1、畢業設計（論文）fsi發動機的常見故障與排查fsi engine common faults and testing班級 汽車電子081 學生姓名 學號 指導教師 職稱 工程師 導師單位 電氣工程系論文提交日期 2010-11-26 畢業設計（論文）任務書 課題名稱 fsi發動機常見故障分析與排查 課題性質 工程設計 班 級 汽車電子 學生姓名 學 號 指導教師 導師職稱 工 程 師 一選題意義及背景 通過對奧迪v6 2.8l fsi發動機的各主要組成部分的介紹，對實際應用中奧迪v6 2.8l fsi發動機的常見故障進行分析、排查，并提出解決方案，明確奧迪v6 2.8l fsi發動機的工作原理

2、、常見故障的檢修方法及日常維護、保養，具有一定的實用價值。 fsi技術可以使燃料直接注入燃燒室中，在熱力學上優于傳統的進氣歧管噴射系統。在燃燒室中混合氣體可以冷卻吸入的新鮮空氣，提高混合氣體的密度，從而提高負載，同時也減小了發動機爆震的趨勢。該技術可以實現點火定時，有助于提高效率性。fsi技術還可以提高壓縮比，從而提高了壓縮機有效性，因此也提高了效率。這使得fsi發動機可以消耗更少的燃料而達到更高能量和動力性。配備新款v6 2.8 fsi發動機的奧迪a6l將成為同級別中最為經濟的轎車。與前代發動機相比，這款高度精制的v6發動機經過了很大改進，包含一整套高科技解決方案：fsi汽油直接噴射、創新的

3、氣門控制系統“avs奧迪可變氣門升程系統”以及更多有助于減小內部摩擦從而提高能效的舉措。作為奧迪家族v型發動機的成員，2.8 fsi發動機都具有90度的發動機夾角，外形緊湊，重量分別只有165千克。該發動機能夠產生154千瓦(210馬力)的輸出功率，發動機轉速在3000轉/分到5000轉/分之間峰值扭矩達280牛米。奧迪a6l 2.8 fsi車型0-100公里/小時加速時間為8.0秒，最高時速為238公里/小時，平均油耗為8.3升/百公里。二畢業設計（論文）主要內容： 通過在圖書館和網上查找資料，了解奧迪v6 2.8l fsi的工作原理，詳細介紹對該型號發動機常見的故障進行分析和排查的方法，對

4、該發動機使用后的日常維護和保養的方法有較全面的了解，達到在現實中也能對該型號發動機故障進行處理的目的。三計劃進度：第 1 周： 查閱資料，選定發動機型號，確定方案。第 2-3 周： 從資料中查找出該型號發動機的工作原理，常見故障案例。第 4-5 周： 查找對發動機的日常維護和保養的方法，并完成論文。第 6 周： 答辯。四畢業設計（論文）結束應提交的材料：1、畢業設計（論文）任務書2、畢業設計（論文）紙質文檔3、畢業設計（論文）電子稿指導教師 教研室主任 年 月 日年 月 論文真實性承諾及指導教師聲明學生論文真實性承諾本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成

5、果，內容真實可靠，不存在抄襲、造假等學術不端行為。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含其他個人或集體已經發表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。如被發現論文中存在抄襲、造假等學術不端行為，本人愿承擔本聲明的法律責任和一切后果。畢業生簽名： 日 期： 指導教師關于學生論文真實性審核的聲明本人鄭重聲明：已經對學生論文所涉及的內容進行嚴格審核，確定其內容均由學生在本人指導下取得，對他人論文及成果的引用已經明確注明，不存在抄襲等學術不端行為。指導教師簽名： 日 期： 畢業設計(論文)指導教師評閱表學 號學生姓名論文成績系 部電氣工程系專 業汽車電子班

6、級081班導師姓名職 稱工程師題 目fsi發動機常見故障的分析與排查指導教師評語（包含對論文的性質、難度、份量、學生實際完成情況，論文撰寫格式、學生學術道德等方面的評價，是否同意答辯等） 指導教師簽名：年 月 日摘 要奧迪轎車在國內首先采用了fsi 發動機技術，采用該項技術的發動機具有節能，高效,低排放的優點，已成為車用汽油發動機一個十分重要的發展方向。本文首先介紹了fsi技術概念及其優缺點。在與進氣道噴射發動機比較的基礎上，研究了fsi 技術在充氣系統、燃油系統和排放系統中的工作原理，重點分析了fsi 發動機分層充氣、均質稀混合氣、均質混合氣三種模式。借鑒于柴油機的燃油噴射技術，奧迪fsi

