汽车发动机的维修和检测

浙江同济科技职业学院毕业设计开题报告设计题目汽车发动机的维修和检测专业班级学生姓名指导教师2018.1—2018.6目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要2\o"CurrentDocument"引言3\o"CurrentDocument"第一章现代汽车发动机技术4\o"CurrentDocument"（一）提升发动机经济性和降低排放4\o"CurrentDocument"（二）完善发动机与变速箱的匹配5\o"CurrentDocument"（三）电气化5\o"CurrentDocument"（四）代用燃料6\o"CurrentDocument"第二章发动机故障类型7\o"CurrentDocument"（一）无法启动发动机7\o"CurrentDocument"（二）发动机出现异常响声7\o"CurrentDocument"（三）排气管放炮故障8\o"CurrentDocument"（四）发动机缺缸8\o"CurrentDocument"第三章发动机检测方法9\o"CurrentDocument"（一）对汽车发动机性能进行检测的必要性9\o"CurrentDocument"（二）汽车发动机性能检测方法9\o"CurrentDocument"第四章发动机维修方法10\o"CurrentDocument"（一）汽车发动机主要故障问题分析101.1曲轴磨损破坏问题101.2燃油系统损坏问题101.3冷却系统破坏问题101.4滤芯堵塞问题111.5无法启动发动机11\o"CurrentDocument"（二）加强汽车发动机维修及保养的相关措施112.1曲轴箱的维修和保养112.2燃油系统的维修和保养122.3发动机冷却系统的维修和保养122.4汽车润滑油和燃油的合理选择122.5维修发动机无法启动的故障13\o"CurrentDocument"总结15\o"CurrentDocument"参考文献16\o"CurrentDocument"致谢17摘要在汽车整体构造中，发动机是其最为核心的组成元件，能够为汽车的正常运行提供充足的动力源泉。若是发动机质量和功能出现任何问题，都会给汽车的安全运行带来很大的影响，因此，做好汽车发动机的定期保养和维修工作，至关重要。在实际维修和保养过程中，相关技术工作人员必须对汽车发动机的构造、性能等进行全面的了解，找出具体故障成因，这样才能运用现代化的维修方法和保养技术对症下药。本文也会针对现代汽车发动机的维修与检测技术进行详细的探讨。引言中国已成为全球最大的石油消费国和最大的石油进口国，石油对外依赖度达到68%。中国也是世界上最大的温室气体CO2排放国和城市雾霾最严重的国家。2009年以来，我国已连续多年成为世界第一汽车产销大国，汽车是石油的主要消耗者，也是造成CO2排放和雾霾的主要原因之一。能源和环保不仅是中国的问题，也是全世界的挑战。因此节能减排已成为汽车产业可持续发展的必然选择。面对中国汽车保有量的快速增加和环境压力的日益严峻的现状，2016年中国发布了号称世界最严格的国六排放法规，制定了四阶段乘用车燃料消耗限值和双积分管理办法。欧盟、美国、日本等世界各经济体和国家，也同样制定了日益严格的油耗（或CO2限值）和排放法规。法规是一支无形的指挥棒，一方面导致车型选择的轻量化和小型化，以及动力选择的小排量化和多元化；另一方面又极大地促进了技术进步，特别是油耗法规和排放法规同时执行，由于二者之间有时存在难以调和的矛盾，促使汽车工程师千方百计地寻找各种新技术措施来同时满足油耗法规和排放法规的要求。