汽车发动机的检测与诊断

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2. 发动机各缸功率均衡性分析
（1）各单缸功率检测分析 检测标准 技术状况良好的发动机，其运转应平稳，各缸发出的功 率应一致。 检测分析 若各单缸功率相同，则说明发动机各缸功率均衡性好； 若某缸断火后，测得的功率没有变化，则说明其单缸功率 为零，该缸完全不工作。若发动机单缸功率偏低，则一般 系该缸高压线、分线插座或火花塞技术状况不佳、气缸密 封性不良所致，应更换、调整或维修。
利用电流传感器测出起动机起动过程中起动电流的变化， 通过仪器屏幕显示其波形，则可以间接测定发动机各缸的压 缩压力。
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检测原理
六缸发动机起动机电流与曲轴转角的关系曲线如图。其电 流波形各段的峰值与各缸的最大压缩压力成正比。各缸所对 应的起动电流峰值，其大小可代表相应气缸最大压缩压力值。 各缸电流波形峰值所对应的缸号可通过点火传感器或喷油传 感器先确定第一缸波形的位置而推得。
检测仪表
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用气缸压力表检测
检测方法
将发动机运转至正常工作温度（冷却液温度达 70～90℃）后停机。 拧出各缸火花塞或喷油器，汽油机还应将节气 门全开。 将气缸压力表锥形橡胶接头扶正压紧在火花塞 或喷油器安装孔上。 用起动机带动发动机运转，其转速应符合原厂 规定，转动3～5s，待压力表指针指示并保持最大压力后停止转动。 取下气缸压力表，记下读数，按下单向阀使压力表指针回零。 每缸重复测量 2～3次，取其平均值作为被测气缸的压缩压力。 依次测量各缸，即可得到各缸的压缩压力。
根据稳态测功与动态测功的对比试验得知，发动机额定转 速下的功率与相应加速状况下测得的平均功率之间存在一近 似常量关系。通常人们利用这种关系，根据加速时间△T与额 定转速下的功率对应情况，来对无负荷测功仪进行标定，这 样通过测量加速时间就可直接测得额定转速下的功率。
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四、发动机无负荷测功仪及其使用方法
：用气缸压力表检测气缸压缩压力是传统检测诊断中应 用最广泛的一种方法，适用于各种汽车维修企业。
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2.用发动机综合分析仪检测
检测原理 起动机起动阻力矩与起动电流成线性关系。发动机起动阻
力矩是由机械阻力矩和气缸内压缩气体的反力矩两部分组成， 正常情况下机械阻力矩可认为是常数，而缸内压缩气体的反 力矩则是随气缸压缩过程而波动的变量。因此起动发动机时， 起动电流的变化与气缸压力的变化存在着对应关系。
n
dn dt
式中： n为转速， C1是与发动机当量转动惯量和功率修正有 关的常量。
上式表明，只要测出发动机在加速过程中的转速n和对应的 瞬时转速变化率dn/dt，即可求出该转速下的有效功率。
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2. 平均功率检测原理
根据功能原理知，发动机驱动曲轴转动所作的功等于曲轴旋
转动能的增量。在加速时间△T（s）内，可推出平均功率：
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2．动态测功
动态测功是指发动机在节气门开度和转速等参数 均处于变化状态下，测定发动机功率的一种方法。检 测时，将发动机在怠速或某一空转转速下，突然全开 节气门，使发动机加速运转，此时其加速性能的好坏 能直接反映发动机功率的大小。
动态测功时，无须对发动机施加外部载荷，因此 动态测功又称为无负荷测功或无外载测功。
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用气缸压力表检测
检测特点 检测实用可靠，简单易行，经济实惠，适用于气缸组技术状 况的常规诊断。 检测效率低，需拆火花塞或喷油器（柴油机），且一缸一缸 地测量，不适应现代化检测要求。 检测精度受发动机转速变化的影响大。研究表明，在曲轴转 速低于1000r/min的范围内，较小的转速变化会带来较大的气 缸压缩压力值变化。
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二、发动机功率检测方法
1．稳态测功 稳态测功是指发动机在节气门开度一定，转速一
定和其他参数都保持不变的稳定状态下，在台架测功 器上测定发动机功率的一种方法。
稳态测功时，由于需要对发动机施加外部负荷， 因此稳态测功又称为有负荷测功或有外载测功。
稳态测功特点是：测功结果准确可靠，测功过程 费时费力，测试成本高。
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2. 检测方法
