汽车发动机故障与诊断排除及维护与修理论文讲解.docx
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汽车发动机故障与诊断排除及维护与修理论文讲解
江苏城市职业学院
毕业设计（论文）
（2012届）
设计（论文）题目汽车发动机故障与诊断排除及维护与修理_______
办学点（系）张家港办学点工程系
专业汽车检测与维修
班级09汽修（普）_
学号090404350501_
学生姓名陈成
指导教师王益飞职称讲师
一、发动机的历史.........................................2
二、发动机组成及工作原理.................................2
三、点火系统的概述.......................................3
（一）点火系统的分类与组成..............................3
1、传统点火系...................................3
2、电子点火系...................................3
（二）点火系统故障与排除................................4
1）发动机不能发动....................................4
①低压电路故障的诊断............................4
②高压电路故障的诊断............................8
2）发动机动力不足....................................9
3）发动机工作异常....................................9
四、高科技解决点火系统的故障.............................10
（一）用示波器诊断点火系故障...........................10
（二）在示波器上可显示如下三类点火波形..................11
（三）典型故障波形和参数检测比较.......................13
五、故障诊断总结及点火系统的未发展.......................14
六、发动机维护与修理.....................................15
（一）维护与外部护理工具..............................15
（二）修理工艺........................................16
结束语..................................................16
汽车发动机故障与诊断排除及维护与修理
陈成
摘要：
汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏——发动机技术的进步显得更受关注。
随着科学技术的不断发展技术的进步。
汽车发动机的点火系也有了很大的变化其故障是汽油机比较常见，其特点是故障发生的比较突然，原因复杂。
通过研究点火系统的组成工作原理以及常见故障的诊断方法，从而为汽车顺利启动提供保障。
也为汽车将来进一步改进做出杰出的贡献。
关键字：
发动机；点火系；火花；气缸；传感器；波形；电流
一、发动机的历史
发动机（Engine），又称为引擎，是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。
（把电能转化为机器能的称为电动机）有时它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器，比如汽油发动机，航空发动机。
发动机最早诞生在英国，所以，发动机的概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。
二、发动机组成及工作原理
组成：
汽油发动机通常是两大机构五大系统组成。
发动机总成
曲柄连杆机构——实现热能转换的核心，也是发动机的装配基础。
配气机构——保证气缸适时换气。
燃料系——控制每循环投入气缸燃油的数量，以调节发动机的输出功率和转速。
冷却系——控制发动机的正常工作温度。
润滑系——减少摩擦力，延长发动机的使用寿命。
