汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨毕业论文.doc
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1、毕业综合训练课题名称 汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨 学 院 汽车工程学院 专 业 汽车服务技术与营销 班 级 11级 汽 服 专(2)班 姓 名 学号 111101030124 指导老师 江西科技学院毕业综合训练任务书系(院)别 汽车工程学院 专业 汽车服务技术与营销 年级2011级 班级 汽 服 专(2)班 姓名 江 强 起止日期2013-10-21至2013-10-31题目 汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨 1毕业综合训练任务及要求(根据题目性质对学生提出具体要求)1. 了解汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨的基本状况2. 了解汽车发动机怠速成抖动现象
2、的原因及排查方法探讨的基础知识3. 了解汽车发动机怠速成抖动现象的原因及排查方法探讨的概念4. 认识汽车发动机组成结构2毕业综合训练的原始资料及依据(包括做调研的背景,研究条件、应用环境) 找出汽车发动机怠速成抖动的原因,与其排查的方式。更好的去解决汽车在修理过程中所遇到的难题,提高工作效率。节省费用。 3 主要参考资料、文献1郑启福.内燃机动力学M 北京:国防工业出版社.1991.032胡光辉 汽车故障诊断技术(第2版)北京:电子工业出版社,2008.05 3邓聚龙,灰色系统理论教程M.武汉:华中理工大学出版社,1990.09 4徐兀 汽车发动机现代设计M 北京:人民交通出版社,1995.0
3、8 5何渝生,魏克严,洪宗林,孙祥 汽车振动学M 北京:人民交通出版 社,1990.07 指导教师: 吴刚 2013年 10月 24日 指导教师评语建议成绩:优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日最终评定成绩:优 良 中 及格 不及格 系主任签字 年 月 日目 录一、怠速的基本概述1 (一)发动机怠速定义1 (二)发动机怠速作用1二、汽车发动机怠速抖动机理1 (一)汽车发动机主要存在三类激振源1 (二)发动机在车架上的振动形式2 1.基本怠速设置3 2.目标怠速调节3 3.附件工作怠速调整3三、怠速产生抖动现象的原因4 (一)进气系统4 (二)燃油系统5 (三)点火系统7四、故障诊
4、断与排除7 (一)进气系统故障7 (二)燃油系统故障9 (三)点火系统故障13五、总结13六、参考文献14七、致谢词15一、怠速的基本概述 (一)发动机怠速定义发动机空转时称为怠速,即汽车档位为空档。汽车的怠速不是一种速度,而是指一种工作状况。怠速即是发动机“出功不出力”。汽车发动机怠速是指发动机运行中,节气门开度最小,汽车处于空档,发动机只带附件而维持最低转速的稳定,这时发动机就处于怠速状态,发动机怠速时的转速被称怠速转速,它是维持发动机对外没有输出功率时的最低转速。怠速转速可以通过调整节气门大小等来调整其高低,直到调整到怠速转速一发动机不抖动、耗油最少时的最低转速为最佳。但是现在的汽车更多
5、是电喷车,发动机配有电脑板就无法人为调整怠速了。 (二)发动机怠速作用 不做无用功怠速是克服发动机本身的运转阻力,维持发动机最小转速,以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。如在等信号灯,或交通拥堵路段,虽然时间很短,但是暂时让发动机熄火,便能带来立竿见影的节能减排效果。汽车的怠速不是一种速度,而是指一种工作状况。发动机空转时称为怠速。在发动机运转时,如果完全放松油门踏板,这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。 汽车的怠速功用1.提供供电,维持气压,真空等基本状态,相当于电脑的“待机”。2.磨合、暖机。3.在停车等
6、候时不熄火,可以省油,启动时快。4.加入清洗剂后,清洗发动机用。5.车辆滑行时不熄火,既可以使制动真空助力器起作用,照顾到急刹车的安全,又可以省油。二、汽车发动机怠速抖动机理(一)汽车发动机主要存在三类激振源1. 离心惯性力和力矩。 2. 往复性力和力矩。3. 反倒力矩。第一类激振源通常在曲轴上配置平衡重即可予以平衡。第二类激振源通过多缸结构可以在理论上将不平衡谐次提得很高,幅值已经很小。但常见4缸发动机,其中2次以下的激振源中尚存在2次往复惯性力,实际运用中,为了简化结构和降低成本,往往不予平衡。第三类激振源通常也靠多气缸的相互抵消来解决。理论上的最低不平衡谐次与气缸数目及冲程数有关。气缸内
