1、汽车发动机的故障诊断与排除汽车发动机的故障诊断与排除 通过对本章的学习能够诊断与排除发动机的综合故障(1)工质是理想的气体，把其比热看作定值。(2)工质与外界无质量交换，不计进，排气过程及其流动损失。(3)工质的压缩和膨胀过程均为绝热过程，不计缸壁传热、漏气等热损失。(4)燃烧过程为外界高温热源，以等容过程、等压过程对工质加热，排气过程用等容放热过程代替。(5)构成循环的各个过程均是可逆的。图6-1配气相位图 在发动机进气的全过程中，实际进入气缸的新鲜气体质量与在标准(给定)状态下应该充满气缸工作容积的新鲜气体质量的比值，称为充气系数，用表示。气缸内残余废气量与充入的新鲜气体量的比值，用r表示
2、。1.换气过程的评价指标(1)充气系数(2)残余废气系数 从排气门在下止点前开启到活塞行至下止点这个时期称为自由排气阶段。(1)自由排气阶段 自由排气之后，由于节气门节流的影响，气缸内平均压力与排气管内平均压力相差较小，因此废气不能自行流出，而是靠活塞从下止点到上止点移动时的推力强制排出。活塞由上止点下行至排气门关闭这个时期，称为惯性排气阶段。2.换气过程的6个阶段(2)强制排气阶段(3)惯性排气阶段 为了增加进气量，进气门必须在上止点前，而排气还未结束时就开始开启，以保证活塞下行进气开始时就有较大的进气通道，为进气做好准备。在准备进气阶段以后，活塞由上止点开始下行。(4)准备进气阶段 活塞由
3、下止点向上行至进气门关闭这个时期称为惯性进气阶段。(5)正常进气阶段(6)惯性进气阶段(4)压缩比(1)进气终了压力(2)排气终了的压力(3)进气终了的温度3.影响充气系数的主要因素 新鲜空气进入气缸要经过空气滤清器、进气管、节气门体(节气门)、进气道和进气门等部件。由于发动机排气总是受到排气通道所产生的阻力影响，所以排气终了时的残余废气压力总是高于大气压力。进入气缸的新鲜空气受到高温零件和高温残余废气的加热，使进气终了的温度总是高于大气的温度。提高压缩比则燃烧室容积相对减小，残余废气量相对减少，可以提高充气系数。首先是减小进气系统的阻力，在设计、制造及使用维护中注意改善进气系统的结构，保持其
4、良好的工作状态，减小空气滤清器的堵塞与进气管道内的积炭；其次是控制进气的流动速度，因为在一定的结构条件下，流速越高，流动阻力越大。1)加大进气门的直径，增加流通能力。2)采用多进气门，提高充气系数。(5)配气相位角 当发动机转速变化时，气流的惯性也随之发生变化。4.提高充气系数的措施(1)减小进、排气体的流动阻力3)适当增加气门的升程。4)改善气门座及气门头部到杆部的过渡形状。要充分利用气体的流动惯性，必须合理选择进气系统的结构。图6-2进气波动惯性增压效应图(2)合理选择进气系统的结构1)通过改变进气系统的结构，充分利用进气流的惯性充气，以提高进气终了的压力，增加充气量。2)合理选择配气相位
5、角。1.汽油机的正常燃烧过程图6-4汽油机的燃烧过程(1)爆燃汽油机燃烧过程中，火焰前锋以正常的传播速度向前推进，使得火焰前方未燃的混合气受到已燃混合气的强烈压缩和热幅射作用，加速其先期反应，并放出部分热量，使本身的温度急剧升高。(1)诱导期也称着火落后期或滞燃期，指从火花塞跳火开始到形成火焰中心为止的时期(图6-4)。(2)急燃期也称显著燃烧期，指从火焰中心形成开始到气缸内出现最高压力为止的时期(图6-4)。(3)补燃期也称后燃期，指从气缸内最高压力点出现到燃料基本燃烧完为止的时期(图6-4)。2.汽油机的不正常燃烧1)严重爆燃的危害 机件过载。严重爆燃时的冲击波能使缸壁、缸盖、活塞、连杆、
6、曲轴等机件的机械负荷增加，使机件变形甚至损坏。即使机件没有损坏，其寿命也会降低。试验表明，严重爆燃时气缸的磨损量比正常燃烧时大27倍左右。机件烧损。汽油机爆燃时，燃烧终了的温度可达20002500，而活塞顶、燃烧室壁及缸壁的温度仅为200300。除了冷却液的作用外，能够维持这样低温度的原因，还包括在这些壁面上形成了气体的附面层，它起到隔热的作用。而强烈爆燃时的冲击波会破坏这一附面层，使机件直接与高温燃气接触。而严重、长期爆燃的局部燃气温度可达到4000以上，会使铝合金的气缸盖、活塞以及气门等机件烧损。性能指标下降。严重爆燃时的局部高温将引起严重的热分解现象，使燃烧产物分解为CO、H2、O2、N
