宝来TDI轿车柴油发动机启动困难的故障检修方案设计

目录第一部分设计任务与调研…………………1第二部分设计说明………………2第三部分设计成果………………11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、毕业设计的主要任务1掌握宝来TDI柴油发动机结构、工作原理分析；2.了解宝来TDI柴油发动机启动困难的故障原因分析；3.完成宝来TDI柴油发动机启动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，收集与宝来TDI柴油发动机启动困难毕业设计相关的材料。2.经过分析、归纳、整理，系统分析宝来TDI柴油发动机启动故障原因。3.进行现场实践，对宝来TDI柴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.应用检验，验证故障分析诊断思路的逻辑性和有效性；结合宝来TDI柴油发动机维修实践进行检验，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】李玉茂.宝来、捷达轿车故障实例与分析.北京：机械工业出版社，2008【2】徐西安.范志丹等.柴油发动机构造与维修.北京：北京理工大学出版社，2011【3】孙凤英等.宝来轿车维修手册.北京：机械工业出版社，2003【4】邵恩坡等.柴油车使用维护.广州：广东科技出版社，2004【5】张永波.汽车故障诊断与维修.北京：北京邮电大学出版社，2013【6】鲁植雄.刘奕贯.大众车系维修体验.北京：电子工业出版社，2012四、调研的目的和总结通过调研,收集足够的、真实的和有效的专业信息,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。

第二部分设计说明第1章宝来TDI柴油机的结构和工作原理1.1宝来TDI柴油发动机概况宝来TDI柴油发动机采用了最新的高压燃油喷射技术——泵喷射系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底；同时采用氧化型催化反应器，大大降低了CO、HC、颗粒的排放，其中CO2排放与同排量汽油车比可降低30%。另外，采用EGR系统，大大降低了NOx产生，其排放指标满足EU3标准。1.2TDI柴油机的结构1.2.1机体机体是柴油机的骨架，由它来支撑和安装其它部件，包括：缸体、缸盖、缸垫、油底壳等。图1机体1.2.2曲柄连杆机构曲柄连杆机构：是柴油机的主要运动件，它可以把燃料燃烧产生的能量，通过活塞，活塞销，连杆，曲轴、飞轮转变成机械能传出去。包括曲轴、连杆、活塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞销衬套、活塞环、主轴瓦、连杆瓦、飞轮等。图2曲柄连杆机构1.2.3配气机构配气机构：是定期将空气输入汽缸，将燃烧后产生的废气排出汽缸。由凸轮轴、挺柱、推杆、摇臂总成、气门、气门座圈和凸轮轴的驱动装置组成。图3配气机构1.2.4燃油供给系统宝来TDI采用了最新的高压燃油喷射技术——泵喷射系统。此系统使柴油与空气混合更充分，燃烧更彻底。燃油供给系统，主要由燃油箱、电动燃油泵、燃油管、柴油滤清器、冷凝器、燃油温度传感器、输油泵及泵油嘴等组件组成。图4燃油供给系统1.2.5润滑系统润滑系统是把润滑油供给各运动摩擦副，包括机油泵、机油滤清器、调压阀、管路、仪表、机油冷却器等。图5润滑系统1.2.6冷却系统冷却系把柴油机工作时产生的热量散发给大气。冷却液通过冷却系统中一个机械式冷却液泵进行循环。由齿形皮带驱动。回路由膨胀型节温器控制。由水箱、水泵、风扇、水管、节温器、水滤器、风扇皮带、水温表等组成。1.2.7启动系统柴油发动机由静止转入工作状态的全过程，称柴油发动机的启动，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启动系统1.2.8进气系统进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、可调叶片式涡轮增压器、进气歧管等组成。