这些技术措施概括起来包括，提高发动机自身的燃料经济性和排放性能，完善发动机与变速箱及汽车传动系统的匹配、电气化和代用燃料四个方面，汽车动力系统这四个方面技术的不断提升和优化组合，是汽车发动机未来的发展方向。所以，为了延长汽车的使用寿命，就要将汽车发动机的维修和保养工作作为重点任务，在掌握发动机故障问题的基础上，对应的采取维修和保养技术，这样才能尽早恢复发动机的应用性能，使其为汽车的安全使用提供可靠的保障。第一章现代汽车发动机技术2016年中国发布了号称世界最严格的国六排放法规，制定了四阶段乘用车燃料消耗限值和双积分管理办法。欧盟、美国、日本等世界各经济体和国家，也同样制定了日益严格的油耗（或CO2限值）和排放法规。由于二者之间有时存在难以调和的矛盾，促使汽车工程师千方百计地寻找各种新技术措施来同时满足油耗法规和排放法规的要求。这些技术措施概括起来包括，提高发动机自身的燃料经济性和排放性能，完善发动机与变速箱及汽车传动系统的匹配、电气化和代用燃料四个方面，汽车动力系统这四个方面技术的不断提升和优化组合，是汽车发动机未来的发展方向。（一）提升发动机经济性和降低排放为满足日益严格的油耗和排放法规要求，当前企业在发动机开发中主要从以下几方面提升发动机的效率和降低排放：①改善燃烧和排放：350bar缸内直喷、低压冷却EGR、米勒/阿特金森循环和GPF逐步成为技术主流，PFI仅在小排量发动机上继续应用，部分发动机采用双PFI或PFI+GDI。高压缩比、可变压缩比和HCCI技术日趋成熟，利用负阀叠开和离子电流检测技术可以有效扩大HCCI工作范围，有望在下一代发动机上实现批量生产，②充气策略：单涡轮双涡管增压器或可变几何面积增压器、双VVT、分段式VVL成为企业广泛采用的技术，部分发动机采用了CVVL、可变进气歧管、甚至停缸技术。电子增压器随着48V技术的引入，正引起发动机开发人员的关注。③发动机能量管理：改善发动机附件控制，提高能量利用效率，如变排量机油泵、智能发电机、缸盖集成排气管、电子节温器、变排量水泵、电子水泵、独立冷却系统、超越皮带轮等，最大程度降低发动机的能量损耗低摩擦技术：包括低张力活塞环、液压滚子摇臂、低张力气门弹簧、低粘度机油、激光珩磨技术、低摩擦轴承、缸孔等离子电弧加工技术、偏置曲轴、活塞表面涂层等。⑤轻量化技术：塑料进气管、塑料缸盖罩、铝合金缸体、铝合金缸盖、结构设计优化减重。通过采取上述措施（当然不需要全部，也不是上述措施的简单堆积）和适度小型化（Down-sizing），性能优秀的汽油机，例如大众的1.5TSI发动机热效率可以提高到37.5%，本田思域搭载的L15B更是达到了38%，如果进一步提高压缩比和稀薄燃烧技术的先进发动机，热效率可以达到42%以上。这样的发动机性能完全可能满足2020年，甚至2025年的油耗和排放法规要求。（二）完善发动机与变速箱的匹配完善发动机和变速箱及整成传动系统的匹配，采用降低发动机转速的策略（Down-speeding）,让发动机更多地工作在最经济的工况点附近，对降低发动机油耗效果同样非常显著。在这一点上，经济性和动力性的匹配要求是矛盾的。主要措施就是采用多档手动、自动变速箱，如6MT，8/9/10AT、7DCT或者CVT变速箱，降低发动机转速，进而提高发动机的平均有效压力BMEP，使发动机更多地工作在高BMEP、低比油耗的最佳经济区域。（三）电气化近年来，内燃机汽车、纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等的技术水平随着电气化技术的发展取得了长足进步。常规内燃机与不同功率、不同拓扑结构的电机配合，成为当今汽车界竞相开发的热点。