康明斯EQ6BTA59发动机故障检测与维修.docx
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康明斯EQ6BTA59发动机故障检测与维修
毕业论文
课题名称
康明斯EQ6BTA5.9发动机
故障检测与维修
分院/专业
机械工程学院/机电一体化
班级
学号
学生姓名
指导教师：
摘要
随着现代经济生活的发展，人们的生活水平的日渐提高，汽车已经非常普及，许多中国家庭实现了汽车梦，它已经不仅仅是出行工具简单范畴，甚至成为一个人的社会地位、声望的象征。
在汽车族生活中对汽车的关注非常高，同时发动机又是汽车的关键部分，了解汽车发动机的日常维护与保养至关重要，因为发动机的好坏直接影响的汽车的使用及寿命，只有这样才能有效的利用汽车，节约能源减少不必要的浪费。
本课题研究的是康明斯EQ6BTA5.9发动机的结构、设备维护与保养，在第2章节康明斯EQ6BTA5.9发动机的基本介绍中分别介绍了发动机的组成结构和工作原理以及技术参数。
在第3章节康明斯柴油发动机的维修中，主要讲述了发动机故障维修步骤及方法分析，以及在实习过程中遇到的故障案例进行的检修分析，以致最终解决问题，对以后遇到的发动机的故障的排除有一定的参考作用。
在第4章节中介绍康明斯发动机保养与维护目的意义，具体内容及相关规定。
现代汽车在分析发动机的故障时，一定要了解发动机的结构、组成及工作原理，以及各种常见故障的现象、原因和排除方法等。
关键词：
发动机；组成；工作原理；保养；故障；检修
Abstract
Withthedevelopmentofmoderneconomiclife,people'slivingstandardsrising,thecarhasbeenverypopular,manyChinesefamiliestoachievethedreamcar,ithasbeenmorethanjustasimpletraveltoolscategory,andevenbecomeaperson'ssocialstatus,asymbolofprestige.IntheMotorTrendCarofconcernforlifeisveryhigh,whilethecarengineisacriticalpartofunderstandingCarEnginedailycareandmaintenanceisessential,becausetheenginewillhaveadirectimpactontheuseandlifeofthecar,theonlywaytoeffectiveuseofthecar,toreduceunnecessarywasteofenergysaving。
ThisstudyistheCumminsengineEQ6BTA5.9structure,equipmentmaintenanceandmaintenance,inthefirsttwochaptersofthebasicengineCumminsEQ6BTA5.9presentationintroducedtheenginestructureandworkingprincipleandtechnicalparameters.InthefirstthreechaptersofCumminsdieselenginemaintenance,mainlyabouttheenginefaultmaintenanceproceduresandmethodsofanalysis,andtheinternshipfaultsencounteredduringoverhaulofcasestudiesanalyzed,andeventuallysolvetheproblem,afterexperiencingenginefailureexclusionhavesomereference.InthefirstfourchaptersCumminsenginemaintenanceandmaintenancepurposeandsignificanceofspecificcontentandrelatedregulations.
HyundaiMotorintheanalysisenginefailure,theenginemustunderstandthestructure,compositionandworkingprinciple,andavarietyofcommonfaultphenomena,causesandremediesandsoon.
