汽车发动机的构造及维修.docx
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汽车发动机的构造及维修
毕业论文
汽车发动机的构造及维修
系别：
汽车工程系
专业：
汽车电子技术
目录
一．发动机的基本构造
二．发动机的工作原理
三．发动机的故障
四．发动机故障检修注意事项
五．发动机故障的检修
六．发动机的保养
七．总结
八．致谢
发动机的基本构造：
一．发动机的分类
1.按使用燃料分：
汽油机、柴油机等。
2.按工作循环分：
四冲程发动机、二冲程发动机。
3.按气门位置分：
顶置气门式发动机、侧置气门式发动机。
4.按气缸排列分：
直列式发动机、v型发动机。
5.按气缸数分：
单缸发动机、多缸发动机。
、发动机的总体结构
（一）四冲程汽油机组成
两大机构：
曲柄连杆机构、配气机构。
五大系统：
冷却系、润滑系、燃料供给系、点火系、起动系
1.曲柄连杆机构
作用：
将燃料燃烧时产生的热量转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。
组成：
由气缸体和曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组组成
2.配气机构
作用：
使可燃混合气及时充入气缸并及时从气缸中排出废气。
组成：
它由进气门、排气门、挺杆、推杆、摇臂、凸轮轴、正时齿轮等组成
3.冷却系
作用：
把受热零件的热量散到大气中去，以保证发动机正常工作。
组成：
它由水泵、散热器、风扇、分水管、水套等组成。
4.润滑系
作用：
润滑、冷却、清洗、密封等。
组成：
由机油泵、滤清器、限压阀、油道等组成。
5.燃料供给系
作用：
按需要向气缸内供应已配制好的可燃混合气，燃烧后排出废气。
组成：
化油器式由燃油箱、汽油泵、化油器、进、排气管、滤清器等组成。
直喷式由燃油箱、电动汽油泵、油压调节器、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。
6.点火系
作用：
按规定时刻及时点燃气缸内的混合气。
组成：
由蓄电池、分电器、点火线圈、火花塞等组成。
7.起动系
作用：
使静止的发动机起动。
组成：
由起动机及附属装置组成。
（二）四冲程柴油机与四冲程汽油机结构的区别
1、无点火系
2、燃料系有较大差别:
柴油机燃料系：
作用：
向气缸内供应纯空气并在规定时刻向气缸内喷入柴油，燃烧后排出废气。
组成：
由燃油箱、喷油泵、喷油器、进、排气管、滤清器等组成。
二发动机的工作原理：
一、四冲程汽油机工作原理
四冲程往复活塞式内燃机在四个活塞行程内完成进气、压缩、作功和排气等四个过程，即在一个活塞行程内只进行一个过程。
因此，活塞行程可分别用四个过程命名。
1.进气行程
活塞在曲轴的带动下由上止点移至下止点。
此时排气门关闭，进气门开启。
在活塞移动过程中，气缸容积逐渐增大，气缸内形成一定的真空度。
空气和汽油的混合物通过进气门被吸入气缸，并在气缸内进一步混合形成可燃混合气。
2.压缩行程
进气行程结束后，曲轴继续带动活塞由下止点移至上止点。
这时，进、排气门均关闭。
随着活塞移动，气缸容积不断减小，气缸内的混合气被压缩，其压力和温度同时升高。
3.作功行程
压缩行程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃，火焰迅速传遍整个燃烧室，同时放出大量的热能。
燃烧气体的体积急剧膨胀，压力和温度迅速升高。
在气体压力的作用下，活塞由上止点移至下止点，并通过连杆推动曲轴旋转作功。
这时，进、排气门仍旧关闭。
4.排气行程