主要方式包括：12V起停（S/S）、48V微混、以及高电压混合动力车辆（HEV）、插电式混合动力车辆（PHEV）、增程式电动汽车（REV）等，低、低负荷的高比油耗区域尽可能让电机工作，而让发动机更多地工作在低比油耗的经济区域，结合米勒/阿特金森循环，发动机可以实现更高的热效率。同时，通过制动能量回收，进一步提高能量利用率，如博世公司的12V发电机能量回收系统（GRS）和48V增强能量回收系统（BRS），而HEV、PHEV和REV可以回收更大比例的制动能量。内燃机和电机已经成为不可分割的整体，为汽车提供驱动力。采用12V怠速和滑行起停技术节油率在3%到5%，48V节油率在10%到20%（取决于拓扑结构）。综上，引入HEV技术车辆的工况油耗可以降低到4.4升/100公里的水平，例如本田Insight；采用插电混合动力，工况油耗可以降低到3升/100公里以内，甚至2升/100公里以内，例如上汽荣威eRX5；采用增程式驱动系统，工况油耗可以降低到1.2升/100公里，例如雪弗兰沃蓝达。这样的油耗性能完全可以满足2025年和2030年的法规要求。（四）代用燃料近几年，汽车行业最热的话题无疑是新能源动力与传统内燃机之争。内燃机行业是不是日薄西山了，能不能用到本世纪中叶，其中一个主要原因是石油能源探明储量非常有限。随着新的石油形成机理的发现和广泛接受，即石油不是古生物遗体形成的，而是地壳中的主要成分甲烷在一定的地质条件下形成的。因此在一定条件下石油也是可再生的。同时，代用燃料也在快速发展，一方面是作为降低对石油依赖的重要战略，另一方面，对于欧洲以CO2排放为控制目标，代用燃料是降低CO2排放的重要措施。内燃机燃料的多元化是未来的发展趋势。因此代用燃料的研究，一直是内燃机研究的重要方。下面是几种具有重要战略影响的代用燃料：乙醇：主要以粮食为原料生产，是一种可再生燃料，乙醇在汽油机上的应用技术已经非常成熟。目前在巴西已广泛使用，在中国添加10%乙醇的燃油已经应用多年。第二章发动机故障类型汽车组成部件众多，发动机无疑是最重要的一部分，但是由于发动机的运行环境相对于汽车的其他部件来说较差，且最为常用，所以，汽车发生故障的大多数来源都是发动机，一旦发动机出现了问题，汽车就不能正常使用，不仅给用户带来麻烦，也会造成一定的财产损失。由于发动机在汽车组成中占有重要的地位，因此，对汽车发动机故障维修技术的研究有重大意义。发动机是汽车非常重要的一个构成要件，是汽车启动以及实际运行的重要动力装置，汽车发动机最完美的一种状态就是能够始终处于一种高效运转状态，而且在制动的过程中可以将回收能量存储起来。但是随着汽车使用年限的不断增加，加上外部环境的影响经常会导致汽车发动机或多或少的出现故障，可能是某个零件损坏，电子元件失效，又或者间隙松旷，这些原因都有可能会导致发动机无法正常启动，甚至会出现增加油耗、异常噪音、排放劣化等诸多问题，为此一定要及时采取相应的维修措施，保证汽车的安全行驶。（一）无法启动发动机如果要确保电喷发动机的正常、高效运行，一定要掌握正确的点火时间、充足的点火电压和能量、正常的汽缸压力和恰当的空燃比。一般主要由点火系统控制点火时间、点火能量以及点火电压，燃油供给系统确保合适的空燃比，机械系统确保正常的汽缸压力。由此可见，防盗系统、机械系统、燃油系统以及点火系统等故障是导致发动机无法正常启动与运行的主要原因。（二）发动机出现异常响声发动机一般会发出恶性响声、良性响声以及正常响声等几种类型。如果发动机的某个系统或者机构故障，极易导致发动机出现异响。比如：连杆轴承或者曲轴松旷、机油严重欠缺、发动机太热、太早点火或者汽缸垫烧穿等各方面都有可能会导致发动机出现不同的声响。