点火系——适时地向汽油发动机提供电火花（柴油发动机无点火系）
起动系——使曲轴旋转完成发动机起动过程。
工作原理：
发动机分为活塞发动机，冲压发动机，火箭发动机，涡轮发动机。
工作过程：
进气-压缩-做功-排气。
三、点火系统的概述
（一）点火系统的分类与组成
1、传统点火系：
传统点火系由电源、点火开关、点火线圈、断电器、配电器、电容器、火花塞、高压导线、附加电阻等组成。
传统点火系统的组成
1—蓄电池2—电流表3—点火开关4—附加电阻断路开关
5—附加电阻6—点火线圈7—分电器8—高压导线9—火花塞
2、电子点火系：
电子点火系统是在传统点火系统的基础上发展而来的，也是带有分电器的点火系统。
电子点火系统称为晶体管点火系统。
它与传统点火系统最大的区别在于它的点火电子组件。
点火电子组件由半导体元件（如三极管，可控硅等）组成电子开关电路，根据点火信号发生器产生的点火脉冲信号接通和断开点火线圈初级电路，起着传统点火系统中断电器白金触点相同的作用。
而点火信号发生器是根据各缸的点火时刻产生相应的点火脉冲信号，控制点火电子组件接通和断开点火线圈初级电路的具体时刻。
（1）无触点电子点系的组成。
无触点电子点火系主要由点火信号发生器、点火器、点火线圈分电器和火花塞等组成。
无触点电子点火系按点火信号发生器的工作原理不同可分为:
磁感应式、霍尔效应式、光电式、电磁振荡式等无触点电子点火系。
目前汽车上广泛使用的是磁感应式和霍尔效应式。
（二）点火系统故障与排除
常见的故障是低压、高压电路故障和点火正时失准，表现形式是发动机不能发动、动力不足、发动机工作异常、燃料消耗增加、运行熄火等。
1）发动机不能发动现象：
发动机经正常起动机摇转3-5次，仍不能发动，其他系统正常，确定为点火系故障。
原因：
1、低压电路故障，常见为线路搭铁或断路。
2、高压电路故障。
诊断：
诊断区段可分为低压电路、高压电路、高低压电路综合故障三类。
诊断时，首先要确定故障区段，然后找出故障的确切部位，进而排除。
1、低压电路故障的诊断：
①、低压电路故障致使初级电流断路或减弱，造成发动机不能发动或高速不稳定。
②、诊断方法是利用电流表动态判断故障的部位。
③、点火开关转至ON位置，摇转发动机，正常状态是表针指示放电3-5A，并间歇摆回“0”位。
④、若异常，电流表有三种状态：
指针在“0”位不动；指针在3-5A不动；指针在10A以上以大电流放电，这三种异常状态的出现，表明低压电路有故障，可分以下几种情况说明。
①电流表在“0”位不动：
表明低压电路断路，即蓄电池至分电器触点之间断路。
可用逐点搭铁试火来确定低压电路断路部位所在，其故障诊断流程如下图
②电流表指示放电3-5A，指针不回“0”位：
点火开转至ON位置并摇曲轴，电流表指针指向3-5A不动，则表明点火线圈的初级线圈至分电器活动触点臂之间有搭铁故障。
③电流表指示10A以上不动：
表示低压电路搭铁，起动机运转时，电流表指示大电流放电，则说明点火开关、点火线圈电源接柱间搭铁，或点火开关至仪表板导线搭铁。
可用依次拆断法来确定搭铁故障部位所在。
具体诊断步骤如下：
断开点火开关，试中央高压线火，若跳火正常，则说明故障不在点系统，若无火花跳火，则可断定点火系统有故障。
一、首先进行各配件的性能测试：
一）分电器的性能测试：
是检验分电器发火的均匀性，点火提前调节器的点火提前角调节性能等。
将被测分电器安装在在试验上，并将触点间隙，高速为规定值，选用良好的点火线圈，并接好线。
1）、发火均匀性检验
2）离心点火提前调节器的检验
3）真空点火提前调节器的检验
4）要电器跳火能力的检验
二）点火线圈性能测试
利用标准分电器，提高分电器转1800r/min以下出现跳火不连续现象则性能不良。
三）火花塞性能测试
1）密封性试验------测漏气量
2）发火试验：
先除积炭，同时观看跳火状况，调高气压看跳火有否出现断火。
二、电源及点火线圈跳火能力的诊断
方法：
断开点火开关拆下点火线圈“-”级接线，另接一根导线短时搭铁，观察高压总线的跳火现象。
（一）若有跳火，说明电源及点火线圈工作良好，故障出在点火控制部分，
（二）如无火花跳火，说明点火线圈，点火开关电源或低压线路有故障。
三、点火控制部分的诊断
方法：
（一）断开点火开关拆下分电器盖。
（二）转动曲轴使触发叶轮的叶片离开霍尔式传感器的气隙
（三）拔出分电器盖上的中央高压线并将其端头距缸头5-7MM.
