第六章發(fā)動機綜合技術(shù)狀況檢測

第六章發(fā)動機綜合技術(shù)狀況檢測第1頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章發(fā)動機綜合技術(shù)狀況檢測

一、概述

二、發(fā)動機功率的檢測三、汽油車點火系統(tǒng)檢測

第2頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一、概述發(fā)動機是汽車中最重要的部件之一。發(fā)動機不僅結(jié)構(gòu)復雜，而且運行時內(nèi)部零部件要在高溫、高壓的苛刻條件下工作，加上轉(zhuǎn)速和負荷經(jīng)常變化，所以發(fā)動機的故障率比較高，常因故障而導致其性能下降以至不能工作。汽油發(fā)動機燃燒室最高溫度：2200-2800K燃燒室最高壓力：3-5MPa發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速：6000r/min最大扭矩(Nm/rpm)：330/3250（奧迪A6）第3頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月我們一般從發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和機械磨損等幾方面來評價發(fā)動機的技術(shù)狀況。具體檢查項目包括：發(fā)動機的功率、燃油消耗、點火系統(tǒng)工作狀況、氣缸密封性、機油質(zhì)量、發(fā)動機溫度以及運行時的異響、振動等。本章重點介紹有關(guān)發(fā)動機功率檢測、點火系統(tǒng)工作狀況等問題。第4頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月GB7285—2004對在用車發(fā)動機技術(shù)狀況規(guī)定發(fā)動機應(yīng)動力性能良好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，怠速穩(wěn)定，無異響機油壓力正常，功率不允許小于標明的75%；發(fā)動機應(yīng)有良好的啟動性能，汽車（三輪汽車和裝用單缸柴油機的低速貨車除外）發(fā)動機應(yīng)能由駕駛員在座位上啟動；柴油機停機裝置必須靈活有效；發(fā)動機點火、燃料供給、潤滑、冷卻和排氣等系統(tǒng)的機件應(yīng)齊全，性能良好。第5頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章發(fā)動機綜合技術(shù)狀況檢測一、概述二、發(fā)動機功率的檢測三、汽油車點火系統(tǒng)檢測

第6頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月二、發(fā)動機功率的檢測

1、概述

我們一般所說發(fā)動機的額定功率，就是指發(fā)動機攜帶必要的部件運轉(zhuǎn)時所發(fā)出的最大功率；發(fā)動機在使用一段時間后，所能夠輸出的最大功率會比剛出廠時要小，其動力性能逐漸變差。因此，測量發(fā)動機最大功率的下降程度，可以作為衡量發(fā)動機使用前后或維修前后技術(shù)狀況變化的一個重要指標；測量發(fā)動機功率的試驗通常也叫測功試驗：有穩(wěn)態(tài)測功和動態(tài)測功兩種。第7頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1）穩(wěn)態(tài)測功（有負荷測功）簡介：是指在發(fā)動機節(jié)氣門開度一定、轉(zhuǎn)速一定和其他參數(shù)不變的穩(wěn)定狀況下，通過給發(fā)動機加一定的模擬負載，來測量發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、扭矩和功率的方法。這種方法測試結(jié)果準確，但需要在專門的試驗臺架上進行，所以也比較費時費力。通常在發(fā)動機設(shè)計制造企業(yè)、高等院校和科研部門進行性能試驗使用。

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電渦流測功機水力測功機發(fā)動機臺架試驗需要將發(fā)動機從整車上拆下來第8頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2）動態(tài)測功（亦稱無負荷測功或無外載測功）：是指發(fā)動機在不帶負荷的情況下，突然開大節(jié)氣門，使發(fā)動機克服慣性和摩擦阻力而加速運轉(zhuǎn)，通過測量發(fā)動機的加速性能來測量所發(fā)出瞬時功率的方法。這種方法操作簡單，不需將發(fā)動機從車上拆下來，所用的儀器設(shè)備也比較輕便，不過測量精度不高。交通管理部門和維修廠家較多使用這種方法。在用車發(fā)動機功率檢測無需拆下發(fā)動機第9頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月動態(tài)測功基本原理將發(fā)動機自身的以及所帶的所有運動部件等效地看作是一個繞曲軸中心轉(zhuǎn)動的簡單回轉(zhuǎn)體。當發(fā)動機在低速情況下突然加大油門時，它所發(fā)出的扭矩除了克服各種機械阻力外，其有效扭矩將使發(fā)動機加速運轉(zhuǎn)。通過測量發(fā)動機的角加速度，或者測量從低速到高速所用的時間，就可以計算出發(fā)動機所發(fā)出的功率。