Keywords:
Engines;Composition;Working;principle;Maintenance;Troubleshooting;Repair
第1章绪论
随着我国经济科技水平的进步，人民生活水平也日益提高，在追求物质生活的同时也在不断的丰富精神世界。
其中汽车就是人们出行的一个重要交通工具，说到汽车，我们多数人或许只认为是一种简单的代步工具，更多的其实汽车文化已经上升到一种精神层次的文化，车迷们对汽车的热衷程度不亚于生活中的衣食住行。
对于汽车其内部更是深层次的常常被我们忽视，这就是汽车的心脏---发动机。
发动机的影响着汽车的构造，它直接决定汽车以后的动力输出与平顺性，因此我们要清楚一个好的发动机很大程度上影响着汽车的品质与质量。
本课题主要集中介绍了康明斯柴油机EQ6BTA65.9的特点、组成、工作原理。
东风康明斯作为东风公司与美国康明斯公司合作的结晶，其用在东风乃至其他货车上的杰出表现，让东风康明斯一举成名，同样为中国的经济发展做出了重要贡献[2]。
所以今天我们学习柴油机系统的原理以及在实习工作中康明斯发动机的常见的故障诊断，以及对发动机的保养与维护是具有很现实的意义的。
第2章康明斯EQ6BTA5.9柴油发动机基本介绍
2.1发动机的概念
发动机又称为引擎[3]，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能等。
发动机是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，就是一个能量转换机构，通常是把化学能转化为机械能，即将汽油或天然气的热能，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。
2.2康明斯EQ6BTA5.9柴油发动机的介绍
如图2.1为康明斯EQ6BTA5.9型柴油发动机，康明斯EQ6BTA5.9型柴油发动机为东风康明斯B系列柴油机之一，B系列柴油发动机有自然吸气、增压及增压中冷三种进气形式，EQ6BTA5.9型柴油发动机为四冲程、直列6缸、水冷、增压中冷式柴油机，含义如下：
EQ代表东风汽车公司，6为发动机缸数，B为B系列，T为带废气涡轮增压，A为中冷型，5.9为发动机的排量。
图2.1东风康明斯EQ6BTA5.9型柴油发动机
2.3康明斯柴油发动机的组成结构
（1）曲柄连杆机构[4]。
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
（2）配气机构。
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。
进、排气门的开闭由凸轮轴控制。
（3）燃料供给系统。
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。
（4）润滑系统。
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。
（5）冷却系统。
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
（6）点火系统。
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。
（7）起动系统。
要先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行，使发动机由静止状态过渡到工作状态。
2.4康明斯柴油发动机的工作原理
柴油机是压缩的空气产生高热，喷入雾化的柴油后，爆炸膨胀，压力直接作用在活塞上，推动活塞沿气缸做不等速的高速直线作用往复运动，经活塞销、连杆和曲轴等组成的曲轴连杆机构，将活塞的直线运动变为曲轴连杆机构的旋转运动[5]，从而输出机械功。
发动机的运转主要分为以下过程。
（1）进气行程。
由于曲轴的旋转[6]，活塞从上止点向下止点运动，这时排气门关闭，进气门打开。
进气过程开始时。
气缸内的压力稍高于大气压力。
随着活塞下移，气缸内容积增大，压力减小，当压力低于大气压时，在气缸内产生真空吸力，空气经空气滤清器并与化油器供给的汽油混合成可燃混合气，通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。
（2）压缩行程。
曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。
压缩比越大，压缩终了时气缸内的压力和温度越高发动机功率也越大。