排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，曲轴通过连杆带动活塞由下止点移至上止点，此时膨胀过后的燃烧气体（或称废气）在其自身剩余压力和在活塞的推动下，经排气门排出气缸之外。
当活塞到达上止点时，排气行程结束，排气门关闭。
二、 四冲程柴油机工作原理
四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同。
只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根本的差别。
1.进气行程
在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气。
2.压缩行程
因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高。
3.作功行程
在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室。
因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状。
细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合气。
由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧。
燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀。
在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功。
4.排气行程
排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸。
三、二冲程汽油机工作原理
二冲程内燃机的工作循环是在两个活塞行程即曲轴旋转一周的时间内完成的。
在四冲程内燃机中，常把排气过程和进气过程合称为换气过程。
在二冲程内燃机中换气过程是指废气从气缸内被新气扫除并取代的过程。
这两种内燃机工作循环的不同之处主要在于换气过程。
1.第一行程活塞在曲轴带动下由下止点移至上止点。
当活塞还处于下止点时，进气孔被活塞关闭，排气孔和扫气孔开启。
这时曲轴箱内的可燃混合气经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气。
随着活塞向上止点运动，活塞头部首先将扫气孔关闭，扫气终止。
但此时排气孔尚未关闭，仍有部分废气和可燃混合气经排气孔继续排出，称其为额外排气。
当活塞将排气孔也关闭之后，气缸内的可燃混合气开始被压缩。
直至活塞到达上止点，压缩过程结束。
2.第二行程活塞由上止点移至下止点。
在压缩过程终了时，火花塞产生电火花，将气缸内的可燃混合气点燃。
燃烧气体膨胀作功。
此时排气孔和扫气孔均被活塞关闭，惟有进气孔仍然开启。
空气和汽油经进气孔继续流入曲轴箱，直至活塞裙部将进气孔关闭为止。
随着活塞继续向下止点运动，曲轴箱容积不断缩小，其中的混合气被预压缩。
此后，活塞头部先将排气孔开启，膨胀后的燃烧气体已成废气，经排气孔排出。
至此作功过程结束，开始先期排气。
随后活塞又将扫气孔开启，经过预压缩的可燃混合气从曲轴箱经扫气孔进入气缸，扫除其中的废气，开始扫气过程。
这一过程将持续到下一个活塞行程中扫气孔被关闭时为止。
四、 二冲程柴油机工作原理
1．第一行程活塞由下止点移至上止点。
当活塞还处于下止点位置时，进气孔和排气门均已开启。
扫气泵将纯净的空气增压到0.12～0.14MPa后，经空气室和进气孔送入气缸，扫除其中的废气。
废气经气缸顶部的排气门排出。
当活塞上移将进气孔关闭的同时，排气门也关闭，进入气缸内的空气开始被压缩。
