毕业论文
题目：浅析汽车发动机运转抖动的故障诊断姓名：张亮
专业：汽车运用技术
班级：试点2班
指导教师：陈清
审阅教师：
成绩：
四川交通职业技术学院
年月日
毕业设计（论文）任务书
浅析汽车发动机运转抖动的故障诊断
［摘要］发动机运转抖动，不仅影响车辆的舒适性，而且会影响动力性、经济性以及安全行，所以不能忽略发动机抖动带来的危害。本文以宝马N55发动机（以下简称N55发动机）为例，就发动机抖动的成因进行探究，以达到举一反三的目的。
［关键词］汽车、抖动、原因、诊断
目录
1.引言 (6)
2.N55发动机的机械特点及电控原理简介 (7)
2.1N55发动机的机械特点 (7)
2.1.1 N5发动机的各类技术指标 (7)
2.1.2 N55发动机的优点 (7)
2.2 N55发动机的电控原理简介 (8)
2.2.1 N55发动机电控系统的组成 (8)
2.2.2 N55发动机的电控原理简介 (8)
3. N55发动机易发生运转抖动的几个方面原因 (9)
3.1燃油供给系统引起的抖动 (9)
3.1.1 供油压力不足或油压不稳定 (9)
3.1.2 油压调节器内部损坏 (9)
3.1.3 喷油器部分堵塞或泄漏 (9)
3.2 空气供给系统引起的抖动 (9)
3.2.1 空气滤清器过脏 (9)
3.2.2 空气流量计后存在漏气现象 (9)
3.2.3 MAF传感器故障 (9)
3.2.4 TPS传感器故障 (10)
3.2.5 怠速控制阀故障 (10)
3.3点火控制系统引起的抖动 (10)
3.3.1 火花塞故障 (10)
3.3.2 高压线故障 (10)
3.3.3 点火线圈故障 (10)
3.4 机械故障引起的抖动 (11)
3.5 负荷增加时引起的抖动 (11)
3.6 设定及调整不当引起的抖动 (11)
3.7 排放控制系统引起的抖动 (11)
4. 故障诊断与排除 (13)
结束语 (14)
致谢 (15)
参考文献 (16)
1.引言
在维修汽车的过程中，就发动机运转抖动出现的问题比较多，实践中其诊断的难度也比较大。N55发动机是宝马新研制的一种高效能的发动机，它现在在宝马车上的应用比较多，而且会代替N54，成为普遍的一种发动机。所以我以N55发动机为例，在此进行分析。
图2-1 N55发动机图
2.N55发动机的机械特点及电控原理简介
2.1 N55发动机的机械特点
2.1.1 N55发动机的各类技术指标
N55发动机全称为3.0L N55 涡轮增压 DOHC 直6发动机，它是继N54直列6缸全铝发动机之后的另一款新的发动机。
汽缸容积（cc）：2979
缸体/缸盖材料：铝/铝
缸径×冲程（mm）：84×89.6
最大功率：300马力/225kW/5800rpm
峰值扭矩：407Nm/1200-5000rpm
升功率：100hp/L
压缩比：10.2：1
城市/高速油耗（L/100km）：12.4/8.4
2.1.2 N55发动机的优点
（1）全新N55发动机的核心竞争力来自于twin-scroll turbocharger——双涡管涡轮增压系统，这套系统在一个涡轮叶片外“开凿”了两条气槽，配合双涡管的设计，按照点火顺序将各缸内的排气分别引入这两个流道，从而实现了利用一个涡轮达到双增压的效果。这一技术改进了普通双涡轮增压结构重量大、成本高的弊端，使其300马力最大功率和407Nm峰值扭矩输出数据几乎没有缩水的前提下，降低了发动机重量以及制造成本。、
表2-1 N55发动机功率和扭矩对比表
