毕业设计论文长城哈弗柴油机的检修

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1、毕业论文课题：长城哈弗柴油机的检修长城哈弗柴油机的检修（杭州职业技术学院 汽检0812）【摘 要】本文主要介绍长城哈弗汽车柴油机的结构及工作原理，阐述了柴油发动机的特点和优越性。讨论了柴油机启动困难常见故障，并阐述故障诊断步骤和方法.文章中以实际故障案例结合论述,对汽车专业的同行们有一定借鉴意义。同时通过对柴油机的论述，让人们更加了解柴油机，以更好的去接受柴油机，具有现实意义。【关键词】长城哈弗 柴油机 结构 原理 优越性 启动困难 故障检修引言：能源的匮乏和生态环境日益恶化将会给子孙后代带来的毁灭性后果，在我国未来10年内，要解决的突出问题就是能源和环境问题。从汽车方面来考虑，要迫切解决的就

2、是节能和环保。柴油车无论是在节能还是环保方面都要优于汽油车。从这个角度来讲，柴油机比汽油机更符合中国国情。大力开发研制新一代柴油机，是目前解决能源短缺和环境恶化的最佳措施，尤其是像我国这样一个人均可使用资源少，环境污染严重，城市人口密集的大国，更要加强现代柴油机的发展。1.长城哈弗柴油机的结构长城哈弗柴油发动机与一般汽油发动机具有基本相同的结构，都有气缸体、气缸盖、活塞、气门、曲柄、曲轴、凸轮轴、飞轮等。但前者用压燃柴油作功，后者用点燃汽油作功，一个“压燃”一个“点燃”，就是两者的根本区别点。汽油机的燃料是在进气行程中与空气混合后进入气缸，然后被火花塞点燃作功；柴油机的燃料则是在压缩行程接近终

3、了时直接喷注入气缸，在压缩空气中被压燃作功。这个区别造成了柴油机在燃料供给系统的结构有其自己的特点。柴油机的燃料喷射系统是由喷油泵、喷油器、高压油管及一些附属辅助件组成。2.柴油机的工作原理 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。 图1-12.1进气冲程 第一冲程进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。 当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。 随着活塞的向下运动，气缸

4、内活塞上面的容积逐渐增大：造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。 进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如图所示。气体压力表示P，气缸容积表示Vh(或活塞的冲S)。压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。从图中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.0850.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。 当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量

5、，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。 2.2压缩冲程 第二冲程压缩。压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：Pc48MPa,Tc750950K。 柴油的自燃温度约为543563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。 喷入气缸的柴油，并不

6、是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.0010.005秒，称为发火延迟期。因此，要在曲柄转至上止点前1035曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后510时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。 2.3燃烧膨胀冲程 第三冲程燃烧膨胀。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。 随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。 工作冲程的压力变

7、化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为： Pz615MPa， Tz18002200K 最高燃烧压力与压缩终点压力之比(PzPc)，称为燃烧时的压力升高比， 用表示。根据柴油机类型的不同，在最大功牢时值的范围如下：PzPc1.22.5。 2.4排气冲程 第四冲程排气。排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，气缸内的气体压力加比大气压力高

8、0.0250.035MPa，其温度Tb10001200K。为了减少排气时活塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。 排气冲程曲线表示在排气过程中，缸内的气体压力几乎是不变的，但比大气压力稍高一些。排气冲程终点的压力Pr约为0.1050.115MPa,残余废气的温度Pr约为850960K。 由于进、排气阀都是早开晚关的；所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时

9、间用曲轴转角来表示，称为气阀重迭角。 排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的，故称四冲程柴油机。 在四冲程柴油机的四个冲程中，只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功，而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。为此在单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯性，使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。3. 柴油机和汽油机的主要差异汽油机吸入燃料与空气的混合物并将其压缩，然后通过火花将混合物点燃。柴油机只吸入空气并将其压缩，然后将燃油喷入压缩空气。压缩空气产生的热量就能将燃油点燃汽油机的压缩比为8:1至12:1

10、，而柴油机的压缩比为14:1，甚至能达到25:1。由于柴油机具有更高的压缩比，因此效率也更高。汽油机通常使用汽化作用，即在空气进入气缸或油口之前，空气与燃油早已混合；或使用油口燃油喷射，即在开始进气冲程（气缸外）之前喷射燃油。柴油机采用直喷式，即柴油被直接喷入气缸注意柴油机没有火花塞，它吸入并压缩空气，然后将燃油直接喷入燃烧腔（直喷式）。其实是压缩空气产生的热量点燃了柴油机的燃油柴油机的喷油器是其最为复杂的部件，并且曾经是大量试验的课题。因为具体到每一台发动机，其喷油器的位置都可能各不相同。喷油器应当能够承受气缸内部的温度和压力，同时使喷出的燃油呈细密的雾状。使气缸内部循环的油雾能够均匀分布也