活塞运动至上止点，压缩过程结束。
2．第二行程活塞由上止点移至下止点。
当压缩过程终了时，高压柴油经喷油器喷入气缸，并自行着火燃烧。
高温高压的燃烧气体推动活塞作功。
当活塞下移2/3行程时，排气门开启，废气经排气门排出。
活塞继续下移，进气孔开启，来自扫气泵的空气经进气孔进入气缸进行扫气。
扫气过程将持续到活塞上移时将进气孔关闭为止。
五、汽油机与柴油机、四冲程与二冲程内燃机的比较
以上叙述了各类往复活塞式内燃机的简单工作原理，从中可以看出汽油机与柴油机、四冲程与二冲程内燃机的若干异同之处。
四冲程汽油机与四冲程柴油机的共同点是：
1）每个工作循环都包含进气、压缩、作功和排气等四个活塞行程，每个行程各占180°曲轴转角，即曲轴每旋转两周完成一个工作循环。
2）四个活塞行程中，只有一个作功行程，其余三个是耗功行程。
显然，在作功行程曲轴旋转的角速度要比其他三个行程时大得多，即在一个工作循环内曲轴的角速度是不均匀的。
为了改善曲轴旋转的不均匀性，可在曲轴上安装转动惯量较大的飞轮或采用多缸内燃机并使其按一定的工作顺序依次进行工作。
两者不同之处是：
1）汽油机的可燃混合气在气缸外部开始形成并延续到进气和压缩行程终了，时间较长。
柴油机的可燃混合气在气缸内部形成，从压缩行程接近终了时开始，并占小部分作功行程，时间很短。
2）汽油机的可燃混合气用电火花点燃，柴油机则是自燃。
所以又称汽油机为点燃式内燃机，称柴油机为压燃式内燃机。
二冲程内燃机与四冲程内燃机相比具有下列一些特点。
1）曲轴每转一周完成一个工作循环，作功一次。
当曲轴转速相同时，二冲程内燃机单位时间的作功次数是四冲程内燃机的两倍。
由于曲轴每转一周作功一次，因此曲轴旋转的角速度比较均匀。
2）二冲程内燃机的换气过程时间短，仅为四冲程内燃机的1/3左右。
另外，进、排气过程几乎同时进行，利用新气扫除废气，新气可能流失，废气也不易清除干净。
因此，二冲程内燃机的换气质量较差。
3）曲轴箱换气式二冲程内燃机因为没有进、排气门，而使结构大为简化。
发动机的基本故障：
发动机是汽车的心脏，它产生的故障占全车的比例最高，单位里程每车的配件消耗、保修工时消耗，发动机也是占首位。
因此，发动机的故障诊断和维修水平十分重要，它直接影响汽车的动力性、经济性和可靠性。
用来评价发动机的主要技术性能标准有：
怠速运转良好、加速性能良好、功率达到设计要求、燃料消耗低等。
发动机故障多由一个或两个以上故障点构成，在排除故障时，要结合上述几个主要技术性能标准，找出直接或间接影响发动机正常工作的原因。
一、外观症状
汽车发动机常见的主要故障表现有以下方面：
（1）起动机不工作；
（2）怠速运转不平稳；
（3）功率不足，高速运转不良；
（4）加速性不良；
（5）机油消耗量增加；
（6）CO、HC的浓度增高；
（7）发动机起动困难；
（8）发动机过热；
（9）排气管出现噪声；
（10）燃油消耗量增加；
（11）发动机出现异响；
柴油发动机和汽油发动机的点火和燃烧的方式不同，但是它的故障如怠速不稳、动力不足、燃油消耗增加等，和汽油机故障一样，多发生在吸气系统、燃油系统、压缩系统等有关连的部位。
当然柴油发动机发生故障也有它特有的外观表现，如严重冒烟、工作粗暴、发生爆震甚至飞车等。
综上所述：
出现的故障——应在故障现象的基础上进行分析诊断。
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二、发动机各系统对功率的影响
1.燃油供给系故障对发动机功率的影响——油路常见的故障现象是渗漏、来油不畅或不来油以及混合气过浓或过稀。
2.冷却系故障对发动机功率的影响——冷却系工作失常与冷却系统漏水，或风扇、水泵、散热器等工作不良影响。