出现这种响声很可能会导致发动机出现机械损失，进而缩短发动机使用寿命。（三）排气管放炮故障排气管出现放炮故障主要是因为少数缸不工作、太晚点火、没有完全燃烧混合气或者混合气太稀或者太浓等多方面原因导致。混合气在排气管中继续燃烧进而导致排气管放炮出现故障，长时间如此的话会使汽车耗油量增加，也会明显缩短汽车使用寿命。（四）发动机缺缸汽车较为常见的一种故障就是发动机缺缸，假如一台发动机的机械状况良好，点火能量也比较充足，并且空燃比比较正常的情况下，可能不会出现缺缸现象。如果上述3个方面中任何一方面出现问题，燃油品质不佳、点火模块、火花塞、电控单元、排气系统以及喷油器等出现故障，发动机真空泄露或者燃油压力不正常的话，都可能会导致某个缸或者多个缸都无法工作，进而出现排放超标、动力不足或者怠速抖动等问题。第三章发动机检测方法由于汽车发动机运行工况非常恶劣，运行时始终处于高温高压状态，长期运行在这种状态的发动机的各组成部分，难免产生磨损。要延长发动机寿命，保护发动机零部件，必须定期对其进行检测，下面分别从必要性和检测方法两方面加以阐述：（一）对汽车发动机性能进行检测的必要性发动机整体结构、运行条件和发动机寿命三方面都需要对发动机进行定期检测。由于汽车发动机结构复杂，运行过程中机构相互连接共同作用，某个部分一旦出现故障便会影响其他部分的功能，会使发动机无法正常工作。为使发动机能够保持良好的工作状态，需要对发动机进行定期检测，鉴别出处于萌芽时期的故障并消除安全隐患。发动机的运行条件也决定了必须对其进行定期检测。发动机零部件承受高温高压的工作状态和强烈的振动，磨损比较大。需要进行定期检修，才能及早发现系统和结构的薄弱之处。汽车发动机在运行当中，要保证正常使用并延长寿命，必须按照保养要求和使用要求，对其进行定期检测。如果忽略了定期的检测和维修，有可能会导致汽车发动机系统机构和配件损坏，影响发动机的寿命。要全面发掘发动机的使用寿命潜力，必须对发动机进行定期检测。（二）汽车发动机性能检测方法发动机结构复杂，需要检测很多方面的性能，包括功率检测、密封性检测以及点火系、燃料供给系、润滑和冷却系的检测。发动机有效功率可以用测功机测得，检测密封性可以使用气缸压力表。点火系性能需要进行点火正时动态监测，可以用闪光正时检测仪。第四章发动机维修方法汽车发动机常常被人们比作是汽车的心脏，其质量和功能的好坏，可直接影响到汽车的正常运行。因为，在汽车日常运行时，主要动力来源都是依靠发动机装置来提供，实际工作原理是将汽车燃料燃烧过程中所产生的热能有效转化为动能，以便可以促进汽车的良好运行。所以，为了延长汽车的使用寿命，就要将汽车发动机的维修和保养工作作为重点任务，在掌握发动机故障问题的基础上，对应的采取维修和保养技术，这样才能尽早恢复发动机的应用性能，使其为汽车的安全使用提供可靠的保障。（一）汽车发动机主要故障问题分析1.1曲轴磨损破坏问题在汽车发动机中，曲轴是其最为重要的组成部分，能够为发动机的正常使用提供充足的动力能源。在汽车正常行驶过程中，只有依靠曲轴的运行来带动活塞完成四冲程运动，这样才能保证其运行速率和运行质量。而在这一过程中，常常会导致汽缸内部充斥着各种混杂气体，有些甚至是燃料没有燃烧完全所残留的气体和其他氧化物，这些复杂的物质大多腐蚀性都十分强烈，若是汽车运行时间过长，则曲轴势必会受到这些混合物质的腐蚀，进而产生不同程度的破坏。一般情况下，曲轴遭遇腐蚀侵袭后，都会出现大量粉末状杂物脱落现象，这些脱落的杂质一旦进入到曲轴箱中，与里面的油污等混合物融合在一起，则一定会降低曲轴的润滑性能，使其各组合配件的摩擦力大大增加，这样当零件长期运行时，就会出现不同程度的磨损。