汽车维修工-汽车维修检验工、汽车机械维修工、汽车电器维修工（技师、高级技师）课件 项目1　发动机系统故障诊断与排除

汽车维修工——汽车维修检验工、汽车机械维修工、汽车电器维修工（技师、高级技师）项目1发动机系统故障诊断与排除项目2底盘系统故障诊断与排除项目3电气系统故障诊断与排除项目4电力驱动和电池系统故障诊断与排除项目5车间技术管理项目6技术培训项目7综合评审项目1发动机系统故障诊断与排除1.1发动机性能1.1.1发动机性能指标1.1.1.1燃油经济性1.1.1.2动力性1）最高车速是指在无风条件下，在水平、良好的沥青或水泥路面上，汽车所能达到的最大行驶速度。2）加速能力是指汽车在行驶中迅速增加行驶速度的能力，通常用加速时间和加速距离来表示。3）爬坡能力是指汽车在良好的路面上，以1档行驶所能爬行的最大坡度。1.1.1.3排放性能1.1.2发动机性能的影响因素1.1.2.1不同工作模式下的工作要求1.起动模式1.1发动机性能（1）进气行程如图1-1所示，进气歧管真空度很低，车用四缸发动机一般为3～10kPa（不同的发动机可能会不同)。（2）压缩行程如图1-2所示，这一行程的压缩压力相对较低。1.1发动机性能（3）燃烧（做功）行程如图1-3所示，在起动工况下，发动机转速较低，且节气门处于关闭状态，进入气缸的气体量较少，因而气缸内压缩压力较低。（4）排气行程如图1-4所示，在这种工况下，由于燃烧压力低，造成排气压力也低；由于燃烧温度低，使得排气温度也低。1.1发动机性能2.怠速模式（发动机暖机）（1）进气行程歧管真空度很高，四缸发动机一般为50~75kPa（不同的发动机可能会不同)。（2）压缩行程由于进气歧管真空度高，故压缩压力低。（3）燃烧（做功）行程燃烧压力低，所以产生的功率也低。（4）排气行程由于燃烧压力和温度低，所以排气压力和温度也低。3.加速模式（高发动机负荷）（1）进气行程加速期间节气门全开（WOT)，因此进气歧管真空度较低，一般为0~17kPao节气门开得越大，进入发动机的空气越多。（2）压缩行程由于歧管真空度很低，所以压缩压力和温度很高。（3）燃烧（做功）行程燃烧压力很高，这有两个原因：一是压缩压力很高；二是燃烧的空气/燃油混合气较浓。1.1发动机性能（4）排气行程活塞运动速度很快，使排气压力升高，燃烧压力也相应升高；通常缸内燃烧温度高，排气温度就会高；进气量大，排气背压也高。4.巡航模式（1）进气行程进气歧管真空度适中，四缸发动机一般为40~55kPa（其他发动机可能咯有不同)。（2）压缩行程由于歧管真空度适中，压缩压力和温度适中。（3）燃烧（做功）行程燃烧压力适中。由于压缩压力适中，输出的功率适中。（4）排气行程由于燃烧压力适中，排气压力适中。5.减速模式（1）进气行程进气歧管真空度很高，一般为70~93kPa。（2）压缩行程由于歧管真空度很高，压缩压力很低，在高转速时压缩压力甚至可能为真空。（3）燃烧（做功）行程燃烧压力和燃烧温度很低。（4）排气行程由于燃烧压力和燃烧温度很低，排气压力和排气温度很低，排气背压也很低。1.1发动机性能1.1发动机性能1.1.2.2发动机机械性能方面1.压缩压力的影响2.发动机转速的影响3.进气歧管真空度的影响4.进气量与进气速率的影响5.气缸渗漏与燃烧压力的影响6.排气的影响1.1.2.3发动机非机械性能方面1.工作温度1.1发动机性能2.机油消耗量3.曲轴运转平衡1.1发动机性能4.发动机各部件配合间隙1.1发动机性能1.1.2.4车辆方面1.负荷2.速比（1）驱动桥速比驱动桥速比不会轻易改变，一般不是造成驾驶性能问题的原因。（2）变速器速比为了使发动机所提供的转矩与汽车在不同负荷条件下行驶所需的动力相匹配，变速器提供了不同速比的选择。（3）总速比速比的选择取决于要带的负荷、车速范围和可用功率的大小。1.1发动机性能3.附件载荷（1）空调与冷却风扇空调压缩机要消耗很多功率。（2）附件传动带传动附件由发动机通过传动带和带轮驱动。1）带轮弯曲、传动带擦伤和轴承故障。2）当曲轴前端的扭转减振器中的橡胶垫断裂时也会造成不平衡以及异响。3）有的发动机使用平衡轴来吸收固有振动。（3）车身外部附件车身外部附件将增加风阻。4.应用案例1.1发动机性能（1）加大型轮胎如果车主换装了加大型轮胎将会出现什么情况？（2）节气门开度减小节气门开度会降低油耗，提高燃油经济性。1.1.2.5驾驶与行驶条件方面1.燃油经济性差（1）与驾驶人有关的原因驾驶人的驾驶习惯和车辆使用与燃油消耗有很大关系。（2）行驶条件车辆的使用环境与燃油经济性同样有较大的关联，如路况、环境温度、风速、海拔等。2.