1.2.9电控系统柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。图7电控系统1.3TDI柴油发动机的工作原理柴油机的工作是由进气、压缩、做功和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。图8柴油发动机工作原理1.3.1进气冲程第一冲程—进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。1.3.2压缩冲程第二冲程—压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，柴喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。因因此，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。1.3.3做功冲程第三冲程—做功。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。1.3.4排气冲程第四冲程——排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。第2章宝来TDI柴油发动机启动困难原因故障分析柴油机不能启动是柴油级使用过程中的常见故障之一。柴油机的启动是指发动机曲轴在外力作用下开始转动，直到发动机开始自动进入怠速运转的全过程。影响已经无法启动的因素有启动系统因素、进气系统因素、供油系统因素等。只要其中一个因素不能正常工作，柴油机就不能正常启动。2.1启动系统故障影响启动机不转的原因主要是：蓄电池因素和启动电机因素等。蓄电池有问题主要是电力不足，从而导致柴油发动机启动困难。启动电路有问题，同样能导致柴油发动机启动困难。启动电路虚接、断线。启动电机有问题，柴油发动机会启动困难。启动电机损坏或电机的继电器或其他电器元件损坏，导致启动电机不能正常工作；启动电机齿轮损坏，也是造成发动机无法启动。2.2进气系统故障空气滤芯太脏：空气滤芯太脏或使用劣质的空气滤芯，会严重影响进气量，使燃油不能完全燃烧，导致柴油发动机动力不足，启动困难。空气流量计故障：电脑不能正确地测定吸入发动机的空气量，从而不能正常地进行喷油量的控制，造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。进气管堵塞或破损，由于某些原因，造成进气管堵塞、破损，会造成进气不足而导致柴油发动机动力不足启动困难。2.3供油系统故障柴油滤芯：柴油滤芯破损或使用劣质的柴油滤芯，将减小小燃油的通过量，导致大负荷时柴油发动机动力不足，并伴有严重的转速下降。油路系统空气问题：燃油油路密封不严，有漏油现象，会使空气进入油路中，柴油发动机会因为供油不足而导致动力不足，转速下降，排气无烟。喷油器故障:喷油器故障主要是喷油嘴故障，喷油器磨损、喷油雾化不良、严重滴油、针阀卡死、弹簧折断等，都将导致该缸燃烧不完全而排放出大量黑烟。2.4电控系统故障电控系统故障主要是各个传感器损坏，或接触不良引发的故障，如：霍尔传感器G40故障：G40失效，G40底座松动,G40与脉冲轮间隙不正确，会导致柴油发动机启动时间延迟，不能启动，甚至失效。发动机转速传感器G28故障：G28失效，G28上有金属屑，G28与脉冲轮间隙不正确，会使柴油发动机无法启动，熄火，预热过程报警灯亮，转速表无显示。第3章宝来TDI柴油发动机启动困难故障诊断与排除3.1TDI柴油发动机故障分析图柴油发动机启动困难柴油发动机启动困难柴油滤清故障油路故障传感器故障进气管故障空气滤清故障电控系统故障进气系统故障喷油器故障供油系统故障柴油滤清故障油路故障传感器故障进气管故障空气滤清故障电控系统故障进气系统故障喷油器故障供油系统故障启动系统故障启动系统故障蓄电池故障启动机故障蓄电池故障启动机故障3.2启动系统故障排除1.检查蓄电池存电是否充足和电源线路有无故障，用高效放电计等检查蓄电池技术状。2.检测启动机起动机固定螺钉有无松动或离合器外壳有无松动，啮合的齿轮副是否磨损过量，若均正常，则进行下一步。3.检查启动系统熔断丝是否被烧断；若烧断，需更换熔断丝。4.判断故障在起动机还是控制电路。