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文檔簡介

1、控制系統(tǒng)主要元件的檢測一、實訓目的與要求     1掌握控制系統(tǒng)各傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。     2掌握控制系統(tǒng)各傳感器的檢測方法。     3掌握噴油器的檢測方法。 二、實訓課時     4課時 三、實訓設(shè)備及器材    1常用工具1套;數(shù)字萬用表;溫度計,12V5V變壓器。     2豐田或大眾奧迪電噴發(fā)動機故障實驗臺一臺,桑塔納3000轎車一輛,各種

2、傳感器及噴油器。 四、實訓內(nèi)容及步驟(一)空氣流量計     空氣流量計的功用是檢測發(fā)動機進氣量大小,并將進氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元(ECU)以供計算確定噴油量。     本次實訓選用的是桑塔納3000轎車使用的空氣流量計,屬“L”型熱膜式空氣流量計 ,安裝在空氣濾清器殼體與進氣軟管之間。其核心部件是流量傳感元件和熱電阻(均為鉑膜式電阻)組合在一起構(gòu)成熱膜電阻。在傳感器內(nèi)部的進氣通道上設(shè)有一個矩形護套,相當于取樣管,熱膜電阻設(shè)在護套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上而影響測量精度,在護套的空氣入口一側(cè)設(shè)有空氣

3、過濾層,用以過濾空氣中的污物。為了防止進氣溫度變化使測量精度受到影響,在護套內(nèi)還設(shè)有一個鉑膜式溫度補償電阻,溫補電阻設(shè)置在熱膜電阻前面靠近空氣入口一側(cè)。溫度補償電阻和熱膜電阻與傳感器內(nèi)部控制電路連接, 控制電路與線束連接器插座連接, 線束插座設(shè)在傳感器殼體中部,如圖1所示。電路接線圖如圖2所示。圖1 熱膜式空氣流量計   圖2 熱膜式空氣流量計電路圖 1腳空;2腳為12V; 3腳為ECU內(nèi)搭鐵;4腳為5V參考電壓;5腳為傳感器信號 在怠速5腳電壓為1.4V;急加速時為2.8V    1、電阻測試     

4、本項目電阻測試為輔助性測試, 主要是檢測線束的導通性,以確認線束通暢,無斷路短路,插接器牢靠,各信號傳遞無干擾。     (1)線束導通性測試:將數(shù)字萬用表設(shè)置在電阻200檔,按電路圖找到空氣流量計圖形下面的針腳號與ECU 信號測試端口圖相應的針腳號,分別測試空氣流量計3、4、5 號針腳對應至電控單元 12、11、13 號針腳的電阻,所有電阻都應低于1。     (2)線束短路性測試:將數(shù)字萬用表設(shè)置在電阻200K檔,測量空氣流量計針腳 2 與電控單元針腳 11、12、13 之間電阻應為。測量空氣流量計針腳與電控單

5、元針腳:311、13;412、13;511、12之間電阻均應為。 注意:在實際維修中,欲測試各條線束的導通性,應關(guān)閉點火開關(guān),拔下傳感器插頭與電控單元插接器,使用數(shù)字萬用表分別測量各線束間的電阻,相連導線電阻應當小于1,不相連導線電阻應為正常。在實際測量中,由于測量手法、萬用表本身的誤差以及被測物體表面的氧化與灰塵等因素,發(fā)生幾個歐姆的誤差屬正常現(xiàn)象,不必拘泥于具體數(shù)字。     2、電壓測試     本項目電壓測試有電源電壓測試和信號電壓測試兩部分, 其中信號電壓測試是確定空氣流量計是否失效的主要依據(jù)。 

6、0;   (1)電源電壓測試:打開點火開關(guān),將數(shù)字萬用表設(shè)置在直流電壓20V檔,紅色表針置于空氣流量計針腳2,黑色表針置于電瓶負極或發(fā)動機進氣歧管殼體,打起動機時應顯示 12V;紅色表針置于空氣流量計針腳 4,黑色表針置于電瓶負極或發(fā)動機進氣歧管殼體,應顯示5V。     注意:在實際維修中,應拔下傳感器插頭,打開點火開關(guān),測量2號端子與接地間電壓, 打起動機時應顯示12V。 此時電控單元會記錄空氣流量計的故障碼,測試完畢后要使用診斷儀清除故障碼。     (2)信號電壓測試:分單件測