11、是一个问题，因此一些柴油机采用特殊的感应阀、预燃烧腔或其他装置，以使气流在燃烧腔内呈旋涡状，或者改进点火和燃烧过程。 柴油机与汽油机之间一项很大的差异是其注入步骤不同。大多数汽车发动机（汽油机）采用油口喷射或使用化油器，而不采用直喷。因此在汽车发动机内部，全部燃油在进气冲程期间被注入到气缸中，然后被压缩。燃油与空气的混合物的压缩限制了发动机的压缩比，因为如果过度压缩空气，燃油与空气的混合物将自行点燃并导致爆震。而柴油机仅压缩空气，因此压缩比可比汽油机高出许多。压缩比越高，产生的马力也就越大一些柴油机包含某种预热塞。当柴油机温度较低时，压缩过程无法将空气升至燃油的燃点。预热塞是一个电热线圈（想象

12、在烤箱里看到的热线圈），它可在发动机低温时点燃燃油，从而起动发动机。克雷布莱斯顿是一位经验丰富的重型设备技师，他认为：现代发动机的全部功能均通过ECM与复杂传感器组的通信进行控制，这些传感器测量包括R.P.M.、发动机冷却液和机油的温度，以及发动机位置（即T.D.C.）等所有数据。如今的大型发动机很少采用预热塞。ECM检测环境温度并使发动机在寒冷天气下延迟计时，因此喷油器会延时喷油。气缸内的空气受到的压缩程度越高，就会产生更多辅助起动的热量。较小的发动机以及没有先进计算机控制的发动机采用预热塞解决冷起动问题。 如果将柴油与汽油作比较，您会发现它们是不同的。它们闻起来不同。柴油更重，油性也更大。

13、柴油汽化比汽油慢很多，实际上它的沸点比水的沸点要高出许多。由于柴油较重，所以蒸发很慢。比起汽油来，它含有更多更长的碳原子链（汽油一般是C9H20，而柴油一般是C14H30）。生产柴油时的精炼过程较少，所以柴油比汽油便宜。 柴油比汽油有更高的能量密度。平均算来，3.8升的柴油含有约155x106焦耳能量，而3.8升的汽油含有132x106焦耳。这一优势结合柴油机更高的效率，说明了柴油机比汽油机里程费用低的原因。4.柴油机的特点及优越性4.1特点作为日常使用的燃料本身，柴油的能量密度最高，比液化天然气高出近1倍，比汽油高出10%以上。与汽油相比，柴油不易挥发，着火点较高，不易因偶然情况被点燃或发生

14、爆炸。由于两者挥发性和燃点的不同，导致使用这两种燃料的发动机有不同的点火方式。4.2热效率和经济性较好 柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，最大功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。 但柴油机由于工作压力大，要求各有关零件具有较高的结构强度和刚度，所以柴油机比较笨重，体积较大；柴油机

15、的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。 由于上述特点，以前柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。4.3排放已经达到欧洲III号的标准 传统上，柴油发动机由于比较笨重，升功率指标不如汽油机(转速较低)，噪声、振动较高，炭烟与颗粒(PM)排放比较严重，所以一直以来很少受到轿车的青睐。但随着近年来柴油机技术的进步，特别是小型高速柴油发动机的新发展，一批先进的技术，例如电控直喷、共轨、涡轮增压、中冷等技术得以在小型柴油发动机上应用，使原来柴油发动机存在的缺点得到了较好的解决，而柴油机在节能与CO2排放方面的优势，则是包括汽油机在

16、内的所有热力发动机无法取代的，因此，先进的小型高速柴油发动机，其排放已经达到欧洲III号的标准，成为“绿色发动机”，目前已经成为欧美许多新轿车的动力装置，可以预见，我国将出现越来越多的柴油轿车。柴油机的不足之处是有害颗粒排放大。近年来，柴油发动机采用涡轮增压、中冷、直喷、尾气催化转换和颗粒捕集器等先进技术，柴油发动机排放已达到欧、欧排放标准。在欧洲，柴油轿车比较普及，随着环保与节能可持续发展的严格要求，今后汽车，特别是柴油小轿车将是一个发展趋势。目前我国一汽一大众已经开发出捷达、宝来柴油轿车，在国内部分城市上市。5.长城哈弗柴油机常见故障的检修方法柴油发动机常见故障一般从以下几点入手检查及考虑