将点火开关转到启动位置，可用万用表检测起拆下起动机进一步检修；如不正常，说明端子“50”至蓄电池正极之间的线路有故障。5.检测启动继电器“起动机”端子电压是否正常。如正常，说明启动继电器与起动机之间的导线断路，应检修，故障排除。3.3进气系统故障排除1.检查空气滤清器是否堵塞或损坏，若堵塞则清理空气滤清器，若损坏则须更换空气滤清器。2.检查进气管路各部件及连接情况，若发现连接不稳、损坏时应及时更换。3.根据电路图，检测空气流量信号线、传感器信号线、电源线、接地线等，若检测出电路短路、段路，应及时更换排除。3.4供油系统故障排除1.将点火开关打开，ECU自检正常，使用诊断仪检测无故障代码。2.打马达，检查喷油器回油，基本上看不到喷油器回油。使用诊断仪读取动态数据流，发现打马达时无发动机转速信号，轨压峰值为0.2Mpa。3.踩油门踏板，油门信号1/2的电位能随着油门的移动而变化，初步判断ECU没有问题，怀疑无曲轴转速传感器出现问题。4.关闭钥匙开关，拆下发动机曲轴转速传感器进行检测，电阻为980欧正常，对发动机曲轴转速传感器线束进行检查，电阻正常，但将发动机转速传感器与发动机线束插接好后，在ECU端的线束端口进行检测，却发现电阻为980欧，曲轴转速传感器正常。5.检测供油系统，燃油管路未发现破损，查看柴油滤清器外表完好，但工作时不出油，由此判断柴油滤清器损坏，更换后发动机正常启动，故障排除。3.5电控系统故障排除1.外观检查打开发动机罩，检查发动机部件是否完整，真空管有无脱落，电线插接器有无松脱，是否存在漏油、漏水、漏气、漏电现象，发动机怠速运转是否平稳，排气管是否冒黑烟或有汽油味等不正常现象。2.读码—清码—运行—再读码连接诊断仪，查询故障码，包括永久性和偶发性故障码都要记录，然后清除故障码。3.分析故障码使用维修手册查阅故障码发生的原因、影响及排除方法，偶发性故障码也不能忽视，然后作出判断。如果未存储故障码，要考虑控制单元不不作监视的元件。4.测量根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定测量项目，可以使用万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、气缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪、点火正时灯等仪器，选择哪一种仪器的原则是能迅速、准确地判断故障。以上检测仪器的操作请阅读仪器说明书和有关资料。3.6TDI柴油发动机启动困难故障诊断流程柴油机无法启动读取故障码柴油机无法启动读取故障码根据维修手册排除故障及故障码有根据维修手册排除故障及故障码无排除ECU故障检查ECU是否工作正常否排除ECU故障检查ECU是否工作正常检查各个传感器有无出现故障是检查各个传感器有无出现故障排除或更换传感器排除或更换传感器有无检查发动机各线束是否良好检查发动机各线束是否良好排除或更换线束否排除或更换线束是柴油滤清器不出油检查柴油滤清是否正常工作柴油滤清器不出油检查柴油滤清是否正常工作否更换柴油滤清器，故障排除更换柴油滤清器，故障排除第三部分设计成果案例1故障现象：宝来轿车TDI柴油发动机凉车不易启动。故障排除：1.测量电瓶电压正常起动机转动有力排除启动系统问题。2.用检测仪查看数据量启动轨压正常暂时排除油路堵塞问题。3.连接诊断仪，发现预热塞短路故障，开钥匙时预热控制器有工作声音，检查预热塞发现没有通电。4.再看控制器输出段也没有电源，检查控制器电源有12V电压，发现接头松动。5.连接好接头，启动车辆正常，故障排除。案例2故障现象：车辆放置5个小时以上，发动机就无法正常启动。故障排除：1.车辆放置5小时后，启动发动机，起动机能够正常运转，并且转速正常，排除了启动机及电瓶故障。2.检查预热系统，打开点火开关至ON档时，仪表预热灯能够正常点亮，并且在5秒后熄灭，用试灯检查预热塞处有12V电压，用诊断仪检查未发现故障码，用万用表检查预热塞电阻为800m欧，属于正常范围（正常为：200m欧2000m欧之间）3.检查喷油器时，四个缸的线束正常，当观察回油时发现3缸的回油很大，更换喷油器总成后，故障排除。第四部分结束语经过两个多月的学习和工作，我终于完成了《宝来TDI柴油发动