1.2燃油系统损坏问题汽车发动机在进行能量转换时，必须通过汽车燃料的燃烧，才能产生热能，而汽车燃料通常是指汽车燃油，在氧气达到一定程度时，才会发生燃烧现象。在这一过程中，燃料会从油箱流向燃烧室，若是燃油质量不合格或掺加的杂质过多，则势必会导致油箱局部出现严重的堵塞或黏结情况，进而给燃油供给增加了很大的困扰，使汽车发动机根本无法正常运行。1.3冷却系统破坏问题当汽车发动机长时间处于高负荷运转的环境中，则表面的热量就会大大增加，若是发动机的材质不符合相应的规范标准，就会导致其发生严重的变形或较大的损坏。因此，要想保证汽车发动机的运行质量，就要适当的对冷却系统进行有效散热。因为冷却系统是促进发动机正常运行的关键性要素，其主要负责将发动机运行时产生的大量热能，通过特殊的方式散发出去。一般情况下，发动机冷却系统的故障问题都集中在锈迹腐蚀、动力降低、活塞拉缸等方面。1.4滤芯堵塞问题当汽车发动机处在正常行驶的状态中，若是所添加的润滑油质量不合格，也会对发动机的运行功能带来很大影响。因为不合乎规格的润滑油里面会掺杂很多杂质，一旦清洗滤芯孔时，则这些杂质势必会进入到滤清器中，如果没有在第一时间将其从滤清器中过滤出去，则肯定会导致滤芯出现严重的堵塞，进而给燃油的正常燃烧造成很大影响，如若积蓄过多，甚至还会引发滤芯撑破的现象，从而致使汽车发动机无法正常进行运转。1.5无法启动发动机如果要确保电喷发动机的正常、高效运行，一定要掌握正确的点火时间、充足的点火电压和能量、正常的汽缸压力和恰当的空燃比。一般主要由点火系统控制点火时间、点火能量以及点火电压，燃油供给系统确保合适的空燃比，机械系统确保正常的汽缸压力。由此可见，防盗系统、机械系统、燃油系统以及点火系统等故障是导致发动机无法正常启动。（二）加强汽车发动机维修及保养的相关措施2.1曲轴箱的维修和保养为避免曲轴箱破损问题的发生，使其始终处于良好的通风状态，相关汽车维修技术人员就要在汽车发动机上加设一个换气阀，以便可以确保汽车发动机在正常运行过程中，可以有效的对曲轴箱进行换气。但是这种维修方法的应用也存在一定的缺陷，因为换气阀在高速运转的情况下，会导致一些细小的尘土落入到曲轴箱内，进而引发换气阀门局部出现杂质堵塞现象，因此，要想改善这种不良现象，就要对曲轴箱进行定期的清理，争取做到全面性、细致性，无论是曲轴连接部位，还是油孔、活塞等部位，都要做到清洁无物，这样才能达到预期保养效果。此外，对汽车曲轴箱进行全面的清洁，还可以减少混合气体对曲轴箱的腐蚀度，大大提升曲轴的润滑性能，使其各组合配件的摩擦度有效降低，进而在保证发动机运行效率的基础上，控制发动机的能源消耗，实现其安全良好的运行目标。2.2燃油系统的维修和保养众所周知，汽车燃油属于液态物质，具有很大的粘稠性，其长期处于封闭的燃油系统中，很容易会出现油污大量堆积，导致燃油系统堵塞的情况发生，进而不仅影响了燃油系统的运行功能，而且对于汽车的正常行驶也会埋下巨大的安全隐患。因此，必须重视燃油系统的维修和保养，在实际操作过程中，应提高相关维修技术人员的责任意识和专业素质是，使其可以认真做好影对发动机燃油系统的定期清洁工作。另外，为了保证系统的清洁性，应尽量采用去污性能较好的汽车清洁用品，从里至外的对燃油系统进行彻底的清洁和擦洗。在清洁过程中，尤其要注意对积碳的处理，其是汽车燃料燃烧过后经过长时间凝结所形成的一种难以处理的混合杂物，依靠普通清洁产品很难将其有效去除，必须采用特殊的去污剂，才能彻底排除。2.3发动机冷却系统的维修和保养汽车发动机的冷却系统，要想达到一定的冷却效果，就要借助纯净水或者蒸馏水的辅助才能得以实现，但是在添加冷却液时，一定要注意添加量，不能过多，也不能过少，必须预留出充足的空间，以便可以为后期更换冷却液时提供方便，通常，冷却液的更换周期为300h一次。