17、： 5.1检查电源 可能的原因主要有：（1）蓄电池存电不足，柴油机运转无力或转速低；（2）起动吸铁开关打滑，碳刷接触不良；（3）接触线松动或被侵蚀；（4）导线过长、过细，导致电阻过大，产生电压降；（5）起动机接线不正确。5.2检查燃油供给可能的原因主要有：（1）燃油箱无油或管路不通，输油泵不输油，会出现输油泵出油量少或出泡沫状柴油现象；（2）喷油泵泵端压力过低，供油量少或不供油，空气未排净；（3）燃油滤清器有水或受堵和有空气未排净，会出现白烟；（4）喷油器失灵、磨损、柴油机有烟排出；（5）燃油喷油泵喷油时间不对，可能为柱塞错用或齿轮装错；（6）燃油的牌号不符要求或质量不纯，自燃点过高，燃油不能

18、完全燃烧时排黑烟；（7）停车手柄未复位。5.3考虑进气量不足的可能问题主要在于：（1）进气受堵，这主要为空滤器积尘过多或受潮所至；（2）进排气门间隙过大或过小，柴油机会有异常响声；（3）配气定时不对，装错或消切后位移；（4）排气受堵，可能为进气压缩力不足方面。5.4考虑进气压缩力是否不足问题主要在于：（1）缸套严重磨损，失圆，活塞环结碳、结胶过多，失去弹力或卡死；（2）气门、座圈的密封面烧损或严重磨损。气缸套是柴油机的主要易损件之一。因为空气的压缩和燃料的燃烧做功，都是在气缸套和气缸盖等零件所形成的空间内进行，所以气缸套的技术状况自然和柴油机的经济、动力性能密切相关。当气缸套的磨损量及椭圆度过

19、大时，气体密封性变坏，压缩后的压力和温度下降，使柴油机的功率降低，燃油消耗率上升，起动困难。气缸套的磨损也使大量机油上窜到燃烧室，排烟、积炭结焦现象严重，并使活塞环失去弹性，发动机过热。另外，柴油机在工作时活塞与气缸的敲击声也增大。这些因素反过来又加速缸套的磨损。所以，发动机的大修寿命，在很大程度上由气缸套的磨损所决定。通常，气缸套最大允许的磨损量，一般为其内径的0.40.8%左右。同时柴油机如果压缩比过高,将出现机械负荷过大,工作粗暴等现象，柴油机的压缩比一般为16-24MP。 5.5考虑环境温度是否过低 主要表现为：（1）柴油起蜡，柴油结冰；（2）机油粘度过高；（3）外界气温在-5摄氏度以

20、下，此时可作提高温度方面的相应措施，如加开水作冷却液、加热机油、明火助燃等。5.6其他方面原因（1）配套输出机械带负荷起动；（2）配套上对柴油机有向前方向的轴向力；（3）配套输出机械与柴油机曲轴不同轴度超差；（4）某一气缸内进入大量的水或油；（5）曲轴不能转动，可能为抱轴、咬缸和其他不正常情况。案例一、长城哈弗SUV柴油发动机无法启动故障检修时间：08年4月28日；路况：沥青公路；购车时间：07年12月；行驶里程：1200公里；故障现象：一辆哈弗SUV柴油车，该车加油之后行驶了4 小时出现熄火后再玩无法启动，在大良镇芳村一家三类修理厂对柴油高压油泵进行了解体，装复后还是无法起动。故障检修：首先

21、用VAS5051进行检查，没有任何故障显示。考虑到该车的高压油泵曾在其他修理厂被拆解，而按照河北保定长城汽车集团的技术要求，该油泵作为精密元件，在非指定专业厂家是不能解体的，怀疑高压油泵在拆解中被损坏，于是进行替换试验。然而更换高压油泵后，发动机还是不能起动。打开各缸喷油器接头，均有油喷出，有手堵住油管也感觉有较大压力，遂用FSC-3000设备进行人工起动，故障依旧。在起动过程中用手靠近节气门的进口处，感觉虽有吸力，但同时还有气体往外涌的倾向，这一点引起了注意。在反复试验过程中发现，只要略等两三分钟再起动，发动机就会有着车的迹象，如再多停几分钟，发动机偶然还会“轰”的一声起动，但运转时间不过几

