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  • 长安羚羊发动机无法启动

    行驶里程约8.6万km的长安羚羊1300汽车。该车因无法启动而拖到修理厂。

    故障排除:接车时,拖车人员叙述:“听车主说车行驶正常,只听发动机舱内‘轰’的一声响,之后熄火,就再也不能起动”。目测发动机外观、底盘、车身均无损伤,根据经验,怀疑此车正时带断裂。因为检查正时带需拆下发动机前端许多机件,便试打一下起动机,果然不能起动。www.ttkaiche.cn

    拔下高压线,插上火花塞试高压火,有火花跳出,说明正时带未断裂。该车由分电器内霍尔式传感器和进气歧管绝对压力传感器传送ECU信号,进而由ECU控制点火、喷油。分电器由凸轮轴驱动,凸轮轴依靠正时带由曲轴驱动。接着检查油路,拔下回油管,起动机转动时有油流出,但不能确定喷油器是否喷油,向进气管喷人化油器清洗剂,依旧不能起动。

    考虑气缸压力出现突发性故障的可能性较小,便又回过头继续检查电路。拆下4个火花塞,插上高压线,拔下4个喷油器插头,接通点火开关,4个火花塞都能跳出强烈的蓝色火花。装上火花塞,试着调了一下点火正时,有了起动迹象,经多次起动,发动机勉强起动,但是怠速特别不稳,而且不能提速。既然调点火正时能起动,说明故障还是在点火系,会不会是正时带跳齿?拆下发动机前端机件,检查配气正时,发现曲轴、凸轮轴记号都对准无误,不存在跳齿,没有发现问题只好装复,起动发动机故障依旧。

    接下来仔细分析,该车是五成新的电喷车,不可能这么难以起动呀?发动机能够正常起动并运转必须具备5个条件:①足够的点火能量;②雾化良好的燃油;③正常的气缸压力;④正确的配气相位、点火和喷油正时;⑤充足的进气和通畅的排气。该车有足够的点火能量,喷人的化油器清洗剂可以燃烧,所以1, 2条完全可以排除,由于未检测第5条,便拆下进气总管和三元催化转化器前端,起动,故障没有好转。

    由于本厂气缸压力表刚刚坏了,向气缸内加一点机油也未起动。看来只有怀疑第4条,而且该车在加速时发闷,感觉像点火正时过迟。于是再次拆下正时带,仔细检查,对准曲轴带轮记号,拆下1缸火花塞,检查1缸活塞在上止点位置。对准凸轮轴带轮记号(凸轮轴

    “八字”由于气门摇臂机构遮挡看不见,只好作罢),分火头正好对准1缸位置。忽然想起以前看过一篇由于曲轴轮半月键磨损松旷而导致加速不良的文章,怀疑此车也出现了类似问题,试着紧了一下曲轴带轮和凸轮轴带轮大螺栓,无松动现象,再仔细检查点火及配气系统其他部件,如分电器、正时带等,还是未发现问题。

    这就怪了,所有条件都具备,为什么还这么难以起动呢?思来想去,感觉故障还是在点火或配气系统,可偏偏找不到原因。该车起动后,怠速时机油灯亮一会儿熄灭,考虑该车未采用液压挺柱,机油压力与起动困难不存在直接联系,故暂不做处理。发动机警告灯不报警,ECU具有点火、喷油两项基本控制,有火喷油就是不着车。本厂无长安羚羊诊断仪,故将车开到4S店,检测无故障码,读数据流正常,检测凸轮轴第入3道瓦盖拉伤,轴承间隙导致泄压,是机油灯报警原因,需要拆下气缸盖修理。

    将车开回我厂,拆卸气缸盖分解发现,凸轮轴正时带轮和凸轮轴之间的定位销折断,紧固的大螺栓虽然未松动,但螺栓已经拉长,中间细,两头粗,随时都有断裂的可能。故障原因找到了:凸轮轴带轮与凸轮轴之间相对移动,导致实际配气相位失准,从而导致起动困难和加不起速,正时相位偶尔正确时又能起动。