接通点火开关，用小螺丝刀或薄铁片在霍地尔式传感器的气隙中轻轻插入和拔出，同时观察高压一端头与发动机缸体之间是否跳火。
诊断：
1、如有火花跳火，说明控制部分工作良好。
2、如无火花跳火，说明霍尔式传感器，点火控制或控制线路有故障。
四、点火控制器的诊断
为了确诊点火控制器与霍尔式传感器具体的故障，常用旁路传感器的方法进行诊断。
方法：
（1）断开点火开关，拔下分电器盖上的中央高压线并将其端头距发动机缸体5-7mm，
（2）拔出分电器壳体上的线来插头，取一根跨接线，将其一端接在信号电压输出插片。
（3）接通点火开关将跨接线的另一端短时搭铁，同时观察搭铁瞬间，高压线端头与发动机缸体之间是否跳火。
诊断:
1）若有跳火，说明点火控制器良好，故障发生在霍尔式传感器上。
2）若无火花跳火，说明点火控制器及其线路有故障。
五、输出电压检查
断开点火开关，打开分电器盖，并将分电器盖上中央高压线搭铁。
顺方向转动曲轴，测“0”信号端子与“-”搭铁端子电压。
2、高压电路故障的诊断：
（1）若电流表指示放电3-5A，并间歇摆动回“0”位，表明低压电路工作正常，故障经常发生在高压电路。
（2）将高压分线离火花塞上端3-5mm处试火，若无火或火花弱及发动机有发动征兆，如：
排气管放炮、化油器回火和曲轴反转等即为高压电路故障，其故障诊断流程如下图所示。
2）发动机动力不足
现象：
发现发动机动力不足行驶无力，经检查确定是点火系统故障。
原因：
1）少数缸工作不良：
多表现为高、中、低速时发动机工作不均匀并有节奏的振抖，消声器排黑烟并放炮。
2）点火过迟：
表现为加速时发闷，行驶无力，化油器易回火，发动机过热。
3）触点工作不良：
发动机发闷，发动机运转不均匀，各缸都有断火现象，消声器排黑烟有突突声。
诊断
检查高压线是否脱落、漏电，火花塞是否工作不良，分电器盖绝缘是否不良；点火正时是否失准，触点间隙是否过小，分电器壳是否松动；断电器触点是否烧蚀，分火头及中央高压线是否漏电，电容器是否击穿，点火线圈是否损坏等。
3）发动机工作异常
现象：
怠速运转不稳，高速断火，化油器回火，发动机抖动等。
原因
1）低速缺火。
2）高速缺火。
3）个别缸不工作。
4）点火过早。
5）点火过迟。
诊断
检查火花塞间隙是否过小或过大，触点间隙是否过小或过大，电容器工作状况是否良好；
用断缸法判断不工作的气缸，检查点火正时是否失准，火花塞是否工作不良，高压分线是否漏电，分电器盖绝缘是否良好。
三步快速判断法，不仅速度快，且正确无误。
故障现象：
点火线圈无高压火花，即从分电盘上按下中心高压线，离机体约8mm，起动起动机，高压线对机体不跳火。
判断方法：
1、拔掉点火线圈负极（1号）接柱上的连线，接通点火开关，用试灯或万用表测量点火线圈的正极（15号）接柱与负极接柱都有电压（12V）为正常；全部无电则说明点火开关或相关线路有故障。
正极有电，负极无电，则说明点火线圈已断路，应予更换
2、恢复点火线圈负极接线，起动起动机的同时，用试灯或低压测电笔测量点火线圈的负极接柱，如果试灯闪烁，说明点火控制器与霍尔传感器正常，发生故障的点火线圈，应予更换。
如果试灯常亮或不亮，则说明电子点火控制器或霍尔传感器有故障。
3、拔下分电盘上连接霍尔传感器的插头，该插头分为三线，连接着电子点火控制器的3号、5号、6号线，把6号线搭铁或与3号线短接一下，点火线圈如有高压火花，说明电子点火控制器正常。
发生故障在霍尔传感器，应拆下分电盘进一步检查，视情更换。
如果无高压火花，说明电子点火控制器已损坏，应予更换。
四、高科技解决点火系统的故障
（一）用示波器诊断点火系故障