7、气体作用力的变化(个别气缸内气体作用力发生变化或各气缸内气体作用力发生不同的变化)引起各气缸功率不平衡(每个气缸的输出功率不相同),以致发动机因反倒力矩(每个气缸产生的使发动机横向摇倒的力矩)不平衡而发生怠速抖动。所以可以这样说,凡是直接或间接引起发动机气缸内气体作用力变化(各气缸功率不平衡)的故障都有可能导致发动机怠速抖动,这是分析发动机怠速抖动现象产生原因的依据。这些原因可以分成两大类。第1类是直接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称直接故障),它直接造成个别气缸功率的变化,从而造成各气缸功率不平衡,致使发动机产生剧烈的怠速抖动现象。第2类是间接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称
8、间接故障),此类故障导致发动机全部气缸内的燃烧状况不良,造成各气缸功率难以平衡,它使发动机产生的怠速抖动通常较轻。(二)发动机在车架上的振动形式 发动机在车架上的固定弹性支承上有6个自由度,具有6种运动形式,即3种直线运动形式和3种角运动形式,假定发动机是理想安装,即其重心和弹性支承的形心重叠,不产生关联振动。垂直振动其单自由度强迫振动微分方程为 mx + cx? x + kx x = Px sin t求解可得x =Pxm| f2- 2|sint可见, 4 缸发动机在车架上的垂直振动的振幅与2次往复惯性力的振幅成正比。横向摆动其单自由度强迫振动微分方程Iz + Kx a2= Msint求解可得
9、=MsintKx a2- Iz2可见,发动机横向摆动的大小与各主谐次的反倒力矩幅值成正比,实际上发动机重心和弹性支承的形心并不重合,会出现关联振动,在这种情况下,其振动是由主谐次反倒力矩和2次往复惯性力共同作用的结果。工作状况。怠速即是发动机“出功不出力”。汽车发动机怠速是指发动机运行中,节气门发动机空转时称为怠速,即汽车档位为空档。汽车的怠速不是一种速度,而是指一种开度最小,汽车处于空档,发动机只带附件而维持最低转速的稳定,这时发动机就处于怠速状态,发动机怠速时的转速被称怠速转速,它是维持发动机对外没有输出功率时的最低转速。怠速转速可以通过调整节气门大小等来调整其高低,直到调整到怠速转速一发
10、动机不抖动、耗油最少时的最低转速为最佳。但是现在的汽车更多是电喷车,发动机配有电脑板就无法人为调整怠速了。 不做无用功怠速是克服发动机本身的运转阻力,维持发动机最小转速,以便于驾驶员在各种情况下行驶和临时停车提供便利的装置。如在等信号灯,或交通拥堵路段,虽然时间很短,但是暂时让发动机熄火,便能带来立竿见影的节能减排效果。汽车的怠速不是一种速度,而是指一种工作状况。发动机空转时称为怠速。在发动机运转时,如果完全放松油门踏板,这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。 汽车的怠速功用1.提供供电,维持气压,真空等基本状态,相当于电脑的“
11、待机”。2.磨合、暖机。3.在停车等候时不熄火,可以省油,启动时快。4.加入清洗剂后,清洗发动机用。5.车辆滑行时不熄火,既可以使制动真空助力器起作用,照顾到急刹车的安全,又可以省油。在搭载了电控发动机的汽车上,发动机电脑能够对发动机的各种工况进行精确控制。对于发动机怠速工况的控制,一般可分为基本怠速设置、目标怠速调节及附件工作怠速调整。1.基本怠速设置发动机的基本怠速设置主要是由发动机节气门的初始开度决定的,即进入进气歧管内的总空气量由节气门初始怠速开度决定。这个开度值是在设计发动机时计算出来的,也是保证发动机实现正常怠速的前提。但随着车辆的使用,发动机节气门处会出现不同程度的污物,当污物增
12、加后,发动机的进气量就会下降,从 而也会导致怠速转速下降。 2.目标怠速调节发动机的目标怠速调节功能是通过发动机电脑的控制来实现的。发动机电脑通过对怠速控制阀开度的大小进行调节(有些车型直接调节节气门开度),达到目标怠速转速。当节气门开度变小或节气门处的污物增加时,实际进入进气歧管内的总空气量变小,将导致电脑内设定的转速值高于实际转速。此时电脑将控制怠速阀开启以补充空气量,使怠速升高至发动机电脑设定的目标转速。当实际转速高于目标转速值时,电脑又会通过怠速阀开度的减小,降低发动机的实际转速达到目标转速。 3.附件工作怠速调整当发动机怠速工况被增加负荷时,如打开空调、发动机充电、挂档滑行等, 发动
13、机电脑将通过调节怠速控制阀的开度,以适应怠速负荷的变化,防止发动机熄火。(1) 离心惯性力和力矩。 (2) 往复性力和力矩。(3) 反倒力矩。第一类激振源通常在曲轴上配置平衡重即可予以平衡。第二类激振源通过多缸结构可以在理论上将不平衡谐次提得很高,幅值已经很小。但常见4缸发动机,其中2次以下的激振源中尚存在2次往复惯性力,实际运用中,为了简化结构和降低成本,往往不予平衡。第三类激振源通常也靠多气缸的相互抵消来解决。理论上的最低不平衡谐次与气缸数目及冲程数有关。气缸内气体作用力的变化(个别气缸内气体作用力发生变化或各气缸内气体作用力发生不同的变化)引起各气缸功率不平衡(每个气缸的输出功率不相同)