7、發動機采用了分層注油和均勻注油兩種模式，并分析了該發動機對尾氣的特殊凈化技術。fsi 技術有很大的發展潛力，將得到更大發展并將取代目前的進氣道噴射技術。而本文還主要是對fsi發動機的工作原理進行了分析，并通過列舉案例，對fsi發動機的常見故障進行分析、排查，提出解決方案。對于fsi發動機的日常維護與保養，本文只做了簡單介紹。關鍵詞： fsi發動機 常見故障 分析與排查 abstractaudi sedan car firstly introduces technology of fsi engine at home. with adopting this technology, theengi

8、ne has advantages of energy-saving, high efficiency and low emission. today the fsi engines havebeen regarded as one of the future trends of gasoline engines. first of all, the paper introduces theconcept of fsi. then the advantages and disadvantages of fsi are also depicted. with the comparisonbetw

9、een fsi engine and pfi engine, operational principles of fsi are researched at the charge system,fuel system and emission system. the paper mainly analysis stratified mode, homogenous mode andhomogenous lean mode. audi fsi engine adopts stratified injection mode and homogenous injectionmode by drawi

10、ng lesson from the fuel injection technology of diesel engine. the specific exhaust-gaspurification technology which this fsi engine adopts is studied. . some newly-developed fsi technologies inautomobile gasoline engine are reviewed in recent years and people predict that gasoline directinjection t

11、echnology would be greatly developed in this century.this paper is mainly on the working principle of fsi engine are analyzed, and through the list of fsi engine case, analyzed the common failures, testing, and proposes the solutions. for fsi engine daily maintenance and administration, this paper m

12、ade only simple introduction.key words: fsi engine common faults analysis and testing目錄摘要6abstract 6第一章 前言8第二章 fsi發動機的特點及工作原理92.1 fsi發動機與傳統汽油發動機的區別92.2 fsi發動機的工作原理10第三章 fsi發動機常見的故障分析與排查案例12 3.1 奧迪a6 2.8 fsi發動機怠速故障案例 12 3.2 奧迪a6 2.8的發動機無高壓火啟動不著案例 12 3.3發動機起動困難案例13第四章 fsi發動機發動機的日常維護、保養14第五章 總結15參考文獻16

13、致謝17第一章前言近年來，為了解決車用發動機排放造成的環境污染問題和日益嚴峻的能源問題，世界各國開發了許多發動機新技術。如汽油缸內直噴、自發點火、復合火花點火、渦輪增壓、可變壓縮比、可變排量、全電子控制氣門等技術，其中奧迪汽油機缸內直噴技術無論在節能還是在降低排放效果方面均十分明顯，已成為車用汽油機一個十分重要的發展方向。 而本文所探討的對象主要是fsi發動機。fsi是fuel stratified injection的字母簡寫，中文意思是燃料分層噴射技術，它代表著今后引擎的一個發展方向1。fsi發動機，就是“缸內直噴發動機”，“直噴式汽油發動機”。 它最大地優化了進氣混合效率，使高效節油和大

14、功率輸出不再矛盾。奧迪fsi增加了火花塞點燃式發動機的扭矩和輸出，同時增加了15%的經濟性，為降低排放奠定了基礎。與常規的點燃式發動機相比，fsi可將燃油直接噴入燃燒室，不再需要節氣門，降低了發動機的熱損失，從而增大了輸出功率并降低了燃油消耗。 第二章fsi發動機的特點及工作原理2.1 fsi發動機與傳統汽油發動機的區別如圖2-1所示，傳統的汽油發動機是通過電腦采集凸輪軸位置以及發動機各相關數據從而控制噴油嘴將汽油噴入進氣歧管。汽油在歧管內開始混合，然后再進入到汽缸中燃燒。空氣跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理論空燃比），傳統發動機由于汽油跟空氣是在進氣歧管內混合，所以必須達到理論空燃比