    因凸轮轴承拉伤导致凸轮轴转动阻力矩增大,定位销承受不住过大剪切力而断裂,更换凸轮轴、定位销和凸轮轴带轮,故障彻底排除。

    维修小结:虽然我对修车缺少经验,但作为“手艺人”,对此案例我感到非常自责,不是我们不能,也不是我们不为,而是我们没有用心,导致检测不到位,未将故障顺利地排除。我将故障排除过程写出来,希望各位同行引以为戒。

    点评

    这是有教育意义的一个案例,作者费了不少周折,由于缺少气缸压力表和故障诊断仪,从而使故障不能顺利解决。

    作者对发动机无法起动的原因分析得很详细,值得借鉴,但是作者并没有针对相关因素进行“有效”的检查。

    维修检测设备至关重要,如果该厂有示波器,检测高压点火波形和喷油器波形就可以发现配气正时有问题。

    “配气正时(相位)”定义是什么?学习吉林大学陈家瑞教授主编的《汽车构造》(第三版,人民交通出版社)可知:配气正时是进、排气门的实际开启时刻,为了提高发动机的充气系数,提高发动机的动力性,进、排气门的开启和关闭均有一个提前和迟后角度。

    进气门提前开启的目的:保证进气行程开始时进气门已经开大,新鲜空气能顺利地充入气缸;当活塞到达下止点,气缸内压力仍然低于大气压力,在压缩行程开始阶段,活塞上行速度较慢,利用气流惯性和压力差仍在进气,因此进气门迟闭有利于提高充气系数。

    排气门提前开启的目的:做功行程当活塞接近下止点时,气缸内压力虽然有0.3~0. 4 MPa,但对活塞做功而言作用不大。这时若稍开启排气门,大部分废气在此压力作用下可迅速从气缸内排出。当活塞到达下止点时,气缸内压力已大大下降(约0. 115MPa),这时排气门开度进一步增加,从而减少了活塞上行时的排气阻力。高温废气的迅速排出,还可防止发动机过热。当活塞到达上止点时,燃烧室内的废气压力仍高于大气压力,加之排气时气流有一定的惯性,所以排气门迟一点关,可以使废气排得更加彻底。

    由于进气门在上止点前开启,而排气门在上止点后延迟关闭,由此出现排气门和进气门同时开启的一段时间,称为气门叠开,反映到曲轴转角上就称为气门重叠角。由于新鲜气流和废气流惯性都比较大,在短时间内不会改变流向,因此只要气门重叠角选择适当,就不会有废气倒流入进气管和新鲜气体随同废气排出的可能,这对于换气是有利的。

    对于不同的发动机,由于结构型式、转速各不相同,所以配气正时也不相同,合理的配气正时应根据发动机性能要求,通过反复试验确定。

    气门传动组件的作用:使进、排气门按配气正时规定的时刻开闭,并且保证有足够的气门升程。凸轮轴由曲轴通过正时带(链条)驱动,因此,在装配曲轴和凸轮轴时,必须将正时记号对准,以保证正确的配气正时。凸轮轴正时带(链)轮,再通过键传动或过盈配合带动凸轮轴,凸轮轴再通过气门、摇臂驱动或直接驱动气门开闭。这中间存在许多环节,其中任何一个环节出现问题,如键错位、正时带掉齿、凸轮轴磨损、气门间隙、液压挺柱故障等均会影响进、排气门的实际开启时刻。

    对于现代电控发动机,发动机ECU利用曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器来检测曲轴和凸轮轴的位置,以确定正确的点火时刻和喷油时刻,两个传感器信号不准确也会导致发动机ECU监测到故障码“配气正时不正确”。