3.润滑系故障对发动机功率的影响——机油压力异常（过高或过低）、机油消耗过甚和机油很快变黑等。
4.点火系故障对发动机功率的影响——点火系常见的故障现象是无低压电流、高压火花弱和无高压火花等。
●发动机状况
拥有催化转化器的发动机，发动机在异常工作状态下，进入转化器的废气中含有过量的HC等化合物，这些化合物把催化转化器变成一座温度高得足以熔化催化剂的催化炉。
催化转化器良好工作的平均内部温度高达816℃，高于这个温度时，催化剂就会熔化或分解，从而减少转化器的运行寿命。
即使在发动机处于良好状况且调试也得当时，对它的不适当使用也会产生过高的催化剂温度。
例如,在怠速下长时间运转是减少催化转化器寿命的一种最坏的工况。
怠速时间拖长，发动机产生比正常道路速度下更多的热量。
因此，带有催化转化器的汽车发动机每次怠速切勿超过10分钟。
发动机故障检修注意事项
（1）不论发动机是否在运转，只要点火开关接通（ON），决不可断开ECU,传感器及执行器，由于任何一线圈的自感作用，都会产生很高的瞬时电压，使电脑及传感器严重受损，不能断开的部分电气装置如下：
蓄电池的任一线缆；电脑的PROM；任何电脑的导线等。
（2）不可在发动机运转或ON档时拔下任何传感器的导线插头（连接器），这样会使电脑中出现人为的故障代码（假码的一种），影响维修人员正确地判断和排除故障。
（3）在对装有电控系统的汽车进行电弧焊时，应断开电脑供电电源线，避免电弧焊接时的高压电造成电脑的损坏。
（4）在靠近电脑或传感器的地方进行车身修理作业时，应特别小心，以免碰坏这些电子元件。
（5）拆开任何油路部分，应首先对燃油系统进行卸压。
检修油路系统时，千万不能吸烟，并要远离明火。
（6）拆下蓄电池负极搭铁线后，电脑内所储存的所有故障信息（代码）都会被清除掉，因此，如有必要，应在拆下蓄电池负极搭铁线前，读取电脑内的故障信息。
（7）在对蓄电池进行拆卸与安装时，务必使点火开关和其他用电设备开关均置于关断位置（OFF）。
（8）切记电控汽车上所采用的供电系统均为负极搭铁，安装蓄电池时，要特别注意正、负极不可接反。
（9）车上不宜装功率超过8W的无线电台，如必须装时，天线应尽量远离电脑，否则会损坏电脑中的电路和部件。
（10）在装上或取下ECU时，操作人员应先使自已搭铁（接触车身），否则，身体上的静电会损坏电脑电路。
（11）在一般情况下，不要打开电脑盖板，因为电控发动机上的故障大部分是外部设备故障，电脑故障一般比较少，即使是电脑有故障，如果有故障应由专业人员对其进行测试和维修。
（12）在拆下导线连接器时，要注意松开锁紧弹簧（卡环）或按下锁扣；在安装导线连接器时，应注意一定要插到底并锁好锁止器（锁卡）
（13）用万用表检查连接器时，应按图所示进行，对防水型导线连接器，应小心取下防水套（a）；检查导通时，万用表测笔插入时不可对端子用力过大。
发动机故障诊断的基本流程
要学会发动机故障诊断技术，首先要掌握电控发动机的控制原理、传感器、开关信号的 信号类型和标准数值，能看懂电路图，了解机械系统的结构特点和参数；其次要掌握诊断基 本流程；．了解先查什板，后查什么。
四、常见敌障的诊断 1．启动困难
（1）故障现象：
打马达时启动机能以正常速度转动，有明显着车征兆，但发动机不能启动，或需要连续多次启动或长时间打马达，发动机才能启动。
·
（2）故障原因：
①进气系统中有漏气． ②燃油压力太低。
③空气滤清器有堵塞二 ④水温传感器不良。
⑤空气流量计不良。
⑥怠速控制阀或附加空气阀不良。
⑦喷油嘴漏油． ⑧点火正时不正确。
⑨启动开关至电脑的接线断路。
⑩汽缸压缩压力太低。
（3）故障诊断：
①读取故障码。
如有故障码，则按故障码查找相应的故障原因。
②检查怠速时进气管的真空度。
若真空度小于71kPa，说明进气系统中有空气泄漏，应检查进气管各个接头、衬垫、真空软管等处，以及废气再循环系统、燃油蒸发回收系统，