第10頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1）通過測量速度和加速度計算發(fā)動機的瞬時功率

功率計算公式如下：Pe：發(fā)動機在加速過程中所發(fā)出的瞬時功率；J：發(fā)動機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的當量轉(zhuǎn)動慣量；n：發(fā)動機轉(zhuǎn)速；dn/dt：發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化率；例如，要測量右圖升速曲線中A點的瞬時功率，只要知道A點瞬時速度n1和該點速度的變化率(曲線的斜率)即可。

2、無外載測功原理第11頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2）通過測量加速時間來計算發(fā)動機的平均功率在實際工作中，通常不是測量某一轉(zhuǎn)速下的瞬時功率，而往往是測量加速過程中某段時間內(nèi)的平均功率。如右圖所示，我們要計算轉(zhuǎn)速從n1到n2的平均功率。由上式可知，發(fā)動機發(fā)出的平均功率Pav與從n1到n2所需時間成反比。實際測量時n1和n2是給定的，所以只要測量時間ΔΤ，就可以算出平均功率。這種試驗方法在準確度要求不高的情況下，例如作為同一臺發(fā)動機維修調(diào)整前后的質(zhì)量判斷，或一般的車況分析，常常是十分有效的方法。第12頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

測量方法

一種是將電磁感應(yīng)式傳感器裝在離合器殼體上的一個特制的加工孔內(nèi)，與飛輪齒圈的齒頂保持一定距離，飛輪旋轉(zhuǎn)，傳感器產(chǎn)生脈沖信號。

另一種是利用天線收取發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的點火脈沖信號，而與發(fā)動機沒有任何有線連接。第13頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)備簡介專用表：QFL-2A型、QCG-2GJ型汽車無負載測功表；綜合檢測儀：QFC-5型、EA3000型和WFJ-1型發(fā)動機綜合檢測儀第14頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月3、各氣缸功率均衡性檢測發(fā)動機所發(fā)出的功率，應(yīng)該是各氣缸發(fā)出功率的總和，從理論上講，正常運行時，發(fā)動機各氣缸所發(fā)出的功率應(yīng)是相同的。但由于結(jié)構(gòu)、供油系統(tǒng)以及點火系統(tǒng)方面的差異，各氣缸實際發(fā)出的功率還是會有所不同；特別是當某氣缸有故障時，這種差別就更加明顯。第15頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，當發(fā)動機以某一轉(zhuǎn)速運行時，若某氣缸火花塞突然斷火，該氣缸就不能作功，發(fā)動機總功率就會下降。依據(jù)這種分析，我們就可以采用輪流將各缸斷火的辦法，來判斷某缸技術(shù)狀況是否完好?！皢胃讛嗷稹钡木唧w測試方法有兩種：一種是測試功率的變化，另一種是測試轉(zhuǎn)速的變化。第16頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1）單缸功率的檢測利用前面介紹的無外載測功原理，我們可以測量某單個氣缸的功率。方法是：首先測量整個發(fā)動機的總功率，然后在某缸斷火條件下，再測量發(fā)動機的功率。兩次測量功率之差，就應(yīng)是斷火氣缸所發(fā)出的功率。用這樣的方法，依次將各缸斷火，分別測量各次斷火后的功率，并得出各單缸功率。比較各單缸功率，即可判斷各缸工作情況。正常時，各單缸功率應(yīng)是基本相同的，單缸斷火后的功率也應(yīng)該是相近的，若某缸斷火后，測得的功率沒有變化，則可以認為這個氣缸本來就未參與做功。第17頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2）單缸斷火后轉(zhuǎn)速的變化發(fā)動機在一定轉(zhuǎn)速下運行時，若某缸突然斷火，則發(fā)動機輸出功率將減少，因而轉(zhuǎn)速也會降低，以尋求與負載和摩擦功率新的平衡。若各缸的功率是均衡的，則當各缸輪換地斷火時，轉(zhuǎn)速下降的幅度應(yīng)基本相同。反之，若轉(zhuǎn)速下降的幅度差別很大，則說明有的氣缸工作不正常。因而我們可以利用單缸斷火情況下的轉(zhuǎn)速下降數(shù)值，來評價各缸的工作狀況。正常時轉(zhuǎn)速下降的平均值與氣缸數(shù)有關(guān)。第18頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月一般要求轉(zhuǎn)速下降的最高、最低值之差，不應(yīng)大于平均值的30％。若某缸斷火后，轉(zhuǎn)速下降值遠小于平均值，則說明該缸工作不良。當然，轉(zhuǎn)速下降越小，說明該缸發(fā)出的功率也越小；若轉(zhuǎn)速下降為零，證明該氣缸不工作。應(yīng)該指出，發(fā)動機氣缸數(shù)越多，每個氣缸對發(fā)動機總功率的貢獻率就越低，單缸斷火后轉(zhuǎn)速下降值就越小，測量的誤差以及判斷故障的難度也就越大。第19頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月第4章發(fā)動機綜合技術(shù)狀況檢測一、概述二、發(fā)動機功率的檢測