（2）双涡管结构减小了排气歧管内的气流干涉，使尾气流更加顺畅；单涡轮受到两条尾气流道的推动也更加容易启动。得益于此，N55上的涡轮的迟滞表现被降低至了更加不可思议的程度：峰值扭矩的出现由上一代的1400rpm降低到了1200rpm！
（3）N55使用的是第三代的Valvetronic进气系统，即连续可变气门正时电子控制系统，通过更加快速、平顺、精确的进气阀控制，Valvetronic能够让宝马省去节气门而只用进气阀来控制进气流量，较少泵压损失。这套系统配合同样高精度的燃油直喷系统，总共可以提高7%的燃油效率，使用N55发动机的新款宝马335i车型油耗数据仅仅为12.4L（城市）和8.4L（高速）/100km。
2.2 N55发动机的电控原理简介
2.2.1 N55发动机电控系统的组成：
（1）发动机机械燃油喷射系统
（2）发动机电控燃油喷射系统
（3）发动机电控点火正时系统
（4）发动机电控怠速控制系统
（5）空气供给系统
（6）燃油供给系统
2.2.2 N55发动机的电控原理简介
电予控制器叉称为电控单元（ECU或ECM），俗称电脑，是发动机控制系统的核心部件。其功用是根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。发动机工作时，节气门位置传感器（TPS）检测驾驶员操作的节气门开度信号，空气流量传感器（AFS）检测进入气缸的空气量，曲轴位置传感器（CPS）检测发动机的转速信号，这三个信号作为确定汽油喷射量的主要信息输入电控单元（ECU），再由ECU计算确定基本喷油量。与此同时，ECU 还要根据水温传感器、进气温度传感器和氧传感器等输入的信息计算确定辅助喷油量，用以对基本喷油量进行必要的修正，最终确定实际喷油量。当实际喷油量确定后，ECU再根据曲轴位置传感器输入的曲轴转速与转角信号、凸轮轴位置传感器输入的第一缸活塞上止点位置信号，确定最佳喷油时刻和最佳点火时刻，并向各执行器发出指令信号，控制喷油器、点火线圈、怠速控制阀等动作。
3. N55发动机易发生运转抖动的几个方面原因
3.1 燃油供给系统引起的抖动
3.1.1供油压力不足或油压不稳定，通常由以下原因造成
（1）汽油滤清器过脏
（2）汽油泵滤网过脏
（3）汽油泵严重磨损
（4）燃油管路泄漏
（5）油压调节器内部卡滞泄压
（6）油泵控制继电器触电烧蚀产生电压降低等
供油压力不足或油压不稳定时，现象为发动机怠速不稳、动力不足、加速无力甚至熄火。
3.1.2油压调节器内部损坏
调节器内部的燃油腔与真空腔之间膜片破裂，导致燃油直接进入进气歧管，导致混合气过浓，引起发动机运转抖动，排气管冒黑烟，加速不良且在热机熄火后不易着车。
3.1.3喷油器部分堵塞或泄漏
喷油器出现部分堵塞时，会造成发动机冷机难起动、怠速不稳、加速不良、动力不足等情况的发生。当喷油器泄漏严重时，会造成冒黑烟，汽车容易在遇红灯时熄火且难以马上着车。
3.2空气供给系统引起的抖动
发动机空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量记、进气歧管压力传感器（MAF）、节气门体、怠速控制阀、节气门位置传感器等组成。该系统引发的故障可能是单个或几个故障的组合，主要现象为怠速抖动、加速瞬间产生的抖动、动力不足、冷热难着车、噪声增大等。
具体原因分析：
3.2.1空气滤清器过脏
空气滤清器过脏会使进气效率降低、过量空气系统偏低、混合气过浓、燃烧过程恶化，引起发动机运转抖动、噪声增大、动力下降、油耗增大等情况的发生。
3.2.2 空气流量计后存在漏气现象