动力不足（1）与驾驶人有关的原因包括行驶中踩制动踏板、手动变速器档位选用过高或过低、行驶中离合器分离不彻底等。（2）行驶条件车辆的使用环境与动力输出同样有较大的关联，如路况、环境温度、风速、海拔等。1.2进排气系统故障诊断1.2.1可变进气故障诊断1.2.1.1可变进气道控制1.可变进气道结构1.2进排气系统故障诊断2.可变进气道控制原理1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断1）进气门关闭阶段：当进气行程接近末端时，气门逐渐关闭，进气的气流与关闭的气门相撞，产生回流。2）气流返回阶段：当返回的气流到达稳压腔时，由于稳压腔内的压力高于运动的气流，气流会再次返回。3）进气门再次打开阶段：如果返回的气流到达气门附近时，气门正好打开，此时就会提高充气效率。1.2进排气系统故障诊断3.可变进气道控制故障诊断（1）数据流诊断利用诊断仪的数据流功能，读取相关参数，在满足系统工作条件的前提下，观察数据对应的部件是否有相应的动作。（2）部件检测可以利用真空枪检测真空执行器是否开闭顺畅，有无卡滞现象。1.2进排气系统故障诊断1.2.1.2可变进气涡流控制1.可变进气涡流结构2.可变进气涡流控制原理1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断3.可变进气涡流控制故障诊断1.2进排气系统故障诊断1.2.2可变气门正时故障诊断1.2.2.1VCT系统结构及工作原理1.VCT系统结构（1）VCT电磁阀VCT电磁阀的结构如图1-22所示。1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断1）滞后位置。2）提前位置。3）保持位置。（2）VCT执行器VCT执行器的结构如图1-23所示，由转子、提前油腔、延迟油腔和密封条组成。1）转子：转子与凸轮轴通过螺栓紧固在一起。2）提前油腔、延迟油腔：提前油腔、延迟油腔分别布置在转子的两侧。3）密封条：密封条用于密封提前油腔和延迟油腔，防止油液中间串通。1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断2.VCT系统工作原理（1）VCT设计要求1）提高充气效率，改善转矩的平顺性。2）取消EGR阀，降低NOx排放。3）改善低速的稳定性。4）发动机在不同转速工況下，为保障实际的最大进气效率，可以通过VCT系统进行控制，以平顺地实现发动机的转矩输出，如图1-25所示。（2）VCT控制要求如图1-26所示，发动机进气正时的控制要求可分为以下几个阶段。1）急速与小负荷（高转速、小负荷)。1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断2）中等负荷。3）低转速、高负荷。4）高转速、高负荷。（3）VCT控制原理VCT控制的基本原理如图1-27所示。1）目标进气正时的确认。2）实际进气正时的确认与反馈。3）目标进气正时的修正。（4）VCT控制模式VCT的控制模式分为四种：清洁模式、最大滞后模式、反馈保持模式与反馈模式。1.2进排气系统故障诊断1）清洁模式。2）最大滞后模式。3）反馈保持模式。4）反馈模式。1.2进排气系统故障诊断1.2.2.2VCT系统故障诊断1.进气VCT数据流诊断1.2进排气系统故障诊断2.排气VCT数据流诊断1.2进排气系统故障诊断1.2.3涡轮增压故障诊断1.2.3.1涡轮增压系统的性能、结构及工作原理1.涡轮增压系统的性能1.2进排气系统故障诊断2.涡轮增压系统的结构（1）涡轮增压器涡轮增压器如图1-33所示，其工作状态如下：1）废气旁通阀：废气旁通阀用于控制废气流过废气泵轮的废气量。2）气动执行器：气动执行器用于控制废气旁通阀的打开与关闭。3）增压控制电磁阀：增压控制电磁阀用于控制进入到气动执行器内部的增压压力。1.2进排气系统故障诊断（2）增压控制电磁阀如图1-34所示，增压控制电磁阀有三条相连管路，分别为与空气滤清器侧相连管路、与执行器相连管路、与涡轮增压出口侧相连管路。1.2进排气系统故障诊断（3）回风控制电磁阀回风控制电磁阀与废气旁通阀不同，废气旁通阀是控制废气进口与出口的旁通量，而回风控制电磁阀是控制涡轮增压器进口与出口的旁通量。1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断1）回风控制电磁阀打开状态：回风控制电磁阀打开时，空气出口的空气流回到空气入口，不会对涡轮叶片产生任何影响。2）回风控制电磁阀关闭状态：回风控制电磁阀关闭时，经过增压的空气直接进入进气歧管中，空气出口的压力会对涡轮叶片产生一定的影响。