    当今发动机大多采用可变气门正时系统,如本田稚阁VTEC系统,丰田汽车VVTi系统,大众/奥迪车系可变配气正时(相位)系统等。可变气门正时系统发生故障,最终也影响进、排气门的实际开启时刻,导致配气正时错误。

    在配气机构出现故障的情况下,即使正时记号对准,配气正时也是错的,例如本案例中凸轮轴带轮与凸轮轴之间的移位。还要注意,对于每气缸装有两只以上气门的发动机,配气正时不正确极易发生活塞顶撞气门的严重事故。

  • 依维柯车发动机加速无力

    一辆南京依维柯乘用车,装配索菲姆8140.43N中冷增压共轨柴油喷射发动机(采用博世MS.6.3柴油发动机管理系统),累计行驶50万km,出现发动机动力不足,加速无力,发动机故障指示灯点亮的现象。据车主反映,在低速时该车一切正常,但在爬坡或高速行驶时,发动机动力不足,发动机故障指示灯闪烁,最高车速只能达到80 km/h。[www.ttkaiche.cn]

    首先用故障检测仪进入博世MS.6-3柴油发动机管理系统,读取故障代码,调得的故障内容为发动机负油压偏差,增压器增压压力过低。根据维修经验,造成上述故障的原因一般是燃油系统堵塞。拆下柴油滤清器检查,发现果然很脏。经过了解得知,该滤清器已经使用了5万km。换上新的柴油滤清器后试车,故障症状略有好转。当行驶速度超过80 km/h后发动机突然出现抖动,同时发动机故障指示灯闪烁。

    再次调取故障代码,依旧是上述2个故障内容。读取数据流,当发动机转速为2 000 r/min时,共轨燃油压力在85Mpa~90 MPa变化,增压器增压压力在800 kPa-850 kPa波动,均明显低于正常值,尤其是增压器增压压力低于正常值一半,由此怀疑故障可能出在增压器上。

    该车采用VGT可变喷嘴增压器。

    它由一个离心式压缩机、一个涡轮、一组活动叶片和控制活动叶片的气动操纵机构(以下简称气动操纵机构)组成。发动机ECU控制气动操纵机构上的电磁阀,再由电磁阀来调节作用在膜片上的真空度,然后改变活动叶片的位置,而膜片上的真空源来自制动真空泵。发动机低速运转时,废气动能较小,因此增压器涡轮的转速较低,此时可变喷嘴式增压器的活动叶片处于最大关闭位置,叶片间的通道截面积变小。随着发动机转速的增加,增压器的活动叶片逐渐变到最大打开位置,叶片间的通道截面积增大,增压器涡轮的转速上升,但又不至于因超速而损坏。

    拆下增压器的进、出气管,发现气动操纵机构与活动叶片的联动杆脱落,使得活动叶片一直处于关闭状态,随着发动机转速的升高,废气不能快速通过活动叶片,导致增压器涡轮转速不能提高,不能满足高速时发动机进气量的需要,从而也间接影响了共运转时,空气的进入量完全由怠速空气控制阀控制,所以发动机运转良好。

    但在清洗过节气门后,节气门片与节气门壁之间的间隙暴露出来。在怠速运转时,空气不但由怠速空气控制阀控制进入,还有空气从此间隙进入,造成进气量偏大,转速增高,此时发动机ECU就减少怠速空气控制阀的占空比,于是出现上面的数据20%一10% ,但还是不能稳定怠速转速,还是偏高,就进一步降低到4%,此时怠速空气控制阀的进气量已经很少(几乎为零)。

    真空吸力全部作用在节气门片上,节气门片在吸力下活动与节气门壁完全接触,间隙不存在,没有进空气的地方,造成真空度进一步加大,高于正常值,这时发动机ECU又增大怠速空气控制阀的占空比到30% ,但为时已晚,发动机已经熄火了。