（3）作功行程。
作功行程包括燃烧过程和膨胀过程，在这一行程中，进气门和排气门仍然保持关闭。
当活塞位于压缩行程接近上止点位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，高温高压气体膨胀，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功。
（4）排气行程。
可燃混合气在气缸内燃烧后生成的废气必须从气缸中排出去以便进行下一个进气行程。
当作功接近终了时，进气门仍然关闭，排气门开启，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。
2.5康明斯EQ6BT5.9柴油发动机技术参数
表2.5康明斯EQ6BT5.9柴油发动机的技术参数，这对于我们了解康明斯EQ6BT5.9柴油发动机有一定的帮助作用，同时也可供我们参考。
表2.5EQ6BT5.9柴油发动机技术参数
康明斯发动机机构
发动机技术性能及参数
发动机型号
EQ6BT5.9
发动机类型
四冲程，水冷，直列，顶置气阀，直喷式柴油机
缸数
6
汽缸直径\mm
102
活塞行程\mm
120
工作容积\L
5.88
压缩比
17.5:
1
吸气形式
增压
点火次序
1-5-3-6-2-4
调速器
全程式
静态供油提前角\（柱塞在上止点时的行程）
（2.35mm）
动态提前角
有
机油消耗率\燃油消耗率
≤0.5%
进气阀、排气阀间隙（冷态）\mm
0.25\0.50
2.6康明斯柴油发动机结构特点
康明斯柴油机是四行程高速柴油机，它主要采用了独特的PT燃油供给系统和VE型分配式喷油泵。
同时和国产的A型喷油泵相配套，技术先进，性能跟优良，应用更广泛。
1、附件总成结构简单、轻小
如采用分配式燃油泵，转子式机油泵[7]，P型小型喷油器，冲压叶轮及组合轴承式水泵，板翘式机油冷却器，旋装式纸质全流机油滤清器，旋装式燃油滤清器。
2、关键零件材质、工艺先进，主要性能好
汽缸和汽缸盖均采用先进铸造工艺铸造；气门座采用高频淬火；曲轴和连杆均采用合金钢锻造，控制了铸造残余应力，其质量好，表面硬度高。
3、结构简单、紧凑、零部件数量少、重量轻
采用集成化设计，即几种零件组合在一起，将水泵壳、水泵进水管、机油泵壳、机油冷却器壳等组合在缸体内，将进气歧管、节温器座、冷却水小循环、燃油滤清器座组合在缸盖内。
在缸体、缸盖设计时，为镶配零件预留了尺寸，可供用户选择。
第3章康明斯柴油发动机的维修
3.1发动机故障维修步骤及方法分析
3.1.1系统故障诊断检测的程序
（1）客户调查
调查的主要内容分别是汽车发动机的维修史、使用状况[8]和对发动机的观察结果。
通过对用户的调查询问了解故障发生的症状、时间，以及是否已检修过，修过的部件的时间及简单介绍情况。
在进行客户调查时，我们需要让客户填写客户调查表，这张表可作为汽车电子控制系统故障现象的记录，作为检测诊断查找故障源的依据。
（2）直观调查
主要是在进行更为细致的诊断和检测之前，能消除一般性的故障因素。
主要涉及有以下几点：
检查滤芯及其周围是否有赃物，必要时更换。
检查真空软管是否破裂、老化或挤压；并检查软管的接头。
检视每个传感器和执行器，是否有明显的划伤。
运转发动机，检查进排气歧管处是否漏气，对所有发现的故障进行必要的排出。
（3）深入诊断
可利用车载故障自诊断系统和故障诊断仪读出故障码[9]，确定故障部位。
对于深入诊断，我们可利用示波器、万用表等仪器来检测传感器的正确性、线路的通断等。
3.1.2系统故障诊断检修的方法
（1）换件比较法
将怀疑有故障的元件用无故障的元件替换的方法[10]：
无故障的元件可以用备用的新件。
工作比较法，通过判断的系统是否工作，来判定该系统是否损坏。
断缸法，通过断开一个汽缸的喷油器的插接件，使该缸不工作，这样来判定该系统是否工作良好。
保护功能法，利用汽车电子控制系统的实效保护功能来工作，这样来判定。
（2）读取故障码法
故障码的读取方法有两种：
一种是手工读码法；另一种是利用故障诊断仪来读取故障码。
目前维修时绝大部分是利用故障诊断仪来读取故障码。
首先读取并记录所有故障码。
B.清除所有的故障码。
C.确认故障码已被删除，再次读取故障码时，应显示无故障码。
D.模拟故障产生的条件进行路试以使故障重现。
E.再读取并记录此时的故障码。
F.区分间歇性故障码和当前故障码。
G.区分与故障症状相关的故障码和无关的故障码。
H.区分诸多故障码或相关故障码中的主要故障码。
（3）读取数据流