③检查空气滤清器。
如有滤芯堵塞，应清洗或更换。
④如果节气门在1/4左右开度时发动机能正常启动，而节气门全关时却启动困难，应检查怠速控制阀及附加空气阀是否工作正常。
在冷车怠速运转中，拔下怠速控制．阀线束插头，如果发动机转速没有减慢，则说明怠速控制阀工作不正常，应检查怠速控制阀及其控制电路。
⑤检查燃油压力。
用一根导线将电动汽油泵的两个检测插孔短接，然后打开点火开关，让电动汽油泵运转，在这种状态下，燃油压力应达到标准。
如果压力太低，应检查油压调节器有无漏油、汽油滤清器有无堵塞、汽油泵最大泵油压力是否正常。
⑥检查水温传感器或空气流量计。
拔下水温传感器或空气流量计线束插头，用万用表测量水温传感器和空气流量计各接线端之间的电阻。
如果阻值不符合标准，应更换。
⑦如果发动机在热车状态下不易启动，应检查点火开关关闭后燃油系统的保持压力是否正常。
接上油压表测量燃油压力，在关闭点火开关（熄火）后，smin内燃油压力应保持不低于15OkPa。
如果保持压力太低，应检查油压调节器、电动汽油泵、喷油嘴等处是否漏油。
⑧在怠速运转时检查点火正时。
如不符合标准值，应予以调整。
⑨”检查启动开关至电脑的启动信号是否正常。
一如果电脑接收不到启动开关的启动信号，就不能进行启动加浓控制，也会导致启动困难，为此应从电脑线束插头处检查启动时有琴军手，内月河，从橄．网一，甘代：
‘子
（2）故障原因；二’. ①点火提前角不正确。
②燃油压力过低。
③进气系统中有漏气。
④节气门位置传感器或空气流量计不良。
⑤喷油嘴工作不良。
⑥废气再循环系统工作不正常。
（3）故障诊断：
①先读取故障码。
如有故障码，则按所显示的故障码查找故障原因。
②检查点火正时。
在发动机怠速时点火提前角应为10,?
15OCA左右，加速时点火提前角应能自动加大到20。
～30'CA。
如不正确，应调整发动机的初．始点火提前角。
：
、
③检查进气系统有无漏气。
测量进气管真空度，怠速时真空度应大于以kPa．如真空度太小，说明进气系统有漏气，应仔细检查各进气管接头处及各软管、真空管等b
④检查空气滤清器。
如有堵塞，应清洗或更换。
⑤检查节气门位置传感器。
在节气门全闭时，怠速开关应闭合，节气门打开时，怠速开关应断开。
如有异常，应按规定进行调整或更换。
⑥检查燃油压力。
怠速时燃油压力应为25OkPa左右，加速时燃油压力应能上升至30OkPa左右。
如油压过低，应检查油压调节器、电动汽油泵等·。
：
⑦拆卸、清洗各喷油嘴，检查喷油嘴在加速工况下’的喷油量。
．如有异常，应更换喷油嘴。
⑧检侧空气流量计。
如有异常，应更换。
．扮：
⑨对于设有废气再循环系统的发动机，应检查废气调整阀、屯通电磁阀工作是否正常．如有异常，应更换。
＿一飞
器、点火器、喷油嘴等。
读取故障码，凌口有故障码，按所显示的故降代码查找故障原因。
④检查节气门位置传感器的怠速开关信号是否正确。
如不正确，应按标准重新调整或 更换。
⑤检查点火正时。
⑥检查水温传感器。
在不同温度下，水温传感器的电阻应能按规定标准值变化。
如不 符合标准值，应更换水温传感器。
⑦检测空气流量计或进气歧管绝对压力传感器。
．如有异常，．应更换。
⑧检查所有火花塞、高压线、点火线圈。
如有异常，应更换。
⑨检查燃油压力。
器、分油管等输送到喷油嘴。
当点火开关首次接通时，ECU使燃油泵一般接通5s，以保证启动时所需要的油压。
在发动机停转ls后，ECU自动切断燃油泵电路。
（2）油压调节器。
使燃油供给系统的压力相对于大气压力或进气歧管绝对压力保持恒定，多余的燃油经回油管流回燃油箱。
（3）喷油嘴。
‘根据ECU传来的信号指令，将一定量的燃油喷人进气歧管内，燃油在进气歧管内和空气混合。