15、才能獲得較好的動力性和經濟性。但由于噴油嘴離燃燒室有一定的距離，汽油同空氣的混合情況受進氣氣流和氣門開關的影響較大，并且微小的油顆粒會吸附在管道壁上，這就的理論空燃比很難達到，這是傳統發動機很難解決的一個技術問題。fsi發動機示意圖2-1 然而把燃油直接噴射到汽缸中就可以解決這一難題。直噴式汽油發動機采用類似于柴油發動機的供油技術，通過一個高壓油泵泵提供所需的100bar以上的壓力，將汽油提供給位于汽缸內的電磁燃油噴嘴。然后通過電腦控制噴射器將燃料在最恰當的時間直接注入燃燒室，通過對燃燒室內部形狀的設計，讓混合氣能產生較強的渦流使空氣和汽油充分混合。然后使火花塞周圍區域能有較濃的混合氣，其他周

16、邊區域有較稀的混合氣，保證了在順利點火的情況下盡可能的實現稀薄燃燒2。高壓噴油嘴是直接向氣缸內噴射燃油的。而傳統發動機的噴油嘴則安排在了進氣道中。這就是缸內直噴的最明顯特征3。2.2 fsi發動機的工作原理理論上，fsi發動機有至少兩種燃燒模式：分層燃燒和均質燃燒，有人還把均質燃燒模式細分為均質稀燃模式和均質燃燒模式4。從fsi所代表的fuel stratified injection含義上看，分層燃燒應該是fsi發動機的精髓與特點，不過也可以理解為它的研發起點和基礎。進氣加速圖22分層燃燒圖2分層燃燒的好處在于熱效率高、節流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量。分層燃燒模式下節氣門不完

17、全打開，保證進氣管內有一定真空度（可以控制廢氣再循環和碳罐等裝置）。這時，發動機的扭矩大小取決于噴油量，與進氣量和點火提前角關系不大。進氣渦旋圖23分層燃燒模式在進氣過程中節氣門開度相對較大，減少了一部分節流損失。進氣過程中的關鍵是進氣歧管中安置一個翻板，翻板向上開啟（原理性質，實際機型可能有所不同）封住下進氣歧管，讓進氣加速通過(如圖22），與形活塞頂配合，相成進氣渦旋（如圖23）。點火時，只有火花塞周圍混合狀態較好的氣體被點燃，這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環的氣體形成了很好的隔熱保護，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點火時刻的控制也很重要，它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內。均質稀燃

18、形成均質混合氣圖24均質稀燃模式混合氣形成時間長，燃燒均勻，通過精確控制噴油，可以達到較低的混合氣濃度。均質稀燃的點火時間選擇范圍寬泛，有很好的燃油經濟性。均質稀燃與分層燃燒的進氣過程相同，油氣混合時間加長，形成均質混合氣（如圖24）。燃燒發生在整個燃燒室內，嚴對點火時間的要求沒分層燃燒那么格。均質稀燃的空燃比大于1。均質燃燒翻版位置圖255均質燃燒則能充分發揮動態響應好，扭矩和功率高的特點。均質燃燒進氣過程中節氣門位置由油門踏板決定，進氣歧管中的翻版位置視不同情況而定（如圖25）。當中等負荷時，翻版依然是關閉的，有利于形成強烈的進氣旋流，利于混合氣的形成與霧化。當高速大負荷時，翻版打開，增大

19、進氣量，讓更多的空氣參與燃燒。均質燃燒的噴油、混合氣形成與燃燒和均質稀燃模式基本一樣。均質燃燒情況下空燃比小于或等于1。以上三種燃燒狀態是fsi發動機特有的燃燒控制模式，但其中有些方面還停留在理論優勢方面。現在奧迪在全球發布的fsi發動機還都采用均質燃燒模式，這不是說分層燃燒不可實現，而只是說分層燃燒實施的成本或時機還不成熟。主要表現在分層燃燒用稀混合氣，提高了缸內溫度也提高了氮氧化物這樣的有害排放物。對于稀混合氣，普通的三元催化器很難把氮氧化物轉換干凈，那么需要額外的降低氮氧化物的催化轉換器，無疑加重了空間和成本的負擔。另外，現階段高硫含量的汽油對此催化器損害很大，因此還有改造煉油設備，提升