将电控系统的一些主要传感器和执行器正常工作时的参数值按不同的要求进行组合，行成数据流或数据块。
这些标准数据流是厂方提供或车在行驶过程中，故障自诊断系统把各种有关数据资料记录下来。
在使用中，通过故障自诊断系统将各种传感器和执行器输入或输出的瞬时值以数据的方式显示出来，这样可以根据汽车在工作过程中各种数据的变化与正常行驶时的数据对比，即可诊断电控系统的故障原因。
3.1.3故障自诊断系统的使用
自诊断就是电子控制共轨式燃油喷射系统自己诊断系统本身有无故障[11]。
ECU根据不同传感器和控制开关输入的信号，按照预先的控制程序进行数学计算，并向各种执行器发出相应的控制指令完成不同的控制功能。
在使用汽车时，一旦接通钥匙，自诊断系统就会投入工作。
当自诊断系统检测到有传感器或执行器有故障时，电子控制模块ECU将检测到的故障内容以故障码的形式存储在随机存储器中。
并根据故障的严重程度，点亮仪表板上不同的故障指示灯，故障灯有“WARING”报警指示灯，“STOP”停机指示灯，“WAI-TO-START”等待启动指示灯和“MAINTENANCE”保养指示灯。
（1）故障显示
当钥匙和开关转到“ON”位置时，同时诊断开关在“OFF”位置时，4种指示灯将依次点亮约2s，然后熄灭，以进行自检。
如果黄色“WARNING”指示灯或红色“STOP”，指示灯点亮，说明系统工作不正常，存储有故障码。
黄色“WARING”指示灯点亮时，车辆还可以行使，但需要尽快修理；红色“STOP”指示灯点亮。
车辆必须尽快进行修理，以保护发动机。
（2）故障码的读取
读取故障码来诊断电控系统故障时最常用的自诊断测试方法。
将故障代码从ECU中读出，即可知道故障部位或故障原因，为诊断和排出故障提供可靠的依据。
（3）利用仪表板上故障指示灯读取故障代码
首先将钥匙开关置于“OFF”档，诊断开关转到“ON”位置后，然后将钥匙开关置于转到“ON”档，发动机表现不运转状态。
如果没有记录下现行故障码，红色和黄色指示灯依次点亮，然后熄灭并保持熄灭状态。
如果记录有现行故障码，两个指示灯都将瞬间点亮，然后开始闪烁出已记录的现行故障码。
故障代码闪烁顺序。
首先黄色“WARING”指示灯点亮，熄灭1s或2s后，红色STOP指示灯开始闪烁已记录的故障码。
各种号码间会有1s或2s的停顿。
在红色指示灯闪烁完故障码之后，黄色指示灯再次闪亮。
三位数的故障代码将以相同的顺序重复闪烁。
（4）利用故障检测仪读取故障代码
利用通用或INSITETM专用故障检测仪，不仅可以读取故障代码，还可以得到附加的故障代码信息，如故障发生时传感器和开关的数值和状态。
读取时将INSITETM与J1708数据通信接口连接，并连接好所有部件，将钥匙开关转到“ON”位置。
（5）故障代码的清除
只有经过维修，排出了故障，发动机运转1分钟后，用INSITETM专用故障检测仪确认现行故障代码不再起作用，并且已转变为非现行故障代码时，才能清除相关故障信息
故障自诊断系统在日常维修工作中应用非常重要。
在发动机出现故障时，电脑通过自动诊断故障和保存故障代码，并通过故障指示灯发出警告，来检测出故障所发生的原因所在。
它主要可以检测出发动机的怠速控制系统、电控点火系统、电控燃油喷射系统、进排气控制系统，增压控制系统等相关问题。
在维修时电控汽车故障分析我们要遵循询问、观察、查阅、调取故障码、检测、试验的的流程，采用逐一排除的方法，将故障的范围逐渐缩小，最终找到故障位置。
3.2生产实习时出现问题及解决方案
在实习期间，发动机故障问题是非常常见的，在维修过程中常用到的工具及量具主要有扳手、旋具、锤子、钳子、游标卡尺、内径百分表等。
常见的发动机故障主要有曲轴连杆机构故障、燃油供给系统的故障、冷却系统故障、润滑系统故障、点火和起动系统故障等，下面针对我所遇到的故障以及我应对这些故障所采用的方法解决问题进行简单的阐述。
3.2.1发动机提速缓慢故障
在实习工作中，遇到一辆行驶里程为3万千米东风汽车，出现提速缓慢的现象，经检查发现装备康明斯发动机。
1、分析判断：
影响发动机提速缓慢的原因主要有：
（1）喷油泵供油量变化
（2）进气系统与排气系统出现问题
（3）燃油系统油压过高或过低
（4）供油提前角问题
2、原因查找：
（1）根据驾驶人介绍前一段时间对该车的喷油泵进行过修理，所以首先检查喷油泵供油量变化的情况，结果表明各转速下供油量正常，而且喷油器工作良好。
（2）然后对进气系统检查，首先检查空气滤清器未堵塞，以及各管路连接状况，接着检查涡轮增压器的工作状况，也正常。