主要原因有进气软管、PCV软管、EVAP软管、喷油器密封胶圈、刹车真空助力胶管、歧管垫老化破裂、松脱、损坏等。在发动机运转时，部分空气没有经过空气流量计的检测直接进入汽缸，造成混合气过稀、引起发动机抖动。
3.2.3 MAF传感器故障
当MAF的信号过大时会使热车难着车、排气管冒黑烟；而信号过小时会出现冷车难着车、急加速时有迟滞喘息现象。当MAF信号失效，超出ECU设定的正常范围时会记忆故障码，同时点亮发动机MIL故障指示灯，这时电控单元会根据TPS 信号推算出发动机的大致负荷以替代MAF信号，但此时发动机的性能控制是不精确的，性能会大打折扣。
3.2.4 TPS传感器故障
它内有线性电位计和怠速触电开关主要故障：一是线性电位计接触不良，特别是电位计的前1/3段更易磨损，接触不良；二是怠速触点开关损坏；三是调整不当，引起工况不能正确识别。
主要故障现象：当电位计开度信号处于怠速触点开关没有接合时，则电控单元难以识别怠速工况，从而不能正确控制怠速时所需的较浓混合气，无法确保发动机的的稳定运转。在这种情况下，电控单元会根据怠速时接触点开关的信号以及怠速时电位计的信号，不停地交替作出调整，造成发动机怠速时“游车”；另一种情况是：怠速触点开关已闭合，但电位计开度信号输出参数偏低，此时会出现没有怠速的现象。
3.2.5怠速控制阀故障
（1）内部线圈短路或断路
（2）动作阀体卡滞
（3）阀体脏污等
使怠速阀无效，无法稳定发动机转速而产生抖动。
3.3点火控制系统引起的抖动
3.3.1火花塞故障
（1）因使用时间过长（超过10万公里）会引起严重烧蚀
（2）因点火电压过低、混合气过浓及压缩比失常等原因造成积碳严重
（3）因高温或火花塞本身质量问题造成裙部窜漏气现象
（4）火花塞热值选配不当等
以上问题易造成点火不良而导致发动机动力不足、耗油增加和运转抖动。
3.3.2高压线故障
高压线在使用时，发生高温老化、电阻增大、破裂、绝缘性能降低、与金属接近部位发生窜、漏电，降低了点火性能，引起发动机运转抖动。有时在怠速时正常，但在中、高速行驶时会出现“发冲”现象。
3.3.3点火线圈故障
现代汽车大多使用闭磁路点火线圈，体积小质量轻，点火能量大，工作可靠，但对于内含功率晶体管的点火线圈，在高温下长期使用容易发生晶体管点火不良的故障。
（1）对于分电盘式点火系统，分电盘及分火头也较容易发生窜、漏电现象。（2）对于曲轴转速传感器的诊断，要区分磁电式、霍尔式、光电式传感器，一般
进行波形测试为好，点火器的工作情况也可以用两节干电池模拟点火命令进行测试。
以上点火控制系统利用发动机综合分析仪进行测试是有效的方法之一。
3.4机械故障引起的抖动
3.4.1汽缸长期使用出现严重磨损，缸压低于出厂表准的75%，功率大幅降低。3.4.2个别汽缸异常磨损，功率平衡失常。
3.4.3凸轮轴的个别凸轮高度出现异常磨损，导致气门升程不足，引起个别缸压力偏低。
3.4.4正时皮带过松导致跳齿，配气、点火不正时。
3.4.5平衡轴正时安装错误。
3.4.6汽缸垫损坏，引起个别缸压力偏低，并有水温高及失水现象。
3.4.7发动机机脚胶损坏等。
3.5负荷增加时引起的抖动
在发动机运转过程中，打开空调、大灯、传动方向盘或挂挡起步时，ECU会根据请求信号，通过怠速控制阀适当提高发动机的转速，以适应负荷增加，防止发动机抖动。对于自动变速器换挡时，ECU还会适当瞬间延迟发动机的点火时间，防止换挡冲击。
3.6设定及调整不当引起的抖动