7、Ox及游离炭的现象增多。游离炭不能再燃烧，结果排气冒黑烟严重。CO、H2、O2等在膨胀过程中重新燃烧又使补燃增加，排气温度增高，附面层破坏，气体向缸壁的传热量大大增加，使发动机过热，有效功率降低，耗油率增加。2)防止爆燃的措施。Qcgj1(1)燃料性质汽油的蒸发性与抗爆性是影响汽油机燃烧过程的主要因素。(2)混合气浓度混合气的浓度直接影响燃烧过程中的火焰燃烧速率和传播速度。1)表面点火的危害。2)防止表面点火的措施。(2)表面点火在汽油机中，凡是不靠电火花点火而由燃烧室炽热表面(如过热的火花塞绝缘体和电极、排气门、炽热的积炭等)点燃混合气而引起的不正常燃烧现象，称为表面点火。3.影响汽油机燃烧
8、过程的主要因素(3)点火提前角只有选择合适的点火提前角，才能保证气缸内的最高压力点出现在活塞上止点后的10o15o的曲轴转角。(4)发动机转速和负荷发动机转速提高，进气与挤压紊流均增强，火焰传播速度增大，爆燃倾向减小。(5)燃烧室积炭汽油机工作时，燃烧不完全的燃料和窜入气缸内的润滑油，在氧化和高温的作用下，会在燃烧室内和活塞顶上形成积炭。(6)冷却液温度发动机冷却液的正常工作温度通常为8595。(7)压缩比提高压缩比，可以提高压缩行程终了的温度和压力，加快火焰的传播速度，提高热效率，发动机的功率和转矩增加，油耗降低。(8)气缸直径、活塞与气缸盖材料气缸直径加大，混合气的燃烧时间增加，爆燃倾向加
9、大。(9)燃烧室结构燃烧室结构对火焰传播速度、爆燃、散热损失及充气效率均有较大影响。图6-5柴油机燃烧过程曲线图(1)滞燃期滞燃期也称着火落后期，是指从喷油器开始喷油(A点)到气缸内混合气产生第一个火焰中心(B点)之间的曲轴转角。(2)速燃期速燃期也称急燃期，指从第一个火焰中心产生(B点)到气缸内混合气迅速燃烧，气缸内的压力达到最高时(C点)之间的曲轴转角。(3)缓燃期缓燃期是指从气缸内最高压力点(C点)到最高温度点(D点)之间的曲轴转角。(4)补燃期补燃期也称后燃期，是指从温度最高点(D点)到气缸内燃油基本上燃烧完(E点)为止之间的曲轴转角。1)压缩比。2)活塞材料。3)喷油规律。4)喷油器
10、结构。2.影响燃烧过程的因素(1)燃油性质柴油的发火性是指柴油的自燃能力，用十六烷值表示。(2)结构(3)使用方面的因素2)发动机转速的影响。3)发动机负荷的影响。1)喷油提前角。(2)有效转矩发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩，用Te表示，单位为Nm，可在发动机测功器上测得。(3)平均有效压力平均有效压力是发动机在一个循环中，每单位气缸工作容积所输出的有效功，用pe表示，单位为kPa。1.动力性指标(1)有效功率发动机通过曲轴飞轮对外输出的功率称为有效功率，由发动机台架试验得出。1)使运动件的惯性力和发动机的机械负荷增大。2)使发动机的摩擦损失功率增加，效率降低，油耗增加。3)使发动机
11、零部件磨损加快，寿命缩短。4)使发动机的振动加大，噪声增加。5)使进、排气阻力增加，充气效率下降。(4)发动机转速发动机的转速影响其功率与性能，用n表示，单位为r/min。2.经济性指标(1)燃油消耗率发动机工作1h，发出1kW的有效功率所消耗的燃油质量称为油耗率，用ge表示，单位为g/(kWh)。(2)有效热效率有效热效率是指发动机实际循环的有效功We与所消耗的燃油相应产生的热量Q的比值，用t表示。(1)起动性能起动性能是指汽车发动机在冷、热车状态下，迅速起动发动机的可靠程度。3.运转性能指标(2)噪声发动机的噪声主要来自燃油燃烧噪声、进、排气体的流动噪声、机械摩擦噪声和冷却风扇的噪声等。(
12、3)废气排放性能汽油机的排放污染物主要有燃烧的废气、汽油挥发泄漏、曲轴箱窜气泄漏及其他废物等；有害成分主要有CO、HC、NOx、SO2和各种颗粒物等。(1)汽油机的速度特性发动机性能指标随转速变化的关系称为发动机的速度特性。图6-6汽油机的外特性1.发动机的速度特性(2)柴油机的速度特性喷油器油量调节结构(供油量调节拉杆或齿条)的位置固定不动，柴油机有效功率Pe、有效转矩Me、油耗率ge、每小时耗油量GT等随转速n变化的关系称为柴油机的速度特性。图6-7柴油机的外特性图6-8汽油机负荷特性曲线(3)燃油消耗率ge曲线的变化趋势随着转速n的增加，燃烧状况得到改善，所以燃油消耗率曲线的变化呈下降趋势。1)有效转矩Me的变化趋势。2)有效功率Pe的变化趋势。2.发动机的负荷特性3.发动机的调整特性4.万有特性图6-10万有特性