检查排气，下面所采取的措施是更换油封，如果没有出现蓝色烟雾则表明正常。
（3）燃油泵和它的控制电路如果出现了故障，对于发动机能否着车以及发动的启动有至关重要的影响。
因此对燃油泵及其控制电路的检修是发动机检测的重要内容之一。
图3.1为燃油系统检查技术方法手段流程，帮助我们直白的了解燃油系统检查的所涉及的内容与具体方面的做法。
图3.1燃油系统检查技术方法手段流程
结果表明燃油系统工作情况正常。
（3）经过上述排查，怀疑故障与供油提前角错误有关。
如图3.2，首先将泵轴锁紧螺母松开，轻轻转动泵轴，将泵轴提前进行角调整，但调整后故障依旧存在。
所以下面要对喷油泵的喷油正时进行调整。
于是将喷油泵调整到规定的正时后，然后重新装到车上并试车，发现加速缓慢现象并没有消除。
图3.2泵轴锁紧螺母的位置
（4）因为供油提前角自动调节器也影响供油提前角，于是下面对供油提前角自动调节器重点进行检查。
首先把供油提前角自动调节器拆开然后进行检查，结果发现缸内活塞能够自由移动。
接下来将喷油泵拆下，对喷油泵泵腔柴油压力进行检查。
将溢流阀接头松开，接入燃油压力表，调节试验台喷油泵转速，然后读取动态读取泵腔燃油压力。
经过检查，当泵速为1300r/min时，泵腔燃油压力为0.8MPa（规定值为0.81MPa~0.87MPa），再测供油提前角自动调节器的活塞行程，在泵速为1300r/min时，该活塞行程仅为0.8mm（规定值为1.7mm~2.5mm）
3、存在问题
供油提前角自动调节器的活塞行程过小。
4、解决问题的方法
根据上述检查情况，采取的主要措施是减少活塞弹簧处的调整垫片来降低弹簧预紧力，直到活塞达到规定值（泵速为1300r/min时活塞行程为2.4mm）。
然后将喷油泵装车路试，故障解决。
5、总结：
如果供油提起角自动调节器活塞弹簧的预紧力过大或者供油提前角自动调节器泵腔燃油压力过低，都会使供油提前角自动调节器的活塞行程减小。
活塞行程减小后，在喷油泵中、高速时的供油提前角相对变小，使柴油功率受到影响，从而影响加速性能。
6、如何避免类似问题
正确保养发动机，注意发动机活塞行程的调整。
3.2.2发动机起动困难故障
我在实习工作中还遇到一辆装有康明斯发动机的东风汽车，冷车不易起动，暖机过程怠速不稳的问题。
1、可能原因
发动机正常起动的四个条件分别为正确的点火正时和足够的点火能量、正常的气缸压缩压力以及恰当浓度的混合气，如果发动机起动困难，应该针对性的进行检测。
2、原因查找
（1）进行故障自诊断，检查有无故障代码。
（2）检查发动机起动时能否转动。
如果起动机能转动但发动机不能运转，那么应该检查起动机与发动机啮合部分和发动机的机械部件。
如查起动机不运转，则先检查起动线路和蓄电池电量。
（3）若将加速踏板踩到中等开度位置再起动时，发动机能起动，那么说明故障应为怠速控制系统有问题或或燃油供给系统进气管漏气或者堵塞有问题（4）检查起动时火花塞有没有电火花。
若没有电火花或是火花很弱，则检查点火系统。
（5）检查燃油系统供油是否正常。
（6）检查EGR系统的连接、密封和操作是否正常。
（7）检查发动机冷却液温度传感器电路和电阻值是否符合规范。
图3.3发动机启动困难检修流程
3、存在问题
经过检查发现仪表板冷却液温度表和冷却液温度显示显示相差太大，怀疑冷却液温度传感器有问题。
4、问题产生原因
冷却液温度信号出现错误，使喷油量偏离实际水温时的喷油量，以致造成空燃比不正确。
控制单元是对传感器的断路进行检测、对正极短路、对地短路、并形成故障码；而传感器的实际曲线与特性曲线有偏离时，控制单元不能形成故障码，但会产生错误的喷油调整，使喷油量偏离实际水温时的喷油量，造成空燃比不正确。
5、解决问题
更换冷却液温度传感器
6、总结：
由进水引起的电控部分故障，大多是偶发性的，且故障部位有时较为隐蔽，当遇到这种偶发性故障时，一定要把进水的原因找到，排除隐患。
3.2.3其他故障情况
在实习过程中还遇到发动机其他的故障，一般主要有发动机不能起动、发动机启动困难、怠速不良、发动机加速不良、发动机动力不足、发动机减速不良、发动机自动熄火、发动机尾气排放不合格、发动机异响、机油压力过高或过低、机油消耗大等问题。
在发动机出现问题时要及时进行检修，同时，对于发动的保养维护工作也非常重要。
第4章康明斯柴油发动机的保养与维护
4.1汽车发动机维护与保养目的及意义
汽车发动机在使用中，各运动部件不可避免的会产生磨损、连接件松动、油液变质、金属结构产生腐蚀，
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