第二章汽车发动机检测及诊断

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1、第二章汽车发动机技术状况的检测与故障诊断 主要内容 发动机功率的检测气缸密封性的检测与诊断起动系的检测与诊断点火系的检测与诊断燃油供给系的检测与诊断润滑系的检测与诊断冷却系的检测与诊断发动机电子控制系统的检测与诊断 第一节发动机综合性能检测 一 发动机综合性能检测仪的基本功能和特点发动机是汽车的动力源 是汽车的心脏 汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系 因此发动机综合性能的检测对整车性能的了解至关重要 1 基本功能 1 无外载测功功能即加速测功法 2 检测点火系统 初级与次级点火波形的采集与处理 平列波 并列波与重叠和重叠角的处理与显示 断电器闭合角和开启角 点火提前角

2、的测定等 3 机械和电控喷油过程各参数 压力 波形 喷油 脉宽 喷油提前角等 的测定 4 进气歧管管真空度波形测定与分析 5 各缸工作均匀性测定 6 起动过程参数 电压 电流 转速 测定 7 各缸压缩压力判断 8 电控供油系统各传感器的参数测定 9 万用表功能 10 排气分析功能 2 发动机综合检测仪的特点 1 动态的测试功能它的传感系统和信号采集与记忆存能迅速准确地捕获发动机各瞬变参数的时间函数曲线 这些动态参数才是对发动机进行有效判储系统断的科学依据 2 通用性测试过程不依据被检车辆的数据卡 即测试软件 只针对基本结构和各系统的形式和工作原理进行测试 因此它的检测结果具有良好的普遍性 其检

3、测方法同样也具有最广泛的通用性 3 主动性发动机综合检测仪不仅能适时采集发动机的动态参数 而且还能主动地发出指令干预发动机工作 以完成某些特定的试验程序 如断缸试验等等 H14564仪器采用全中文汉字显示 能对各种型号的柴 汽油发动机进行全面不解体检测和故障诊断 可对柴汽油机的启动电流 电压 充电电流 电压 气缸压力 点火提前角 无负荷测功 单缸动力 润滑系统 异常响声 喷油压力 白金闭合角 发动机转速等29项参数进行测量 分析故障原因 测量结果与评价由打印机打印给出 该仪器还有波形显示功能可直观地分析各种波型的情况 测试软件可进行win98及winNT winXP系统等 二 发动机综合检测仪

4、的构成和作用 1 信号拾取系统 直接接触式拾取器 如探针 鲤鱼夹和各种接头非接触式拾取器 如次级高压传感器 标准缸压传感器 卡式供油传感器和正时灯传感器非电量转换成电量传感器 与被测点直接接触 如蓄电池 初级点火 缸压 油压 异响 振动 温度计真空传感器等 各种转接信号用的适配器 2 信号预处理系统框图 第二节发动机功率的检测 一 发动机功率检测基本原理只要能测出发动机输出轴上的转矩和此时的转速 则可通过上式求得发动机有效功率 测功仪器通常是利用这一原理来测功的 可见 发动机有效功率的测量是属于间接测量 二 发动机功率检测方法 1 稳态测功稳态测功是指发动机在节气门开度一定 转速一定和其他参数

5、都保持不变的稳定状态下 在台架测功器上测定发动机功率的一种方法 稳态测功时 由于需要对发动机施加外部负荷 因此稳态测功又称为有负荷测功或有外载测功 稳态测功特点是 测功结果准确可靠 测功过程费时费力 测试成本高 2 动态测功 动态测功是指发动机在节气门开度和转速等参数均处于变化状态下 测定发动机功率的一种方法 检测时 将发动机在怠速或某一空转转速下 突然全开节气门 使发动机加速运转 此时其加速性能的好坏能直接反映发动机功率的大小 动态测功时 无须对发动机施加外部载荷 因此动态测功又称为无负荷测功或无外载测功 动态测功特点是 检测仪器轻便 价格便宜 测功速度快 方法简单 但测功精度较低 三 发动

6、机无负荷测功原理 1 瞬时功率检测原理没有外界负荷的发动机 在怠速情况下突然踩下加速踏板时 发动机发出的动力除克服各种机械阻力矩外 其有效转矩将全部用来加速发动机运动部件 推导得发动机有效功率为 式中 n为转速 C1是与发动机当量转动惯量和功率修正有关的常量 上式表明 只要测出发动机在加速过程中的转速n和对应的瞬时转速变化率dn dt 即可求出该转速下的有效功率 2 平均功率检测原理 根据功能原理知 发动机驱动曲轴转动所作的功等于曲轴旋转动能的增量 在加速时间 T s 内 可推出平均功率 式中 C2是与发动机当量转动惯量和起 止转速有关的系数 当测试的起 止转速及J给定时 C2为常量 上式表明