1.2进排气系统故障诊断3.涡轮增压系统的工作原理1.2进排气系统故障诊断1）从图1-41第一张图中可以看出，发动机转速升高后，开始增压压力是恒定的；但当发动机转速继续升高时，增压压力开始下降。2）从图1-41第二张图中可以看出，发动机转速低时，涡轮增压器全负荷工作；在电磁阀的控制下，发动机转速越高，涡轮增压器负荷越低。3）从图1-41第三张图中可以看出，发动机转速低时，废气旁通阀处于关闭状态；随着发动机转速的上升，开度越来越小。1.2进排气系统故障诊断1.2进排气系统故障诊断1.2.3.2涡轮增压系统故障诊断1.3燃油性能故障诊断1.3.1燃油喷射控制1.3.1.1喷油量的计算1.3燃油性能故障诊断1.3.1.2喷油正时1.3燃油性能故障诊断1.3.1.3喷油量控制1.3燃油性能故障诊断1.3.2空燃比闭环控制1.3.2.1开闭环控制1.开环控制2.闭环控制1.3燃油性能故障诊断1.3燃油性能故障诊断3.闭环控制喷油量的计算1.3.2.2短期燃油修正系数1.开关型氧传感器的短期燃油修正1.3燃油性能故障诊断2.宽带氧传感器的短期燃油修正1.3燃油性能故障诊断1.3燃油性能故障诊断1.3.2.3长期燃油修正系数1.3燃油性能故障诊断1.3.3空燃比故障诊断方法1.3.3.1影响燃烧室空燃比的因素1）雾化：喷油器从设计上保证了能以圆锥琴状提供燃料。2）燃油蒸发：蒸发是通过加热使雾化颗粒转变为气态的过程。3）空气涡流：进入气缸的空气形成涡旋以增进混合。1.3燃油性能故障诊断4）冷凝：燃油蒸气冷却并与空气分离后即发生了冷凝现象。5）吸收：当发动机处于冷态时，进气门或活塞顶上的积炭可能会吸收一些燃料颗粒。1.3.3.2喷油量不正常的原因1）喷油器流量低的原因：燃料系统或测试设备中有空气、燃料系统污染造成油路阻塞、喷油器脏污或阻塞、喷油器故障等。2）喷油器流量高的原因：喷油器泄漏、喷油器脏污或卡滞等。3）喷油器无流量的原因：燃料系统或测试设备中有空气、喷油器故障、喷油器脏污或阻塞、喷油器电路故障等。1.3.3.3空燃比与火焰速度1）空燃比略小于理论空燃比，在13.5~14时，火焰燃烧温度最高，发动机升温快。2）空燃比在12~13时，火焰的传播速度最快，发动机输出功率最大，此时的空燃比又称功率空燃比。1.3燃油性能故障诊断3）空燃比在16左右时，汽油燃烧最完全，发动机的耗油率最低，而火焰温度和发动机功率均已下降，此时的空燃比称为经济空燃比。1.3.3.4空燃比故障诊断1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.1点火正时对发动机性能的影响1.4.1.1基本点火提前角1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.1.2点火提前角修正1.空燃比反馈修正2.暖机修正1.4发动机点火控制系统故障诊断3.怠速稳定性修正1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.1.3点火正时对转矩和排放的影响1.点火正时对转矩的影响1.4发动机点火控制系统故障诊断2.点火正时对排放的影响1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.2点火提前角闭环控制1.4.2.1发动机各工况对点火的要求1.起动点火提前角的计算2.怠速点火提前角的计算1.4发动机点火控制系统故障诊断3.非怠速点火提前角的计算1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.2.2闭环控制策略1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.3点火控制系统故障诊断1.4.3.1点火正时诊断1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4发动机点火控制系统故障诊断1.4.3.2点火波形分析1.初级波形1.4发动机点火控制系统故障诊断2.次级波形1.4发动机点火控制系统故障诊断1.5排放控制系统故障诊断1.5.1排放物产生机理及影响因素1.5.1.1排放物产生机理1）CO：混合气的燃烧过程非常复杂，通常化学反应分为若干步骤完成，CO便是这些化学反应的中间过程产物。2）HC：很多因素都会影响燃烧过程的正常进行，例如过浓/过稀的混合气、点火不良、混合气压缩不够等，这些因素都会使废气中HC的含量升高。