三、汽油車點火系統(tǒng)檢測

第20頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月三、汽油車點火系統(tǒng)檢測我們都知道，汽油發(fā)動機工作時，不僅需要一定空燃比的混合氣，還需要按一定的順序及時為各氣缸提供電火花以點燃混合氣。對點火系統(tǒng)一般的要求是：

火花要具有足夠高的擊穿電壓；

火花要有足夠高的能量以保證可靠點火；點火時刻要能夠適應(yīng)發(fā)動機工況的變化。第21頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月由于點火系統(tǒng)元件較多、工作條件又往往比較惡劣，使用久了，性能會下降，還可能出現(xiàn)故障，這些都會影響發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，嚴重時還會造成發(fā)動機熄火或不能起動。因此，點火系統(tǒng)的故障，往往是發(fā)動機不能正常工作的重要原因之一。目前，對點火系統(tǒng)進行檢查的方法，主要是利用儀器分析點火線圈初、次級電壓波形(主要是次級電壓波形)，進而判斷點火系統(tǒng)的工作情況，以及測試點火提前角等。第22頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月儀器設(shè)備發(fā)動機綜合分析儀專用于測試汽車信號的示波器、示波表第23頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月1.次級電壓標準波形分析

點火線圈完全相當于一個變壓器。在初級線圈周期性通電和斷電的過程中，初、次級線圈都因電流變化而感應(yīng)電動勢，初、次級電壓隨時間變化的規(guī)律是相似的。因次級電壓對發(fā)動機正常工作至關(guān)重要，下面我們重點分析次級電壓的波形。

初級電流：6.9~7.7A次級電壓：≥29kV

第24頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月①a點：斷電器觸點斷開，或電子點火器輸出斷開，點火線圈初級突然斷電，導致次級電壓急劇上升。

②ab段：為火花塞擊穿電壓。傳統(tǒng)點火系統(tǒng)的擊穿電壓約為15～20kV，電子點火系統(tǒng)可達18～30kV。ab段a點第25頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月③cd段：為火花塞電極間的混合氣被擊穿之后，維持火花放電所需電壓，一般為幾千伏。這段波形通常也叫“火花線”。火花線應(yīng)具有一定的高度和寬度，它反映了點火能量的大小,也是保證可靠點火的重要條件。④de段：火花消失，點火線圈中剩余磁場能量在線路中維持一段衰減振蕩。這段也叫第一次振蕩。振蕩結(jié)束后，電壓降到零。第26頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤f點：斷電器觸點閉合，或電子點火器輸出導通使點火線圈初級突然閉合，初級電流開始增加，引起次級電壓突然增大。需要注意的是：在a點，初級電流是急劇減小的，而在f點電流是逐漸增加的，所以這兩點感應(yīng)次級電壓的方向相反，而且大小也不相同。第27頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥fg段：因初級電流接通而引起回路電壓出現(xiàn)衰減振蕩。這段稱為第二次振蕩。振蕩消失后，電壓恢復到零。⑦整個波形中，從a到f段對應(yīng)于初級電流不導通、次級線圈放電階段，對于傳統(tǒng)點火系統(tǒng)，也就是斷電器觸點斷開階段；從f到a段對應(yīng)于初級電流導通、線圈儲能階段，也是傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中斷電器觸點閉合階段。第28頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2、次級電壓的故障波形分析1）單缸次級電壓的故障波形分析若點火系統(tǒng)出現(xiàn)故障，次級電壓的波形也會發(fā)生相應(yīng)的變化。所以我們可以通過分析次級電壓的波形來判斷點火系統(tǒng)可能的故障。