无论是传统触点式点火系统还是无触点电子点火或计算机控制的点火系统，都是由点火线圈通过互感作用把低压电转变为高压电，通过火花塞跳火点燃混合气作功的。
点火系统低压部分、高压部分的变化过程是有规律的。
把实际测得的点火系统点火电压波形与正常工作情况下的点火电压波形进行比较并分析，可判断点火系统的技术状况好坏及故障所在。
用示波器的波形直观诊断点火系故障是汽车维修常用的手段，汽油机点火系技术状况，可通过汽车专用示波器或发动机综合性能分析仪上的示波器来观察分析。
1．示波器工作原理
示波器主要由示波管、传感器和一组电子电路等部分组成．。
其中示波管为阴极射线管，由电子枪、偏转板和荧光屏组成，如下图所示。
在管内的电子枪将电子束射至管前的荧光屏上，能产生一个光亮点。
在管子内部有两组金属板，水平的两块称为垂直偏转板，垂直的两块称为水平偏转板。
示波器上的阴极射线管
1—电子枪2—电子束3—荧光屏
4—水平偏转板5—垂直偏转板6—光亮点
当示波器接上运转的发动机点火系时，垂直偏转板可通过示波器电路接受到电荷，且此电荷的大小与点火系电压的瞬时变化成比例。
随着电子束从左到右的扫描，变化着的电荷使其在垂直方向产生弯曲，因而光亮点在阴极射线管的屏幕上扫出一条曲线图形。
当从示波器电路得到电荷时，水平偏转板会使电子束在管内的水平方向上产生弯曲，从而使在荧光屏上显示光亮点的电子束从左至右横掠屏幕扫过一条光亮的线条，然后再从右至左变暗回扫。
由于光的运动非常快，以致光亮点以一条实线出现在观察者眼前。
该曲线图形与点火系电荷的大小相对应，并代表了点火系中电压随时间的变化，显示了断电器触点开闭时每一点火循环的瞬时变化情况。
（二）在示波器上可显示如下三类点火波形。
1）多缸平列波：
按点火次序从左至右首尾相连的波形。
它用于诊断点火系初、次级电路接触情况以及电容器、低压线、高压线和火花塞等元件的性能。
平列波
a）标准一次平列波b）标准二次平列波
a.断电器触点打开，一次电流下降，而二次电压急剧上升。
b.火花通过时间。
这时二次电压输送到火花塞上，一旦火花塞电极间放电，二次电压便随之下降，并保持在火花塞电极间放电要求的电压值。
c.第一次振荡波。
当保持火花塞持续放电的能量消耗完毕，电火花消失，点火线圈中的残余能量以阻尼振荡形式耗完。
d.断电器触点闭合，这时点火线圈的初级电路有电流通过，而导致一个反向电压。
e.断电器触点打开的全部时间。
f.断电器触点闭合的全部时间，水平直线表示点火线圈与初级电路接通，形成磁场和积蓄能量准备下一周期工作。
g.第二次振荡波，即点火线圈的磁化曲线。
波形分析：
如果测得的波形与标准波形有差异，这些差异可能出现在四个区域区，如图所示。
C区域为点火区：
当一次电路切断时，点火线圈一次绕组内电流迅速降低，所产生的磁场迅速衰减，在二次绕组中产生高压电（15-20KV），火花塞间隙被击穿。
火花塞电极被击穿放电后，二次点火电压随之下降。
C区域异常说明电容器或断电器触点不良。
D区域为燃烧区：
当火花塞电极间隙被击穿后，电极间形成电弧使混合气点燃。
火花放电过程一般持续0.6-1.5ms，在二次点火电压波形上形成火花线。
D区域差异说明分电器或火塞不良。
B区域为振荡区：
在火花塞放电终了，点火线圈中的能量不能维持火花放电时，残余能量以阻尼振荡的形式消耗贻尽。
此时，点火电压波形上出现具有可视脉冲的低频振荡。
B区域异常说明点火线圈不正常。
A区域为闭合区：
一次电路再次闭合后，二次电路感应出15-20KV与蓄电池电压相反的感生电压。
在点火波形上出现迅速下降的垂直线，然后上升过渡为水平线。
A区域异常多为分电器不正常。
（三）典型故障波形和参数检测比较
1、多缸发动机故障波形
以多缸发动机各缸点火状况的平列波为例，该波形可用于比较检测。