7、試和就車測試兩部分。     A.單件測試:取一空氣流量計總成部件,將 12V/5V 變壓器 12V 電壓或電瓶電壓施加在空氣流量計電器插座針腳 2 上,將 5V 電壓施加在空氣流量計電器插座針腳4上,將數(shù)字萬用表設(shè)置在直流電壓20V檔,測量空氣流量計電器插座針腳 3 和針腳 5,應有 1.5V 左右電壓;使用吹風機從空氣流量計隔珊一端向空氣流量計吹入冷空氣或加熱的空氣,測量空氣流量計電器插座針腳3和針腳5,電壓應瞬時上升至2.8V回落。不能滿足上述條件,可以判定空氣流量計有故障。     B.就車測試:起動發(fā)動機

8、至工作溫度,將數(shù)字萬用表設(shè)置在直流電壓 20V檔, 測量空氣流量計針腳5 的反饋信號,紅色表針置于空氣流量計針腳 5,黑色表針置于空氣流量計針腳3、電瓶負極或進氣歧管殼體,怠速時應顯示電壓1.5V左右;急踩加速踏板應顯示 2.8V 變化。若不符合上述變化,或電壓反而下降,在電源電壓與參考電壓完好的前提下,可以斷定空氣流量計損壞,必須更換。     注意:在實際維修中,反饋信號電壓的就車測試應在傳感器插頭尾部,挑開防水膠堵或刺破導線外皮,接萬用表后踩動油門踏板,觀察電壓變化。而在發(fā)動機實驗臺上, 進行本項測試不用挑開防水膠堵或刺破導線外皮。  &

9、#160;  (二)節(jié)氣門位置傳感器     本次實訓采用的是皇冠 3.0 轎車 2JZ-GE 型發(fā)動機用綜合式節(jié)氣門位置傳感器。如圖3所示。它由一個電位計和一個怠速觸點組成。 綜合型節(jié)氣門位置傳感器與電控單元 ECU 的連接方法如下圖4所示,傳感器內(nèi)電阻 r 的兩端一直加有 ECU 輸送來的 5V 電壓,動觸點 a 根據(jù)節(jié)氣門開度的狀況在電阻 r 上滑移,由此改變 ECU 的 VTA 端子的電壓。這一電壓信號經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號,再輸入到計算機中去。從圖中可以看出,傳感器通過 V TA 電阻 R2 端子 E2 端子相連,但

10、是因為 R1 、 R2 都大于 r ,所以電流的流經(jīng)途徑是 VC 端子電阻 r E2 端子, VTA 端的電位并不受電阻 R1 、 R2 的影響。     當節(jié)氣門全閉時,觸點閉合, IDL 端的電位為 0 ,這樣就把節(jié)氣門全閉的這一情況通知了計算機。收到 VTA 端子、 IDL 端子傳來的信號之后,計算機根據(jù)這些信號判斷出車輛的行駛狀態(tài),再決定進行過渡時期空燃比修正,或是輸出增量修正,或是切斷油路,或是進行怠速穩(wěn)定修正。圖3 綜合式節(jié)氣門位置傳感器構(gòu)造 圖4 節(jié)氣門位置傳感器連接電路     1、傳感器的電阻檢測

11、     拔下此傳感器的導線插頭,用塞尺測量節(jié)氣門限位螺釘與止動桿間的間隙(用手撥動節(jié)氣門,用歐姆表測量此傳感器導線插孔上端子間的電阻,其電阻值應符合下表所示的規(guī)定。     VTA-E2 端子間電壓值隨節(jié)氣門開度的增大,電阻值成正比增加,而且不應出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。 節(jié)氣門位置傳感器上各端子間電阻值 限位螺釘與止動桿間隙 /mm端子名稱電阻值 /k0VTA -E20.34 6.30.45IDL-E20.5 或更小0.55IDL-E2節(jié)氣門全開VTA -E22.4 11.2VC -E23.1 7.2  

12、;  2、傳感器的電壓檢測    當點火開關(guān)置于“ON”位置時,用電壓表測量 VC -E2 、 IDL-E2 、 VTA -E2 端子間的電壓值,應符合表所示電壓值,如不符,則應更換節(jié)氣門位置傳感器。 節(jié)氣門位置傳感器各端子電壓 端子條件標準電壓 /VIDL-E2節(jié)氣門開9 14VC -E24.0 5.5VTA -E2節(jié)氣門全閉0.3 0.8節(jié)氣門全閉3.2 4.9(三)進氣溫度傳感器     進氣溫度傳感器的功能是檢測進氣溫度,并將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入發(fā)動機電控單元。進氣溫度信號是多種控制