20、燃油品質的成本。沒有了分層燃燒會不會讓fsi發動機的原有優勢蕩然無存？答案是否定的。即使沒有應用分層燃燒，fsi發動機還有能提升壓縮比，降低燃燒殘油量的特點。fsi發動機采用缸內直噴，汽油在缸內蒸發產生內部冷卻效果，這樣就降低了爆震的可能性，可適當提升壓縮比。而進氣渦旋與氣門正時的配合能使沒燃燒的殘油得到良好的再利用。這樣，fsi發動機仍能在提高動力，降低油耗方面有較大的作為。 第三章fsi發動機常見的故障分析與排查案例3.1 奧迪a6 2.8 fsi發動機怠速故障案例 車 型：奧迪v6 28l轎車。 故障現象：發動機怠速低，有時熄火。但掛上r檔、d檔及其他進步檔后，怠速就正常。 診斷與解除：

21、試車，確實是怠速不良，有時轉速特別低，若油節制欠好就熄火。但掛上檔后，在停車的狀態下怠速正常，沒有熄火跡象。仔細分析，故障應該在怠速節制部門，即基礎怠速節制不良，而當掛上進步檔或者倒檔時，發動機電控單元(edu)對怠速進行修正，即提高怠速，發動機能正常運轉。該車發動機怠速節制采用的是轉動閥心式怠速旁通節制方式。它直接由發動機ecu節制開度大小，從而決議怠速。檢查怠速穩定閥：(1)測量其電阻值在規定范圍(711)，屬正常。(2)檢查機械性能：將插頭插到拆下的怠速穩定閥上，打開點火開關，使故障診斷儀vbg1552進入執行元件診斷功效，操縱怠速穩定閥，轉動閥心能從一個極限位置移動到另一個極限位置。(

22、3)閥心沒有磨損痕跡。經過檢測均屬正常。節制電壓不用測量，因為發動機edu在掛上檔后能控制怠速穩定閥；應重點檢查機械性能，拆下怠速穩定閥，看到閥內有一層厚厚的積炭，用化油器清洗劑清洗后，測試時沒有發現存卡滯的地方，說明怠速穩定閥沒有問題。拆下怠速穩定閥旁的節氣門體，共進行了清洗。更換一組火花塞。裝好后試車，怠速恢復正常、掛上檔后怠速也正常，故障排除6。3.2奧迪a6 2.8l的發動機無高壓火啟動不著案例車 型：奧迪a6 28l轎車。故障現象：該車在行駛途中突然熄火，再打起動機，無著火現象，發動機不能啟動。 診斷與解除：該車在拖回修理廠之前，首先在現場進行了維修。先把發動機的上部的裝飾板拆掉，進

23、行火花塞高壓線的跳火實驗。在啟動發動機時，高壓線對缸體不跳火，打開油箱蓋，用耳朵貼近油箱口，再打起動機，可以聽到電動汽油泵清晰的泵油聲。初步診斷，該車起動不著是無高壓火導致的。該車拖回修理廠后，用金德k8汽車多功能檢測儀讀取電控單元內的故障碼。在該車機艙左側保險盒內找到故障診斷插座，然后把金德k8檢測儀與故障診斷插座連接好，置點火開關與“on”的位置，調出兩個故障碼：00515和00514。00515表示霍爾傳感器沒有信號，00514表示點火正時傳感器和曲軸位置傳感器沒有信號。根據故障碼顯示內容，首先從v型發動機左側缸體后部把霍爾傳感器卸下，發現其塑料體已有裂紋。用萬用表紅表筆接霍爾傳感器“+