22、秒钟，随后很快又会熄火。如果接连试图起动，又没有着车的迹象，这是什么原因呢?为什么让发动机停一段时间就有起动的迹象，而点火起动的操作时间越长，发动机起动的迹象反而减弱呢?为什么起动时进气口处有气体往外涌的感觉？难道上述的现象是影响起动的直接原因吗？由于节气门处往外返气，很有可能是排气管堵塞所致。此时又有其他修理工提醒，在刚才的多次起动过程中，有时起动时排气管好象没有尾气排出，因此更加怀疑三元催化器有堵塞。用手贴近排气尾管处，另一修理工起动发动机，在多次试验中，感觉排出的气体量时多时少。假如排气管堵塞，会导致尾气排不出去，排气背压升高，影响进气效率，从而造成犯闯故障。而等待一段时间，尾气慢慢排出

23、完毕，此时起动发动机，而发动机就能瞬间起动，这点和上述检查中的现象比较吻合。另外，起动发动机时，进气口处有气体往外涌，这也和排气管堵塞特征相吻合。拆下排气管，试着起动，发动机每次都能顺利起动。为什么该车在进原来那家修理厂之前能够起动，而进行拆检之后就不能发动呢?这在后来的检修中找到了原因。该车燃油箱内的燃油与标准柴油有异，经过鉴定并非柴油而是汽油。错加了燃油之后，燃烧不完全的汽油导致三元催化器在几个小时之内迅速失效，并发生堵塞，引起排气背压升高，进气效率不足，从而导致犯闯故障。当车主将车辆送至附近那家修理厂检修时，维修人员却误判为柴油高压泵故障，在检修中，由于修理工不停调试高压泵，不可避免地要

24、多次反复试验起动。由于不能完全燃烧的汽油量增多，这会进一步加剧排气管的堵塞。当堵塞积累到一定程度，就会造成起动困难。这样一来，那家修理厂在装复高压泵之后，车辆自然就会出现难以起动的故障现象。故障解决办法：更换三元催化器，并对燃油管路和燃油箱彻底进行清洗。试车发现一切恢复正常。 案例二、长城哈弗柴油机怠速时敲缸故障检修时间：08年5月15日；路况：乡村公路；购车时间：07年8月；行驶里程：2000公里；故障现象：长城哈弗柴油机怠速出现明显的敲缸声，如改变静态供油提前角或调小泵腔压力，敲缸现象虽然清除，但发动机显得动力不足，加速不灵。故障检修及故障排除：排除油嘴不良的可能，怠速敲缸只能是因为供油时

25、间太早所致。对于长城哈弗柴油机配用的分配泵均没有负荷提前正时器和转速提前器，且某些提前器为伺服式结构，反映十分灵敏，怠速工况时若油压过高，必将引起控制怠速工况的腔内压力，前者是为了保证中高速时有合适的动态供油提前角，以利于柴油机功率的发挥，后者是为了减少怠速的噪音，因此调整时必须两头兼顾，若出现怠速工况泵腔压力太高时，首先应清洗回油螺钉，避免回油小孔赃物堵死而使油压偏高。其次可增加提前弹簧处的垫片，减少怠速转速下的活塞行程。另外对符合提前正时的调整也应予以重视，使之在全负荷的7025之内起作用，为了确保之一点，就必须带有负荷提前正时器的调速器轴起轴向位置进行精确调整，当然调速轴上的回油小孔也不

26、允许被脏物堵死，否则负荷提前正时器就不起作用，怠速敲缸时应注意3点：(1)清洗回油螺钉。(2)调正确调速器轴轴向位置。(3)控制怠速转速下的泵腔压力。结论：目前在柴油机的使用中存在的问题，是技术水平不足造成的，而不是柴油机本身的问题，是可以通过技术的进步加以解决的。我们要充分利用国外先进的技术，引进成熟的产品，进一步改善燃油品质，加强宣传，让人们真正了解现代柴油轿车，逐步提高柴油车(主要是柴油轿车)的普及率，不断加大柴油轿车的市场份额，以达到节能、环保的最佳效果。未来中国的轿车柴油化发展将势不可挡，会更加强劲地顺应世界轿车工业发展的潮流。参 考 文 献1许正文.汽车专业维修手册.广州：广东科技出版社.2002.2.102戴冠军.柴油发动机常见故障的检测与维修.北京：机械工业出版社.2003.10.53彭清平.汽车故障诊断学M.北京：北京理工大学出版社.2004年第8期4黄振忠. 汽车理论基础知识M .实用汽车技术.2004.11第 16 页 共 16 页