除故障代码,并将原来的氧传感器换上。3.1.3故障排除该故障为氧传感器加热继电
24、器损坏,因氧化锆式氧传感器工作温度不能上升到300以上,致使其无信号输出,ecu就按稀混合气工况发出加浓混合气的命令,造成发动机排气管冒黑烟。3.2 2005款捷达王汽车油耗过高3.2.1故障现象 2005款捷达王汽车，怠速不稳、抖动、加速不良、排气冒黑烟，并有“突、突”声，油耗过高。3.2.2故障检修1.问诊：该车已行驶7万余公里，已有一万余公里未保养，一直用93号无铅汽油，有故障后油耗加大。2.阅读故障码，读到二个：00561混合气自适应超限(下限)，00553空气流量计（偶发型）。3.清码后再次发动后又出现上述故障现象和故障码。4.阅读数据流，氧传感器信号电压稳定在0.865v不变化，但
25、在急加速后减速时电压会变化。 3.2.3故障排除 实际上混合气浓，这和氧传感器指示相符合，同时减速时电压会变化，说明氧传感器无故障。 混合气过浓常见原因如下：(1)空气流量计故障 (2)水温传感器故障 (3)燃油压力过高 (4)喷油器关闭不严。 本着从易到难，用故障诊断仪读取空气流量数据为5.1g/s，已大于标准24g/s，检查水温传感器及燃油压力均正常，喷油器关闭不严是很少出现的，更换空气流量计后故障排除。 第四部分 结束语 通过本次对捷达汽车油耗过高诊断案例分析的写作，让我了解了更多汽车燃油供给系统的知识，特别是机械部分这一块。燃油供给系统的好坏决定了汽车行驶的稳定性，而且燃油供给系统在汽
26、车节能和环保方面能起到很大作用。在写作过程中时，我也查阅了许多的燃油供给系统相关的知识，燃油供给系统与发动机的工作有着息息相关的联系；它即能被发动机作用，也能作用发动机，它们是一各密不可分的一各整体。通过查阅书籍，使我的视野更加的开阔了，也给即将毕业的我增加了一部分新的知识为以后的学习和工作打下了坚实的基础。第五部分 致谢感谢我的指导老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导。而你开开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很快的融入我们这个新的实验室。感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨
27、天。三年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。只是今后大家就难得再聚在一起吃每年元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前程，大家珍重。我们在一起的日子，我会记一辈子的。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。第六部分 参考文献1李清明.汽车发动机电子控制系统.北京:机械工业出版社,2007.4. 2栾琪文.一汽大众维修资料大全维修手册.辽宁:科学技术出版社,2013.3谷朝峰.一汽大众车系维修案例精选.北京：机械工业出版社,2011.4刘汉军.大众汽车电控系统维修手册.北京:机械工业出版社,2007.