如某四缸发动机波形按点火次序排列为：
1-2-4-3，为该四缸发动机常见的几种故障波形。
1）4缸发动机正常直列波形。
2）各缸点火电压均高于标准值，说明高压回路有高阻，多为点火线圈的高压线插孔、分电器高压线插孔及分火头等有积炭，或高压线内有高阻（断线、接插不牢固）等。
个别缸在点火线下端出现多余波形，为该缸火花塞故障，火花塞电极烧毁或间隙增大。
3）个别缸点火电压过高，为该缸火花塞间隙偏大，或高压线接触不良，以及分火头与该缸高压线接触刷间隙过大。
4）全部气缸点火电压低于标准，为火花塞脏污或间隙太小。
5）个别缸点火电压低（第4缸），为该缸为火花塞脏污或间隙小，以及高压线（绝缘损坏）或火花塞（瓷芯破裂）有漏电等情况。
6）为诊断点火线圈发火能力，可拔掉某缸高压线。
此时，该缸点火电压应高达20kV以上为点火线圈性能良好，而且点火电压线下端伸长应为上端的1/2左右。
7）全部直列波上下颠倒，为点火线圈极性接反所致。
2、闭合角检测
利用并列波可以诊断出分电器凸轮磨损情况和断电器触点闭合角。
汽油机点火程中，一次电路导通阶段所对应的凸轮轴转角称为闭合角。
利用一次并列波可方便地观测各缸的闭合角:
4缸发动机：
50°-54°；
6缸发动机：
38°-42°；
8缸发动机：
29°-32°。
闭合角应随发动机转速而变化。
电子点火系统中的点火控制器可对闭合角的大小进行控制和调节：
低速时，减小闭合角；高速时，增大闭合角.
3、重叠角检测
各缸点火波形首端对齐，最长波形与最短波形长度之差所占的凸轮轴转角称为重叠角。
重叠角不应大于点火间隔的5％，即：
4缸发动机≤4.5°；
6缸发动机≤3°；
8缸发动机≤2.25°。
重叠角的大小反映多缸发动机点火间隔的一致程度，重叠角愈大，则点火间隔愈不均匀。
这不仅会影响发动机的动力性、经济性，还影响发动机运转的稳定性。
重叠角太大是由分电器凸轮磨损不匀或分电器轴磨损松旷、弯曲变形等原因造成的。
五、故障诊断总结及点火系统的未来发展
纵观整个点火系统的研究与故障诊断得出，点火系统问题很复杂，真正解决问题还需要灵活运用所学知识，结合实际经验排除故障。
整个汽车点火系统，可以归结为：
就是研究如何具体地组合汽车发动机的各项控制因素，选定点火能量和点火提前的控制方式。
无论是对汽车点火装置还是对点火软件的研究，都需要重点研究如何将电子技术（包括模拟电子技术、数字电子技术和电子计算机技术）尽快、更好地推广应用到汽车点火系统中去。
毫无疑问，这是一种发展趋势。
无触点电子点火装置必将取代有触点机械式点火装置。
引入电子点火装置和由电子计算机控制点火提前装置的背景，是为了尽快适应汽车排放法规、油耗法规、保养法规等法治化方向的发展；也是为了满足汽车点火系工作的可靠性、点火能量及复杂的点火提前特性等的严格要求，要做到这一点，就必须采用先进的电子技术来提高汽车发动机点火时刻的控制精度。
另一方面，由于电子技术的迅猛发展，现在已经能够制造出可靠性高、性能好、价格低的包括晶体管在内的各种电子元器件。
点火装置的小型轻量化；
（1）点火装置具有必要的辅助功能；例如：
防止浪涌电压损坏点火装置中的保护装置，减少电磁干扰，改进高压电的分配措施等。
提高点火性能和点火时刻的控制精度等基本点火机能；
（2）要保证点火装置在高温、盐、酸等恶劣环境条件下，以及长期使用而不出故障的可靠
（1）点火和发动机。
它是研究汽车发动机所需要的点火能量和点火正时的。
（2）点火的控制方式。
它是研究如何满足或适应发动机各种共况条件下的要求。
六、发动机维护与修理
（一）维护与外部护理工具
发动机的维护是指为维持其完好技术状况和工作能力而进行的作业.