另外，冷却箱的定期清理也十分关键，因为冷却箱材质大多以金属材质为主，长时间使用很容易会与水发生反应，进而形成大量的锈蚀，若是这些锈蚀等杂质进入到燃油系统中，就会因摩擦生热而产生对整个燃油系统具有不利影响的腐蚀物，所以，为了延长汽车发动机冷冷却系统的使用寿命，保证发动机的正常运行，就要认真做好冷却系统的定期清理工作。2.4汽车润滑油和燃油的合理选择为了降低滤芯堵塞问题的发生几率，在对汽车发动机进行维修和保养工作时，就要注意汽车润滑油和燃油的合理选择，尤其是润滑油的定期更换，具体可以从以下几方面去实施：第一，润滑油的选择必须结合汽车发动机的类型及其运行环境和进排系统来进行，如汽油发动机和柴油发动机所用的润滑油是不一样的，一般情况下汽油发动机所添加的润滑油都会以SD-SF级的润滑油为主，而柴油发动机所添加的润滑油则以CB-CD级润滑油为主。第二，在对汽车发动机的润滑油进行定期更换时，为了避免其出现变质情况，影响发动机的正常使用，相关汽车维修技术人员一定要控制好润滑油的添加数量，不能超过限额标准，且经过滤清器过滤的杂质必须要做到及时的清理，以免影响到滤芯的通畅性，造成不必要的损伤。第三，还要注重汽车燃油的选择，根据发动机的压缩比、点火提前角参数以及发动机使用说明，来合理选择燃油材料。目前，我国石油企业所生产的汽油都属于无铅汽油，标号等级包括：90、93、95、97,车主在选择过程中，只要严格按照上述选择要求来进行，就会有效维护汽车发动机的运行质量。千万不要盲目选用高标号汽油，因为现下大多数汽车发动机都属于智能控制，其对抗爆性较差的汽油设置了微调节适应程序，对高标号汽油却没有设置，若是选择了高标号汽油，则不仅会导致汽车在行驶过程中出现加速无力现象，而且还会降低其自由的抗爆性能，对发动机造成一定的损害。2.5维修发动机无法启动的故障如果点火开关在启动档，发动机无法启动或者转动速度相对较慢的情况下，首先应该认真、仔细地检查极桩有没有松动，蓄电池电压以及保险丝有没有熔断。如果都正常的话，应该继续检查启动机线路以及点火开关等各方面的情况，如果汽车装有自动变速器，应该认真检查空档启动开关和线路。假如点火开关在启动档，启动机可以带发动机转动，而且没有着车征兆，应该全面考虑控制系统、点火系统以及燃油供给系统中是不是因为系统功能丧失造成的，因此，诊断故障的过程中应该先检查油箱中有没有油，然后再检查有没有解除防盗系统，最后还需要检查点火系统有没有实施跳火试验。假如没有高压火，或者高压火比较弱的话，就提示点火系统出现故障，ECU电源、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、搭铁、火模块等都应该作为重点检查对象。首先，应该仔细检查燃油系统，这就需要采取喷油试验，假如试验结果显示不喷油，应该仔细、重点检查电动燃油泵，还应该仔细检查其控制电路、继电器以及保险丝等有没有出现故障；其次，需要认真检查喷油器和燃油压力调节器、控制电路等是否出现问题。假如检查表明电动燃油泵、喷油器都没有问题，就继续检查点火正时以及进气系统是否出现问题；最后，应该仔细检查汽缸的压力。假如点火开关在启动档，启动机就可以带动发动机开始转动，假如存在轻微的启动征兆，就说明汽缸中有油进入，而且还存在高压火，这种情况应该考虑是不是混合气太浓或太稀，高压火比较弱，点火太晚或者太早，或者很多缸没有正常工作，可以先查询一下故障码。如果有相应的故障码，就可以通过故障码上的提示继续查找故障的原因；但是如果