7、 只要测取某一转速范围的加速时间 则可得到发动机相应的平均功率 实际应用中 往往是将额定功率作为发动机的动力性评价指标 因此 应将测出的某一转速范围的平均功率转化为稳态时额定转速下的功率进行对比评价 根据稳态测功与动态测功的对比试验得知 发动机额定转速下的功率与相应加速状况下测得的平均功率之间存在一近似常量关系 通常人们利用这种关系 根据加速时间 T与额定转速下的功率对应情况 来对无负荷测功仪进行标定 这样通过测量加速时间就可直接测得额定转速下的功率 四 发动机无负荷测功仪及其使用方法 1 无负荷测功仪的组成及原理无负荷测功仪组成主要由转速信号传感器 转速脉冲整形装置 起始转速触发器 终止转速

8、触发器 时标 计算与控制装置和显示装置等组成 如图所示 无负荷测功仪原理测功时 传感器感应出的发动机转速脉冲信号 送入转速脉冲整形装置整形为矩形触发脉冲 并转变为平均电压信号 该电压值与发动机转速成正比 在发动机加速过程中 当转速达到起始转速时 与起始转速对应的电压信号通过起始转速触发器触发计算与控制电路 使时标信号进入计算器并寄存 当发动机加速到终止转速时 与终止转速对应的电压信号通过终止转速触发器又去触发计算与控制电路 使时标信号停止进入计数器 并把寄存器中时标脉冲数经数模转换成电信号 通过显示装置显示出加速时间或最大功率 1 发动机无负荷测功的原理发动机无负荷测功仪不需外加载装置 其测量

9、原理是 对于某一结构的发动机 它的运动件的转动惯量可以认为是一定值 这就是发动机加速时的惯性负载 因此 只要测出发动机在指定转速范围内急加速时的平均加速度 即可得知发动机的动力性能 或者说通过测量某一定转速时的瞬时加速度 就可以确定出发动机的功率大小 瞬时加速度愈大 则发动机功率愈大 2 在用车发动机的无负荷测功及无负荷测功仪的使用方法 2 发动机无负荷测功方法测试时的加速方法 对汽油机有两种 一种是通过快速打开节气门加速 另一种是在发动机运转时切断点火电路 待发动机转速下降后再接通点火电路加速 由于切断点火会造成发动机排放性能变差 加大三元催化转换器的负荷甚至造成损害 因此电控发动机无负荷测

10、功严禁使用第二种方法 无负荷测功仪可以测定发动机的全功率 也可测定某一气缸的功率 断开某一缸的点火或高压油路测得的功率和全功率比较 二者之差即为该缸的单缸功率 各单缸功率进行对比 可判断各缸技术状况 主要是磨损情况 转速信号 计算并累加一定时间间隔内输入的脉冲数 整形为矩形信号并放大 控制时间间隔 每一时间间隔的脉冲数与发动机转速成正比 后一时间间隔和前一时间间隔脉冲数的差值与发动机角加速度成正比 发动机的有效功率与角加速度成正比 时间间隔越小 有效功率越接近瞬时功率有效功率 把与功率成正比的角加速度脉冲信号转变为直流电压信号 1 测角加速度 转速信号脉冲 整形为矩形并转变为平均电压 转速达到

11、n1时启动 转速达到n2时关闭 被触发后进入计算器并寄存 转速达到n2时停止接收时标信号并将时标脉冲数转换为电信号 2 测加速时间 3 无负荷测功仪的使用国内 元征的EA 2000 EA 3000 国外 BOSCH的FSA560 FSA560 MOT240 KTS650 KTS550 KTS520 博世汽车检测设备 1 配件柜2 主机柜3 键盘柜4 显示器5 打印机6 传感器挂架7 信号提取系统 1 元征EA 2000型发动机综合性能检测仪外形 无外载测功 加速测功法 检测点火系统 初级与次级点火波形测定等 电控喷油过程各参数 压力 波形 喷油 脉宽 喷油提前角等 的测定 进气歧管真空度波形测