    正常情况下,羚羊车发动机的节气门不会那么快磨损的,造成此结果的原因应该是不按规定维护,进入发动机的空气太脏,使得节气门片过早磨损。

    根据笔者对该类轿车的维修经验,在一般道路状况下行驶,空气滤芯5 000 km应该清洁一次,2万km时应进行更换,这样,节气门使用到50万km应该没问题。羚羊车进气系统还有一个特点,在空气滤清器前面还有一只一级过滤器。它有两个作用:一是消音:二是空气在高速进入空气滤清器时,大颗粒的尘土被甩在周围,落到底部,这只一级过滤器装在右前翼子板里面,一般不易被发现,它与空气滤清器总成之间用一只橡胶圈密封,在更换空气滤清器时,这个橡胶圈不被注意,经常掉到下面,造成两者之间连接不密封,空气滤清器快速被污染,使得节气门片磨损过快,发动机寿命缩短。

  • 诊断羚羊轿车EGR阀故障引起氮氧化物排放超标

    摘 要】:本文讲述了汽车用汽油机减少污染物排放中的氮氧化物(NOx)可以用两类技术:机内净化技术、机外净化技术。并诊断了羚羊轿车的步进电机式EGR阀。

    关键词】: 氮氧化合物  步进电机式EGR阀  相线绕组线圈断路

    前 言】:我国“十二五”时期新增氮氧化物作为受控大气污染物,而机动车排放是氮氧化物的主要贡献者之一。汽油车的主要排气污染物是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx),由于氮氧化物对光化学烟雾注1的生成具有重要作用,因此国家将氮氧化物削减作为“十二五”的约束性指标。如何减少机动车氮氧化物排放已成为各地关注的重点。

    珠海市从今年5月1日起取消机动车排气简易工况法检测过渡期整改措施,届时排气检测不达标的机动车将不能通过年检。此外,根据有关法规规定,对连续三个检测周期排气检测不达标的机动车将实行强制报废。

    下面谨以诊断并维修“长安铃木羚羊轿车年检时氮氧化物(NOx)排放超标”的故障案例,来说明三元催化器与废气再循环(EGR)系统是降低氮氧化物(NOx)排放的有效办法。

    一、 故障现象         一辆长安铃木羚羊轿车,2002年出厂(LS5H2ABR92B06****),搭载JL474Q1发动机(原型号是G13B),其车辆外形(图1)。        

    驾驶员提出的故障现象是:今年1月份到期年审,进行汽车尾气检测时,结果车辆的CO和HC检测都处在正常值,但NOX值却超标(图2)注2,无法取得绿色环保标志。 仪表板上的发动机故障灯不亮,用检测仪注3进入其控制系统,没有发现有故障码记录注4。                                                

    图 2  初检 排气污染物检测报告单(截图)注2

    二、故障分析与诊断    目前,控制汽车用汽油机污染物排放中的氮氧化物(NOx)超标排放技术可以分为两类:

    ①、降低污染物生成量的技术,又称为机内净化技术,主要采用的是废气再循环;

    ②、净化或处理发动机排出后污染物的技术,又称为机外净化技术,主要采用的是三元催化器。三元催化器能同时控制碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放。     

    1、利用测量排气温度对三元催化器进行诊断

    启动发动机,将发动机转速维持在2500r/min左右,预热至正常工作温度,将车辆举升,用数字式温度计(我是使用非接触式红外线激光温度计)尽量靠近(50mm内)三元催化器的进口和出口,分别测量三元催化器进口和出口的温度。三元催化器在正常工作状态下“由于氧化反应会产生热量”因而其出口温度应高于入口温度,一般要高出20~25%以上注5。如果出口温度值低于以上的范围,甚至比入口还低些,则三元催化器工作不正常,原因有两种:一是已失效、二是有堵塞;如果三元催化器出口温度值超过以上范围,必定有大量异常的CO和HC参与反应,则说明点火系或燃油系出了问题,需对发动机本身做进一步的检查。                                              图3  催化器入口的温度                 图4  催化器出口的温度