将发动机预热至正常工作温度后停机。 拧下所有火花塞，装上充气嘴。 转动曲轴，使第1缸活塞位于压缩行程上止点。 将变速器置于高速档，并拉紧驻车制动器。 将仪器与气源接通，在出气阀完全关闭情况下，调整调压阀， 使测量表初始压力为400kPa。 在第1缸充气嘴接上快换接头，打开出气阀，向第1缸充入压 缩空气，此时测量表读数可反映该缸漏气量，同时测听是否 有漏气声，以便确诊故障。 转动曲轴，根据点火顺序，使活塞位置指示器指针指向各缸 上止点位置，按上述方法分别检测各缸漏气量。
Pav
C2
1 T
式中：C2是与发动机当量转动惯量和起、止转速有关的系数， 当测试的起、止转速及J给定时， C2为常量。
上式表明，只要测取某一转速范围的加速时间，则可得到发
动机相应的平均功率。
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发动机无负荷测功原理
：实际应用中，往往是将额定功率作为发动机的动力 性评价指标。因此，应将测出的某一转速范围的平均功率转 化为稳态时额定转速下的功率进行对比评价。
气缸数
平均转速下降值（r / min） 允许偏差（r / min）
4
100
6
70
8
45
±20 ±10 ±5
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单缸断火后转速变化检测分析
检测分析
若各缸轮换断火时，转速下降的幅度大而且基本相同， 则说明各缸工作状况良好，各缸功率均衡性好；若各缸转 速下降的幅度差别很大，则说明各缸功率均衡性差，有些 缸工作不正常；若某缸转速下降的幅度较标准小，则说明 其单缸功率小，该缸工作状况不良；若某缸转速下降值等 于零，则说明其单缸功率为零，该缸不工作。
气缸漏气量检测仪
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气缸漏气量的检测
气缸漏气量检测原理 检测时，发动机不运转，活塞处于压缩行程上止点附近，
从火花塞或喷油器安装孔处通入一定压力的空气，通过测量 气缸内空气压力的变化情况，来表征气缸漏气量。气缸内压 力由测量表显示。
由于气缸内各配合副总有一定的间隙，压缩空气将从气缸 内的不密封处泄漏出去，漏气量越大，其测量表的压力越小。 因此，通过检测测量表的压力就可得到气缸漏气量。
各缸功率均衡性可通过发动机各单缸功率和单缸断 火后的转速变化来反映。 单缸功率检测
预热发动机至正常工作温度，先测出各缸都工作时 的发动机功率，然后在某气缸断火（高压短路或柴油 机输油管断开）情况下，再测量发动机功率，两功率 之差即为断火气缸的单缸功率。
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发动机各缸功率均衡性检测
单缸断火后转速变化检测 预热发动机至正常工作温度，使发动机在一定转
1. 无负荷测功仪的组成及原理 无负荷测功仪组成 主要由转速信号传感器、转速脉冲整形装置、起始转速触 发器、终止转速触发器、时标、计算与控制装置和显示装置 等组成，如图所示。
无负荷测功仪原理 8
2．无负荷测功仪的使用方法
无负荷测功仪的使用方法： ➢ 测试前的准备 发动机预热、无负荷测功仪开机等。 ➢ 功率测试
发动机加速区间的转速n1、n2的选取要适当。通常起始转速n1 应高于发动机怠速转速，常取发动机怠速转速的150%；终止 转速n2常取额定转速。 检测时，踩加速踏板的速度和力度要均匀，且要求重复性好， 以保证检测结果具有良好的稳定性。
使用不同的无负荷测功仪时，应严格按各自的使用说明书操 作。
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五、发动机各缸功率均衡性检测
第二章 汽车发动机的检测与诊断
主要内容：
发动机功率的检测 气缸密封性的检测与诊断 起动系统的检测与诊断 点火系统的检测与诊断 燃油供给系统的检测与诊断 润滑系统的检测与诊断 冷却系统的检测与诊断 发动机电子控制系统的检测与诊断
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第一节 发动机功率的检测
一、发动机功率检测基本原理
只要能测出发动机输出轴上的转矩和此时的转速，则可通 过上式求得发动机有效功率。测功仪器通常是利用这一原理 来测功的。可见，发动机有效功率的测量是属于间接测量。
使发动机与传动系分离，让发动机在怠速下稳定运转，然后突 然将加速踏板踩到底，发动机转速急速上升，当转速超过终止 转速时，其仪表显示的数值即为所测功率，测完后立即松开加 速踏板。一般重复测量3次取其平均值。
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3.无负荷测功时应注意的事项
发动机当量转动惯量J值的选取要准确。J值的大小将直接影 响无负荷测功的精度，故J值的选取应相当慎重。
动态测功特点是：检测仪器轻便，价格便宜，测 功速度快，方法简单，但测功精度较低。
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三、发动机无负荷测功原理
1. 瞬时功率检测原理
没有外界负荷的发动机，在怠速情况下突然踩下加速踏板时， 发动机发出的动力除克服各种机械阻力矩外，其有效转矩将 全部用来加速发动机运动部件。推导得发动机有效功率为：