发动机故障的检修
电控燃油喷射发动机的故障诊断步骤
一、注意事项
1、禁止使用大功率仪器，避免对电控单元产生无线电干扰。
2、在拆除蓄电池的搭铁线前，先读取ECU中的故障代码。
3、检修燃油系统时，先对油路进行卸压。
4、在拆卸和插接线路或元件连接器之前，点火开关一定要置于“ON”位。
二、诊断步骤
以供给系统出现故障为例，应先利用油压表检查系统油压，电喷发动机系统油压一般为0.25MPa，如油压低于规定值，先检查油泵、油压调节器和管路是否工作不良。
对电控系统故障按下述步骤检查：
故障码检查清除症状确认故障码再检症状状况
显示故障码症状有同一故障码故障码所指电路故障依然存在
显示正常码故障不在故障指电路，在另故障点
症状没显示正常码第一次显示故障码是历史纪录
显示正常码症状有显示正常码故障不在诊断电路中，但存在
症状没显示正常码故障不在诊断电路中，已消除
1.静态模式读取和清除故障码。
2.症状确认。
3.症状模拟。
4.动态故障代码检查。
5.电路检查。
6.部件检查。
7.调整、设定、激活或维修。
8.试车检验。
电控燃油喷射发动机故障自诊断
一、自诊断系统的功能
现代汽车的电控系统都配备有自诊断系统，ECU的自诊断系统主要用于检测电子控制系统各部件的工作情况。
自诊断系统具有以下功能：
①检测电子控制系统的故障。
②将故障代码存储在ECU的存储单元中。
③提示驾驶员ECU已检测到故障，应谨慎驾驶。
④启用故障保护功能，确保车辆安全运行。
⑤协助维修人员查找故障，为故障诊断提供信息。
二、故障代码的读取与清除方法
1、准备工作：
①拉紧驻车制动，变速器置于空挡。
②用直观检查法对发动机控制系统进行全面检查。
③检查蓄电池电压，电压值应在11V以上。
④启动发动机，怠速运转，使发动机达到正常工作温度。
⑤关闭所有电控系统和辅助设备。
⑥检查发动机故障指示灯是否正常。
2、故障代码的读取与清除方法：
①静态读码的方法。
打开点火开关，用跨接线短接诊断端子的TEl和E1，根据“CHECK”灯闪烁，读取故障代码。
②动态读码的方法。
关闭点火开关，用跨接线短接诊断端子的TE2和El。
打开点火开关，“CHECK”灯应快速闪烁。
然后进行路试，车速不得低于10km／h。
路试之后，再用跨接线短接诊断端子的TEl和E1，根据“CHECK”灯闪烁规律读取故障代码。
③故障代码的清除。
在排除故障后，应清除故障码。
若某一电路出现超出规定范围的信号时，诊断系统就判定该信号线路出现故障。
如果故障状态存在超过一定的时间，此故障代码就会储存在电控单元ECU的随机存储器中。
如果在一定时间内该故障状态不再出现，则电控系统把它判定为偶发性故障，发动机启动50次故障不再出现，该偶发性故障代码就会自动消除。
电控燃油喷射系统主要元件的检测
电控系统由传感器、ECU、执行机构和线束组成。
ECU不断检测传感器的性能参数，经计算、处理后，再控制执行机构动作。
若主要元件出现故障，可读取故障代码、确定故障部位和维修方法。
一、传感器的检测
按信号的产生方式，一般可分为信号改变传感器和信号产生传感器。
1、信号改变传感器的检测：
根据其导线的数目可分为单导线型、双导线型和三导线型：
（1）单导线型传感器的检测：
①断开传感器导线连接器，打开点火开关，测量导线与搭铁之间的电压是否为参考电压。
如果测量结果不正确，则应检查导线和ECU。
②测量传感器搭铁端子与搭铁之间的电阻值是否为零。
③接好传感器导线连接器，启动发动机，测量传感器信号端子电压是否随发动机工况的变化而变化。
（2）双导线型传感器的检测：
一根为信号线，另一根为搭铁线。
其检测步骤为：
①关闭点火开关，断开传感
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