    据上述原理,对此车氮氧化物(NOX)超标的故障进行诊断时,我使用了非接触式数字红外线激光温度计,测量了三元催化器入口的温度(图3),其表面温度为摄氏135.3度; 测量了三元催化器出口的温度(图4),其表面温度为摄氏173.3度。经过上述的测量排气温度的检测方法,说明此车的三元催化器处在正常的工作状态。       

    2、废气再循环的作用

    氮氧化物(NOx)发生在高温大负荷的情况下。它的产生第一要有足够高的温度1600度以上(图5)、第二要有高压足够大的压力、第三要有多余的氧才能反应,这三个条件任何一个不满足都不会产生氮氧化物。这三个条件:1、高温; 2、高压; 3、混合气稀燃,处于富氧状态(主要说是前壹个,后面两个是在发动机设计过程中会尽量避免的)。为了破坏这三个条件,①、压力基本无法控制;②、发动机在设计过程中已精确控制喷油量,尽量避免稀燃。③、目前在用的发动机主要做的只有壹个:就是使用废气再循环(EGR)系统,目的是使缸内燃烧温度降低,减少氮氧化物(NOx)产生。      图5  燃烧温度与NOx排放量的关系

    3、废气再循环在发动机工作过程

    为了使燃烧温度降低,该系统是将一部分废气引到吸入的新鲜混合气,返回气缸内部进行再循环参与燃烧的方法,其作用是用来减少NOx的排放量。氮氧化物NOx其主要是在高温富氧的条件下生成的。在发动机工作过程种,如适时、适量地将部分废气再次引入气缸内,因废气中的主要成分CO2比热容比较大,所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸,并对混合气有一定的稀释作用,因此降低了发动机燃烧的最高温度和氧含量,从而减少了NOx化合物的生成量。但是过度的废气再循环将会影响发动机的正常工作,特别是在怠速、低转速小负荷及发动机处于冷态运行时,以及在全负荷(节气门全开)要求发动机动力性时,再循环的废气将对发动机的性能产生严重的影响。因此,应根据发动机的实际工况及工作条件的变化,能够自动调整参与再循环的废气量。实践证明,根据发动机结构的不同,参与再循环的废气量一般在6%~13%之间变化为宜。为了使废气再循环量对发动机性能不产生过度影响,现代电控发动机对废气再循环也采用了闭环控制策略,对实际的废气再循环量进行闭环修正反馈控制。

    4、步进电机式EGR阀工作原理

    此款羚羊轿车是采用步进电机式废气再循环EGR阀,包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置(图6所示),其特征在于驱动装置为旋转式步进电机。极向右方向移动,转子随之正转 反之,欲使步进电动机反转时,相线控制脉冲极向右方向移动,转子随之正转 反之,欲使步进电动机反转时,相线控制脉冲按4相、3相、2相、1相的相顺序依次超前90o相位角,定子上N极向左方向移动,转子随之反转。

    图6   EGR阀 结构图                 图7  相线绕组的控制电路

    三、检查羚羊轿车的步进电机式EGR阀

    首先使用诊断仪注3进入发动机系统,观察废气再循环EGR阀的数据流。 废气再循环EGR阀通常在下列条件下开启:1.发动机暖机运转。2.转速超过怠速。ECU根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制废气再循环EGR阀的开度. 在观察发动机的数据流过程中,无论节气门的开度增大还是减少,其废气再循环EGR阀的开度都是处在0%(图8)。     

    图8   发动机的数据流(截图)

    在怠速状态下用诊断仪注3进入测试功能,打开废气再循环EGR阀。因为发动机在怠速、低速、小负荷 及冷机时,废气参与再循环,轻则发动机抖动厉害,重则发动机熄火。但是此车用诊断仪注3进入测试功能打开废气再循环EGR阀时,发动机都在正常的怠速状态无变化。说明废气再循环EGR阀并没有被打开参加工作(图9)。        