Pe
C1
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用发动机综合分析仪检测
检测特点 用发动机综合性能分析仪检测气缸压缩压力，不
需拆装火花塞或喷油器（柴油机），且能同时检测各 个气缸，因而其检测速度快、效率高。它适用于发动 机一般技术状况的定性检查。
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（二）气缸压缩压力的诊断
1. 气缸压缩压力诊断标准
发动机气缸压缩压力标准值由制造厂提供。由于发动机结构 和压缩比不同，各车型气缸压缩压力的标准值也不尽相同。
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（2）单缸断火后转速变化检测分析
检测标准
工作正常的发动机，在某一转速下稳定空转时，发动机 的指示功率与摩擦消耗功率是平衡的。此时，若取消任一 气缸的工作，发动机转速都会有相同的下降值。下表给出 了某些发动机以 1000 r / min 转速稳定工作条件下，单缸 断火后转速下降平均值的诊断标准。
速下运行，将某缸突然断火，由于发动机的指示功率 减少，导致克服原转速的摩擦功率不够，从而使发动 机重新平衡运转的转速降低，此时测出其转速的下降 值。
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六、发动机功率检测分析
1. 发动机功率检测分析 检测标准 无负荷测功检测获得的是在用汽车发动机最大功率，它是评 价发动机动力性的一个重要参数，机动车运行安全技术条件 规定：车用发动机功率不得低于原额定功率的75%。大修竣 工后，其功率不得低于原设计标定值的90%。 检测分析 若发动机功率偏低，则应首先检查燃料供给系和点火系技 术状况。若该两系统正常，则应检查气缸的密封性，以判断 发动机机械部分是否存在故障。当怀疑个别气缸技术状况不 良而导致整机功率偏低时，可进行单缸断火后测功验证。
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用发动机综合分析仪检测
检测方法
将发动机运转至正常工作温度（冷却液温度达70～90℃）后 停机。 接通电源，打开分析仪总开关、显示器开关、主机开关，预 热仪器。 按仪器使用说明书给定的方法，连接好测试线和传感器。 启动检测程序，进入检测程序主、副菜单。 用鼠标选择“起动机及发电机”，进入起动电流检测功能。 按下“检测”键，起动发动机，仪器屏幕将显示发动机转速、 起动电流，同时绘制出起动电流曲线和相对气缸压力的柱方 图，从而检测出各气缸压缩压力及其变化量。 视需要打印输出检测结果。
《营运车辆综合性能要求和检验方法》规定，发动机各气 缸压缩压力应不小于原设计规定值的85%；每缸压力与各缸 平均压力的差：汽油机应不大于8%，柴油机应不大于10%。
《汽车修理质量检查评定办法》规定，发动机各气缸压缩 压力应符合原设计规定；每缸压力与各缸平均压力的差：汽 油机应不大于5%，柴油机应不大于8%。
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2. 气缸压缩压力诊断
压力读数时高时低，相差较大，说明其进排气门有时关闭不严。 一缸或数缸压力偏低，可用清洁而粘度较大的机油20～30mL， 注入压力偏低缸火花塞或喷油器孔内再测量气缸压力。若压力 上升接近标准压力，则说明该气缸、活塞环、活塞磨损过大或 活塞环对口或气缸臂拉伤等；若压力基本无变化，则说明该缸 进排气门关闭不严或气缸衬垫密封不良。 相邻两缸压力相当低，而其他缸正常，加注机油后检测其压力 仍然很低，说明相邻两缸间气缸衬垫烧损窜气。 个别缸压力偏高，说明其缸内可能积炭过多而导致燃烧室容积 减少所致。 各缸压力都偏高，汽车行驶中又出现过热或爆燃，则可能是： 燃烧室积碳过多，或经几次大修因缸径加大、缸盖接合平面修 理磨削过度，或气缸衬垫过薄而使压缩比增大所致。
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二、气缸漏气量的检测与诊断
气缸漏气量概念 气缸漏气量是指活塞处于压缩行程上止点附近时缸
内一定压力的气体，通过气缸活塞组配合副间隙、活 塞环对口、进排气门密封面、气缸衬垫密封面泄漏的 空气量。 气缸漏气量检测意义
通过气缸漏气量检测，可确定气缸密封性，并诊断 故障。
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（一）气缸漏气量的检测
1. 检测原理
检测时，单缸断火后的转速下降值应符合诊断标准， 且要求最高和最低下降值之差不大于转速下降平均值的 30%。
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第二节 气缸密封性的检测与诊断
一、气缸压缩压力的检测与诊断 气缸压缩压力是指缸内气体压缩终了的压力。它是气缸密封性 最直接评价指标，用来诊断发动机性能和气缸活塞组技术状况。 （一）气缸压缩压力的检测 1．用气缸压力表检测