（1）节气门位置传感器的调整不当。通常厂家已设定好，不允许再作调整。但维修时确需调整，应把握三点：一是节气门刚好处于关闭状态；二是怠速触点开关处于闭合状态，微开节气门应断开，可以通过解码器数据流观察到触点开关信号由ON-OFF，也可用万用表检测；三是节气门处于关闭位置时，其开度信号电压应在0.4-1V之间。
（2）电控发动机的基本怠速调整不当。
3.7排放控制系统引起的抖动
EVAP、EGR、TWC三个系统是发动机排放控制系统中容易产生故障的。
3.7.1 EVAP是汽油蒸汽处理装置，在达到一定条件时，把汽油蒸汽有控制地吸回燃烧室燃烧，其工作的时机是发动机达到一定的工作温度和发动机处于中高速运转。产生故障部位多为碳罐电磁阀卡滞，不能初断进气歧管与活性炭罐之间的管路而处于常吸状态，使空气通过活性碳罐通气孔进入进气歧管，导致发动机混合气过稀而发生抖动，在活性炭罐通气孔堵塞和油箱盖损坏的情况下，汽车高速行驶时可能会吸瘪油箱。
3.7.2 EGR是为了防止发动机高温产生NOX化合物的装置。它将部分废气引入汽缸，降低燃烧温度，减少NOX的排放量，废气再循环的工作时机是发动机达到一定的
工作温度，目的、高速或急加速。如果EGR阀过脏，密封不严，导致废气无控制地窜入到进气歧管，发动机怠速会抖动，严重时会出现发动机加速无力。
3.7.3 TWC为三元催化转化装置
它能使尾气中的有害成份HC、CO、NOX产生氧化和还原反应，转化成CO2、H2O 和N2，其最容易发生的问题是堵塞，引起排气不畅，进气不足，导致燃烧恶化，使发动机运转抖动。
4.故障诊断与排除
车主介绍：高速行驶到某一时速时，方向盘能感到明显抖动或跳动，但低速时不明显。通过车主的介绍，我们先排除了由于发动机故障而引起的非正常抖动，因为发动机的故障一般低速也会出现。汽车如果只是高速抖动明显的话，我们决定先目视轮圈上的平衡铅块是否有丢失或轮毂有无明显变形。通过检测，我们确定了就是上述问题所致。然后我们调整了该车底盘的悬挂位置、前束角度。
结束语
诊断和排除发动机的各种抖动故障，首先要摸清发动机的机械特点、试用和维护情况。其次，还要做好基本项目的检测，做好数据流及信号波形的测试研制，先易后难，再接合经验做好关联性的检查，从油路、电路、气路（含汽缸压力）、正使、机械五个方面进行排查，就一定能够找到故障所在。找到症结所在，排除故障自然迎刃而解。
致谢
在整个毕业论文写作过程中，我得到了指导老师陈清老师的热心指导和帮助，陈老师多次询问论文进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。陈老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。对陈老师的感激之情是无法用言语表达的。
感谢各位老师对我的教育培养。他们细心指导我的学习与此设计，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。
四川交通职业技术学院院长、汽车系主任、陈老师、陶老师等老师为我提供了良好的学习条件，谨向各位老师表示诚挚的敬意和谢忱。
感谢我的同学丁伟、任红杰、袁康洪等三年来对我学习、生活的关心和帮助。
最后，向我的父亲、母亲、弟弟致谢，感谢他们对我的理解与支持。
参考文献
［1］陈家瑞主编《汽车构造》，北京：人民交通出版社
［2］陈盛象编著《汽车电气设备修理》，北京：机械工程出版社［3］吴基安编著《汽车电工自学读本》，北京，金盾出版社
［4］《3.0L N55 涡轮增压 DOHC 直6发动机的具体构造及工作原理》［5］《汽车发动机维修技术》
［6］《现代汽车发动机电控系统的结构与原理》