14、,以致发动机因反倒力矩(每个气缸产生的使发动机横向摇倒的力矩)不平衡而发生怠速抖动。所以可以这样说,凡是直接或间接引起发动机气缸内气体作用力变化(各气缸功率不平衡)的故障都有可能导致发动机怠速抖动,这是分析发动机怠速抖动现象产生原因的依据。这些原因可以分成两大类。第1类是直接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称直接故障),它直接造成个别气缸功率的变化,从而造成各气缸功率不平衡,致使发动机产生剧烈的怠速抖动现象。第2类是间接导致气缸内气体作用力发生变化的故障(简称间接故障),此类故障导致发动机全部气缸内的燃烧状况不良,造成各气缸功率难以平衡,它使发动机产生的怠速抖动通常较轻。 三、怠速产生抖
15、动现象的原因(一)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、气门门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。发动机工作时,驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度,以此来改变进气量,控制发动机的运转。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后,流经空气流量计,沿节气门通道进入动力腔,再经进气歧管分配到各个气缸中;发动机冷车怠速运转时,部份空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸。图1 进气系统结构图1注释: 1.空气滤清器 2.碳罐控制阀 3.进气温度传感器 4.节气门位置传感器 5.怠速空气调节阀 6.进气歧管绝对压力传感器 7.空调蒸发器温度传感器 8.
16、碳罐 9.油箱压力控制阀 10.燃油压力调节器 11.空调高低压保护开关 12.曲轴箱强制通风控制阀 13.燃油喷射器 14.氧传感器 15.燃油泵1进气歧管或各种阀泄漏 当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管,造成混合气过浓或过稀,使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时,发动机会出现较剧烈的抖动,对冷车怠速影响更大。常见原因有:进气总管卡子松动或胶管破裂;进气歧管衬垫漏气;进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞;喷油器O型密封圈漏气;真空管插头脱落、破裂;曲轴箱强制通风(PCV)阀开度大;活性炭罐阀常开;废气再循环(EGR)阀关闭不严等。2节气门和进气道积垢过多节气门和
17、周围进气道的积炭、污垢过多,空气通道截面积发生变化,使得控制单元无法精确控制怠速进气量,造成混合气过浓或过稀,使燃烧不正常。常见原因有:节气门有油污或积炭;节气门周围的进气道有油污、积炭。3怠速空气执行元件故障怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有:节气门电机损坏或发卡。4进气量失准怠速进气量的失准属于间接原因,由于各种传感器,比如说氧传感器,霍尔信号传感器,由于它们有故障,信号不正常,ECU接收到错误的信号以后发出的不正常指令,会错误的干预节气门的开度,使怠速失准,燃烧不正常。常见原因有:节气门位置传感器,节气门怠速开关;进气温度传感器、冷却温度传感器;ECU故障。 (二)燃
18、油系统燃油供给系统的作用是:向气缸内供给燃烧所需要的汽油。燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、1.空气滤清器 2.碳罐控制阀 3.进气温度传感器 4.节气门位置传感器 5.怠速空气调节阀 6.进气歧管绝对压力传感器 7.空调蒸发器温度传感器 8.碳罐 9.油箱压力控制阀 10.燃油压力调节器 11.空调高低压保护开关 12.曲轴箱强制通风控制阀 13.燃油喷射器 14.氧传感器 15.燃油泵1进气歧管或各种阀泄漏 当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管,造成混合气过浓或过稀,使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸时,发动机会出现较剧烈的抖动,对冷车怠速影响更大。常见原因有:进气总
19、管卡子松动或胶管破裂;进气歧管衬垫漏气;进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞;喷油器O型密封圈漏气;真空管插头脱落、破裂;曲轴箱强制通风(PCV)阀开度大;活性炭罐阀常开;废气再循环(EGR)阀关闭不严等。2节气门和进气道积垢过多节气门和周围进气道的积炭、污垢过多,空气通道截面积发生变化,使得控制单元无法精确控制怠速进气量,造成混合气过浓或过稀,使燃烧不正常。常见原因有:节气门有油污或积炭;节气门周围的进气道有油污、积炭。3怠速空气执行元件故障怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有:节气门电机损坏或发卡。4进气量失准怠速进气量的失准属于间接原因,由于各种传感器,比如说氧传感
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