24、”端子，測量“+”“-”兩端子之間的電阻值。測量結果顯示為無窮大（正常值為2.4k左右），將紅、黑表筆顛倒測量，結果還是無窮大（正常值為500左右），說明霍爾傳感器已壞，需更換新件。接著把點火正時傳感器從發動機左側下部拆卸下來，發現其觸點上沾滿污垢。把點火正時傳感器和線束之間的連接器脫開，用萬用表歐姆檔測得端子1和2之間的電阻為1.1k，端子1和3之間的電阻為無窮大，表明點火正時傳感器正常。用化油器清洗劑把點火正時傳感器觸頭上的污垢清洗掉，然后裝好復原。置點火開關與“on”位置，啟動發動機，發動機順利著火，故障完全排除。 故障分析：汽車行駛途中突然熄火，然后不嫩啟動的原因多為電路問題。本例正是

25、由于點火系出現故障，導致無高壓火引起發動機無法啟動。在進行該奧迪a6轎車維修時，要明確兩點：一是擁有先進的汽車檢測儀，才能快速的診斷出故障；二要對出現故障的點火系統結構、原理有清楚的認識。奧迪a6采用電腦控制的無分電器式點火系統。其特點是每兩缸配置一個點火線圈，三個點火線圈為一個整體，安裝在發動機前部。在啟動發動機時，電腦接收到點火正時傳感器和霍爾傳感器的輸入信號后，便發出指令控制點火線圈放大極（n122）按點火順序激發點火線圈并給各汽缸點火。點火時由一個點火線圈控制的兩個汽缸的火花塞同時跳火，但有效跳火發生在壓縮終了的汽缸內，而無效跳火則發生在排氣終了的汽缸內7。3.3奧迪a6 28l發動機

26、起動困難案例車 型：奧迪a6 28l轎車。故障現象：冬季不易起動，有時甚至無法起動。但如果能起動，則全天不出現起動困 難，發動機運轉正常。診斷與排除：首先用故障診斷儀vag1551對發動機電腦進行檢測，無故障碼出現。對電控系統進行診斷，也未發現問題。懷疑是燃油供給系統在冷車時供給的混合氣達不到相應的濃度。檢測冷車時供油系統的供油壓力，怠速下燃油壓力標準為320380kpa，關閉發動機10min后，保持壓力大于220kpa。怠速時拆下真空軟管，油壓力為380420kpa，測噴油器的噴油脈寬以及噴油量，發現噴油量雖然符合要求，但偏向規定值下限(標準85100m1)，清洗噴油器及節氣門體，裝復后試車

27、，起動效果有所好轉但幾天后故障重現，火花塞不跳火。從電路圖得知，發動機點火系統能否正常工作，在信號源上取決于發動機的轉速傳感器g28，g28是一個集點火基準信號和曲軸位置信號于一體的傳感器。檢查此傳感器，發現傳感器的接線有問題，線路接頭已被截去，只剩下導線相互連接。剝開連接處，發現信號線與屏蔽線接在了一起。將信號線與屏蔽線恢復正常后，故障排除。 說明：該故障完全是人為造成的。冷車不易起動，是因為起動轉速和起動電壓 在冷車時都有所下降，尤其是在冬季。而信號源脈沖信號的強弱完全取決于發動機轉速的高低，再加上線路接錯，使一部分信號被屏蔽，造成ecu無法感知發動機是否處于起動階段，不發出點火信號8。第

28、四章fsi發動機發動機的日常維護、保養a6的氣門室蓋墊極易出現漏油，而且也常出現因冷卻液溫度過高或泄漏而導致的系統缺水等現象，這時最好及時更換密封墊和水泵等9。要按時清洗節氣門體，以免出現啟動時游車、行駛中熄火、尾氣超標等現象。根據維修統計，a6行駛30000公里左右時，后橋會出現不同程度的變形，造成定位值失準，此時必須及時到專業維修部進行調試修理。建議每20000公里對噴油嘴進行免拆清洗，2500030000公里就進行一次四輪定位檢查，行駛60000公里，要及時更換正時傳動組件。另外，部分車型對渦輪增壓發動機的保養維護以及對火花塞的檢查也很重要。尤其注意配置有無級變速器的不要經常猛踩油門猛提速，否則傳動鏈的損傷會很大10。第五章 總 結在這段時間里，通過我對fsi發動機的研究學習，認識到發動機技術通過一代一代汽車研究者的不懈努力，有了突破性的發展。奧迪 fsi 發動機新技術，無論在節能，降低排放，還是在動力性能上都表現了十分顯著的效果，代表了新一代車