维护的原则是：
预防为主，定期检测，强制维护.
维护的目的是：
保持整洁，及时发现并清除故障隐患，延长零件使用寿命，防止早期损坏和运行中出现故障，保证安全行车.
（1）发动机维护作业的内容
发动机维护作业的内容是清洁，检查，补给，润滑，紧固和调整。
1．清洁包括外表清洗，保持滤清器和水，油，气管道的清洁等。
2．检查是维护作业的基础.其他的维护作业一般都要依靠检查作业的结果来进行.检查作业包括人工检视和一起检测诊断，如检视装备是否齐全，整洁，有无漏水，漏油，漏电现象。
3．紧固是指检查并按规定力矩和顺序扭紧所有外露连接件的螺栓和螺母。
4．补给是指按需要添加燃料，润滑剂，冷却液等。
5．润滑是指按要求更换发动机机油和给润滑点加注润滑剂。
6．调整是指按规定对发动机各部委的可调节部分所进行的调整，如调整发动机怠速、点火正时、喷油正时、气门间隙和带的张紧度等.
（2）发动机维护作业的类别
发动机维护作业可分为预防性维护和非预防性维护两大类。
其中预防性维护是指按事先规定的维护计划而进行的各种维护作业；非预防维护指的是对于一些突发性故障所采取的事后维护，所以也称为事后维护。
（3）发动机维护的周期
发动机维护的周期是指进行同级维护的间隔期，一般以车辆行驶里程为依据。
如解放CA1040的一级维护周期为1500-2000km，二级维护周期为6000-8000km，桑塔纳、奥迪、夏利等轿车及进口汽车一般没有一级维护和二级维护的提法，如桑塔纳轿车只分为7500km维护、15000km维护、30000km维护。
每种维护的项目在有关资料中都有详细规定.其中高级维护包含了低级维护的全部项目。
（二）修理工艺
（1）发动机的修理级别一般分为小修和大修。
小修一般只一两个局部的修理，大修只全面修理，其修理工艺过程最具有代表性。
发动机大修时进行的各种技术作业总称为发动机修理工艺。
按一定的顺序和方法完成这些作业的过程称为发动机修理工艺过程。
发动机大修工艺过程一般包括进厂检验，外部清洗，总成和零件的拆卸，零件清洗，零件检验分类，零件修理，总成装配，总成试验，发动机总装及调试，出厂检验等。
（2）零件的拆拆卸原则
a.在拆装顺序上，本着"先装的后拆，后装的先拆，能同时拆就同时拆"的原则。
b.在拆卸范围上，本着"能不拆的就不拆，尽量避免大拆大卸"的原则。
c.在拆卸目的上，本着"拆是为了装"的原则。
因此，拆卸零件是要特别留意观察，记录：
零件的安装方向，装配记号，耗损状况并做好零件的分类存放。
（3）零件的清洗方法
清洗发动机零件油污的方法有：
机溶剂（汽油、煤油、柴油、酒精等）清洗，碱溶液和化学合成水基金属清洗剂清洗。
（4）发动机零件的机械加工修复
发动机零件的机械加工修复方法主要有修理尺寸法和镶套修复法两种。
同任何机器一样，汽车发动机在投入使用后，也即投入了维护和修理的过程。
正确的使用、维护和修理是保证一台制造质量良好的发动机正常工作的必要条件。
结束语
首先，感谢我的指导老师王益飞老师，在论文的写作过程中，王益飞老师的悉心指导和严格的要求下业已完成，从课题选择、方案上无不凝聚了王老师的心血和汗水。
让我受益匪浅。
在此向王益飞老师表示深深地感谢和崇高的敬意。
不积跬步何以至千里，
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