下面給出了較常見的一些故障波形：第29頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月①斷電高壓產(chǎn)生之前出現(xiàn)小的多余波形，說明斷電器觸點接觸面不平，在完全斷開之前有瞬間分離現(xiàn)象，引起電壓抖動。②火花線變短，很快熄滅，說明點火系統(tǒng)儲能不足?？赡苁枪╇婋妷浩?，或初級電路導線接觸不良造成的。第30頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月③第二次振蕩波形之前出現(xiàn)小的雜波，可能是由斷電器觸點接觸面不平，在完全閉合之前有不良接觸所致。④在觸點閉合階段，存在多余的小的雜波，可能是初級電路斷電器觸點搭鐵不良，或各接點接觸不良，引起了小的電壓波動。第31頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑤第二次振蕩波形存在嚴重的雜波，這一般是由于斷電器觸點臂彈簧彈力太弱，使觸點閉合瞬間引起彈跳所致。⑥擊穿電壓過高，且火花線較為陡峭，這可能是火花塞間隙太大，或次級電路開路等所引起?；鸹ㄩg隙越大，所需擊穿電壓越高，而且往往沒有良好的放電過程。

第32頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑦擊穿電壓和火花線都太低，且火花線變長，這可能是火花塞間隙太小或積炭較嚴重。在這種情況下，擊穿電壓就會很低，而火花放電時間則較長。⑧火花線中出現(xiàn)干擾“毛刺”，可能是分電器蓋或分火頭松動。這樣，在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，因分電器的振動會使火花塞上的電壓不穩(wěn)定而出現(xiàn)抖動。

第33頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月⑨完全沒有高壓擊穿和火花線波形，說明火花塞未被擊穿，也就沒有火花放電過程。產(chǎn)生的原因可能是次級高壓線接觸不良或斷路，或者火花塞間隙過大。

⑩第一次振蕩次數(shù)明顯減少，可能的原因是斷電器觸點并聯(lián)的電容器漏電、電容器容量不夠或初級線路接觸不良，導致線路上電阻增大、耗能增加，火花熄滅后剩余能量小，振蕩衰減加快。第34頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月⑾整個次級電壓波形上下顛倒，說明點火線圈初級兩端接反或?qū)㈦娫礃O性接反了。從而初級電流、以至次級電壓都改變了方向。⑿與正常時相比，觸點閉合階段變短，說明斷電器觸點間隙過大了。第35頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月實際上，次級電壓波形不僅與點火系統(tǒng)的狀況有關(guān)，還要受發(fā)動機內(nèi)部工作狀況(溫度、壓力、燃氣成分等)的影響，情況較為復雜。所以在實踐中還可能會遇到很多不同形狀的故障波形。只要我們掌握了點火系統(tǒng)的基本工作原理，就不難根據(jù)故障波形作出相應(yīng)的分析判斷。

第36頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月2）不同氣缸次級點火電壓波形的對比分析若將不同氣缸次級點火電壓波形排列在一起，通過對比觀察分析，常常可以發(fā)現(xiàn)某些氣缸點火方面的故障現(xiàn)象。常用的方法是將波形重疊起來(重疊波)或左右排列(平列波)。(1)重疊波：在正常情況下，各氣缸次級點火電壓波形是非常相似的。利用重疊波，主要是檢查傳統(tǒng)點火系統(tǒng)中斷電器觸點閉合角的大小，以及各氣缸對應(yīng)觸點閉合時刻的分散程度，從而間接判斷分電器凸輪磨損情況。第37頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)平列波：將各氣缸的次級電壓波形按點火順序依次排列顯示，如下圖所示。通過各缸的波形對比，很容易觀察到某氣缸點火狀況是否正常。例如，圖中第3缸擊穿電壓太低，說明該氣缸火花塞間隙太小，或絕緣體有裂紋。另外，當取下某缸的高壓分線后，該缸擊穿電壓應(yīng)立即升至20kV以上才正常。否則說明點火線圈性能不好，或分電器、高壓線有漏電。第38頁，課件共44頁，創(chuàng)作于2023年2月4、點火提前角的測試

1）有關(guān)基本概念發(fā)動機內(nèi)可燃混合氣的燃燒是需要一定時間的。從火花塞開始點火，到燃氣燒完，大約需要2～3ms。為了使活塞到達上止點時，混合氣已經(jīng)充分燃燒，以便發(fā)出最大功率，顯然應(yīng)使火花塞到達上止點之前點火。從點火開始到活塞到達上止點的這段時間，曲軸轉(zhuǎn)過的角度就是