3）N2：N2在常温下很稳定，当温度升高到约2500°F（1371°C）时，N2和O2开始发生化学反应，生成NOx。4）颗粒物：颗粒物的形成机理可以大致分为一次和二次组分。1.5排放控制系统故障诊断1.5.1.2混合气浓度的影响1.5排放控制系统故障诊断1.5.1.3点火提前角的影响1.5排放控制系统故障诊断1.5.2曲轴箱强制通风(PCV）系统1.5.2.1气缸窜气1.5排放控制系统故障诊断1.5.2.2PCV系统诊断1.非增压型发动机曲轴箱通风系统1.5排放控制系统故障诊断2.增压型发动机曲轴箱通风系统1）怠速时：如图1-83所示，发动机怠速运转时进气歧管的真空度很高，较高的真空度把PCV阀中的活塞（A）吸到图示的顶端较窄的地方，使得通往进气歧管的通道（B）很窄，限制PCV阀的流量。1.5排放控制系统故障诊断1.5排放控制系统故障诊断2）中等负荷时：当发动机中等负荷稳定运转时（巡航），进气歧管的真空度降低，弹簧驱动柱塞下移，使得更多的气体流过PCV阀，如图1-84所示。3）重负荷时：在重负荷工况（急加速或高速）时，进气歧管真空度较低，使弹簧克服高的进气歧管压力推动柱塞移出阀的窄端，如图1-85所示。1.5排放控制系统故障诊断4）发生回火时：在回火状况发生时，进气道压力大增，压力推动柱塞移向阀的另外一端，可以防止回火审到曲轴箱侧，如图1-86所示。1.5排放控制系统故障诊断1.5.2.3曲轴箱压力测试1.5排放控制系统故障诊断1.5.3三元催化器(

TWC）系统1.5.3.1TWC转换效率1.5排放控制系统故障诊断1.5.3.2TWC温度测试1.5排放控制系统故障诊断1.5.3.3TWC性能检测数据分析1.5排放控制系统故障诊断1.5.3.4DTC诊断与分析1.5.4排气再循环(

EGR）系统1.5.4.1EGR工作策略1.EGR目标位置确定1）发动机控制模块根据发动机的运转情况确定增大或减小EGR阀门开启的角度。2）发动机控制模块通过发动机转速和发动机负荷确定基木EGR阀位置。1.5排放控制系统故障诊断2.EGR位置修正1）发动机冷却液温度：低冷却液温度低开启步数。2）进气温度：低进气温度增大步数。3）加速或减速：急加速或急减速减小步数。1.5排放控制系统故障诊断1.5.4.2DTC诊断与分析1.5排放控制系统故障诊断1.5.5燃油蒸发控制（EVAP）系统1.5.5.1EVAP工作策略1.非增压型发动机燃油蒸发管理系统1.5排放控制系统故障诊断2.增压型发动机燃油蒸发管理系统1.5排放控制系统故障诊断3.炭罐电磁阀控制信号波形4.炭罐电磁阀清洗率计算5.炭罐电磁阀清洗率修正6.炭罐电磁阀工作条件1.5排放控制系统故障诊断1.5.5.2DTC诊断与分析1.5排放控制系统故障诊断1.5排放控制系统故障诊断1.5.6颗粒捕捉器（GPF）系统1.5.6.1GPF工作策略1.5排放控制系统故障诊断1.5.6.2GPF再生1.5.6.3DTC诊断与分析1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.1OBD系统功能特点1.6.1.1OBD系统发展历程1.OBD

Ⅰ2.OBD

Ⅱ3.OBD

Ⅲ1.6.1.2OBD系统功能1.驾驶循环1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用2.冻结帧1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.1.3OBD系统工作原理1.6.2氧传感器监测的工作原理1.6.2.1前后氧传感器监测原理1.开关式前氧传感器监测1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用2.极限电流式氧传感器、宽频带前氧传感器监测3.后氧传感器监测1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.2.2前后氧传感器监测故障码分析1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.3三元催化器监测的工作原理1.6.3.1三元催化器监测的条件与原理1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.3.2三元催化器监测故障码分析1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.4颗粒捕捉器监测的工作原理1.6车载诊断（OBD）系统诊断应用1.6.5燃油系统监测的工作原理1.6.5.1燃油系统监测原理