12、定与分析 各缸工作均匀性测定 起动过程参数 电压 电流 转速 测定 各缸压缩压力判断 电控供油系统各传感器的参数测定 万用表功能 排气分析功能 主要功能 信号提取系统 信号处理系统 微机系统 显示打印系统 信号提取系统 信号提取系统的任务在于拾取汽车被测点的参数值 由一些不同形状的接插头或探头组成 信号提取系统 信号处理系统框图 ECU与显示系统 无论台式或柜式发动机综合性能分析仪的控制器都由中央处理器和软件组成 采用彩色液晶显示器 现代分析仪都能醒目地显示操作菜单 实时显示当前动态参数和波形 十字光标可显示曲线任一点的数值 同时也可显示极限参数的数值 并配以色棒显示以示醒目 用户可任意设定显

13、示范围和图形比例 测试前的准备 使用前应认真阅读仪器的使用说明书 在将信号提取系统连接到被测车辆前 应开启仪器电源预热10min 按说明书要求连接好测试线和传感器 2 元征EA 2000型发动机综合性能分析仪测试要点 开启仪器电源和显示器开关 主机进入系统自检画面 系统将对各适配器逐个自检 连接正确显示为绿色 未安装则显示红色 自检后 系统进入用户数据录入界面 需要在这里输入被测试汽车的型号 类型 冲程数 缸数 点火次序 点火方式 额定功率等有关数据 点击 确认 按钮 系统将进入测试项目主菜单 转动惯量测试在 汽油机测试菜单 下用鼠标左键点击 无外载测功 图标 系统即进入无外载测功测试界面 选

14、择 方式选择 图标 在弹出的窗口中选择测试转动惯量测试图标 J 即进入转动惯量测试 设定怠速转速n1 发动机怠速转速 额定转速n2 发动机额定转速 和待测车辆额定功率 a 用鼠标左键点击 测试 系统开始倒记数 测试 被点击后变为 停止 再次按下后 停止 恢复为 测试 且系统停止测试 b 记数为零时 请迅速踩下汽车油门踏板 使发动机尽可能快的将转速迅速提高 当发动机转速超过设定的额定转速n2时 迅速松开油门 使发动机回到怠速工况 系统将自动检测发动机的转动惯量并显示 如图所示 测试过程 转动惯量测试 无外载测功a 将一缸信号拾取器夹在一缸高压线 将电瓶电压拾取器夹在蓄电池正负极上 b 在 汽油机

15、测试菜单 下用鼠标左键点击 无外载测功 图标 系统即进入无外载测功测试界面或点击 方式选择 图标选择P进入无外载测功界面 设定怠速转速n1 发动机怠速转速 额定转速n2 发动机额定转速 和当量转动惯量 一般小型车的当量转动惯量在0 1 1 0之间 大型货车的当量转动惯量在2 0 5 0之间 c 用鼠标左键点击 测试 系统开始倒记数 测试 被点击后变为 停止 再次按下后 停止 恢复为 测试 且系统停止测试 d 记数为零时 请迅速踩下汽车油门踏板 使发动机尽可能快的将转速迅速提高 当发动机转速超过设定的额定转速n2时 迅速松开油门 使发动机回到怠速工况 系统将自动检测发动机的输出功率并显示 如上图

16、所示 无外载测功测试 仪器自校 预热按使用说明书 仪器预热0 5h 然后进行自校 其面板图如图所示 把计数检查旋钮1拨向 检查 位置 左边时间 T 表头 头指针1s摆动一次 把旋钮1拨向 测试 位置 把旋钮3拨向 自校 位置 再缓慢旋转 模拟转速 旋钮2 注意转速 n 表头指针慢慢向右偏转 模拟增加转速 当指针偏转至起始转速n1 1000r min位置时 门控指示灯即亮 继续增加模拟转速至n2 2800r min时 T 表即指示出加速时间 以表示模拟速度的快慢 按下 复零 按钮 仪器表针回零 门控指示灯熄灭 表示仪器调整正常 否则 微调n1 n2电位器 3 便携式无负荷测功仪的使用 预热发动机 安装转速传感器预热发动机至正常工作温度 85 95 并使发动机怠速正常 变速器空档 然后把仪器转速传感器二接线卡分别接在分电器低压接柱和搭铁线路上 测加速时间操作者在驾驶室内迅速地把加速踏板踩到底 发动机转速猛然上升 当 T 表指针显示出加速时间 或功率 时 应立即松开加速踏板 切忌发动机长时间高速空转 记下读数 仪器复零 重复操作三次 读数取平均值 根据测定结果进行分析 对发动机技术状况作出判