     图9   用诊断仪打开废气再循环EGR阀               

    步进电机式EGR阀的就车检查:

    ①、检查步进电机式EGR阀的电源电压:将点火开关置于“ON”位置,然后分别测量从ECU电源来的端子b、e 与搭铁之间的电压值(应为电池电源电压),如无电压,则步进电机式EGR阀的电源有故障。实测此车的电源电压为12.3V(图10)。结论:步进电机式EGR阀的供电电源线正常

    图10   实测此车的电源电压

    ②、检查A定子绕组的第3相线圈之间的电阻:断开蓄电池上的负极线;断开EGR阀插接件;检查EGR阀插头b与a之间的电阻,检阅维修手册得知:在20℃时上述插头之间的电阻应为22~26Ω。实测此车EGR阀插头b与a之间的电阻为24.4Ω(图11)。结论:步进电机式EGR阀的3相绕组线圈电阻正常

    图11  实测3相绕组线圈电阻

     ③、用上述方法,检查A定子绕组的第1相线圈之间的电阻;检查B定子绕组的第2相线圈之间的电阻。都与维修手册的数据相符,结论:步进电机式EGR阀的1相绕组线圈电阻与2相绕组线圈电阻都正常      ④、当检查到B定子绕组的第4相线圈之间的电阻时:实测此车EGR阀插头e与f之间的电阻为无穷大(图12)。结论:步进电机式EGR阀的4相绕组线圈电阻断路。

    图12    实测4相绕组线圈电阻(电阻为无穷大)

    四、故障排除

    从上面的检测中可知,为步进电机式EGR阀的第4相绕组线圈断路,由于此车的步进电机式废气再循环EGR阀的阀体与驱动步进电机是不能分开出售,所以要一整体更换EGR阀总成(图13)。EGR阀总成后,再次读取数据流:起动发动机暖机,在发动机电动电动冷却风扇运转,并等待冷却风扇停转后,把发动机转速提高到2500转/每分钟时,其废气再循环EGR阀的开度为49%(图14)。可知,废气再循环EGR阀已参加工作。

     图13     EGR阀                    图14  换EGR阀后的数据流(截图)

     

    再次到检测站进行汽车尾气检测时,结果车辆的CO、HC和NOX都处在正常值(图15)注2,取得绿色环保标志。

    图15   复检排气污染物检测报告单(截图)注2

     五、结束语

    综上所述,通过对“长安铃木羚羊轿车年检时氮氧化物(NOx)排放超标”的故障排除 有如下体会:减少机动车染物的排放有两项技术:为机内净化技术,主要采用的是废气再循环;机外净化技术,主要采用的是三元催化器。

    这次我把这些维修过程总结出来,供同行们参考,不当之处,请批评指正。

    参考资料     [1]、 长安铃木羚羊轿车维修手册                  电子网络版     [2]、 现代汽车维修   黄虎  夏令伟  主编       上海交通大学出版社

     

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    注1: 光化学烟雾:氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是对人体有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物—-光化学烟雾,在这种复杂的光化学反应过程中,主要生成光化学氧化剂(主要是O3)及其他多种复杂的化合物,统称光化学烟雾。 注2:原自 新港机动车检验站  出具的《珠海市机动车排气污染物检测报告单》 注3 :【车王1号 全车系检测仪】     生产单位:北京5053汽车工作室

    注4:   故障码的设码:设码条件是根据排放标准设计的,2002年出厂的长安铃木羚羊轿车为:国1排放标准。2002年出厂的羚羊轿车发动机电脑板(ECU)的型号采用的是日立电装D6,为8位数CPU,此发动机电脑(ECU)没有把执行器列入故障码的设码,(废气再循环EGR阀为执行器)。 注5:  三元催化器出入口温度差:车用三效催化转化器工作效率的温度监控模型及其试验验证(长安大学汽车学院)