13、功能的修正信號,包括燃油脈寬、點火正時、怠速控制和尾氣排放等,若進氣溫度傳感器信號中斷,將導致發(fā)動機熱起動困難,燃油脈寬增加,尾氣排放惡化。     在汽車上常采用負溫度系數(shù)熱敏電阻的進氣溫度傳感器,進氣溫度傳感器與 ECU 的連接電路如圖5所示。進氣溫度傳感器內(nèi)的熱敏電阻隨著進氣溫度變化時, ECU 通過 THA 端子測得的分壓值隨之變化, ECU 根據(jù)分壓值來判斷進氣溫度。電路圖如圖6所示。圖5 進氣溫度傳感器 圖6 進氣溫度傳感器電路圖     1、進氣溫度傳感器的電阻檢測    

14、; 單件檢查時,點火開關(guān)置于“OFF”,拔下進氣溫度傳感器導線連接器,并將傳感器拆下,用電熱吹風器、紅外線燈或熱水加熱進氣溫度傳感器;用萬用表檔測量在不同溫度下兩端子間的電阻值,將測得的電阻值與標準數(shù)值進行比較,如果與標準值不符,則應更換。     2、進氣溫度傳感器的輸出信號電壓值檢測     當點火開關(guān)置于“ON”位置時, ECU 的 THA 端子與 E2 端子間或進氣溫度傳感器連接器 THA 和 E2 端子間的電壓值在 20 時應為 0.5 3.4V 。 (四)冷卻液溫度傳感器  

15、0;  冷卻液溫度傳感器的功用是給 ECU 提供發(fā)動機冷卻液溫度信號,作為燃油噴射和點火正時控制修正信號。一般安裝在氣缸體水道或冷卻水出口處。 冷卻液溫度傳感器下圖7所示。冷卻液溫度傳感器內(nèi)的熱敏電阻隨著冷卻液溫度變化時, ECU 通過 THW 端子測得的分壓值隨之變化, ECU 根據(jù)分壓值來判斷冷卻液溫度。冷卻液溫度傳感器與 ECU 的連接電路如圖8所示。 圖7 冷卻液溫度傳感器 圖8 冷卻液溫度傳感器電路圖     1、冷卻液溫度傳感器的電阻檢測     A. 就車檢查  

16、0;  點火開關(guān)置于“OFF”位置,拆卸冷卻液溫度傳感器導線連接器,用數(shù)字式高阻抗萬用表檔,按圖所示測試傳感器兩端子(豐田皇冠 3.0 為 THW 和 E2 ,北京切諾基為 B 和 A )間的電阻值。其電阻值與溫度的高低成反比,在熱機時應小于 1k。     B. 單件檢查     拔下冷卻液溫度傳感器導線連接器,然后從發(fā)動機上拆下傳感器;將該傳感器置于燒杯內(nèi)的水中,加熱杯中的水,同時用萬用表檔測量在不同水溫條件下冷卻液溫度傳感器兩接線端子間的電阻值,如圖所示。將測得的值與標準值相比較。如果不符

17、合標準,則應更換冷卻液溫度傳感器。 豐田皇冠3.0車冷卻液溫度電阻檢測標準 溫度()電阻值( k)02040608062.21.10.60.25    2、冷卻液溫度傳感器輸出信號電壓的檢測     裝好冷卻液溫度傳感器,將此傳感器的導線連接器插好,當點火開關(guān)置于“ON”位置時,從冷卻液溫度傳感器導線連接器“THW”端子(豐田車)或從 ECU 連接器“THW”端子與 E2 間測試傳感器輸出電壓信號(對北京切諾基是從傳感器導線連接器“B”端子或從 ECM 導線連接器“2”端子上測量與接地端子間電壓)。豐田車 THW

18、與 E2 端子間電壓在 80 時應為 0.25 1.0V 。所測得的電壓值應隨冷卻液溫成反比變化。 (五)凸輪軸/曲軸位置傳感器     以豐田公司電磁式凸輪軸 / 曲軸位置傳感器為例。豐田公司 TCCS 系統(tǒng)用電磁式凸輪軸 / 曲軸位置傳感器安裝在分電器內(nèi),其結(jié)構(gòu)如圖所示。該傳感器分成上、下兩部分,上部分產(chǎn)生 G 信號,下部分產(chǎn)生 Ne 信號,都有是利用帶有輪齒的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,使信號發(fā)生器感應線圈內(nèi)的磁通變化,從而在感應線圈里產(chǎn)生交變的感應電動勢,再將它放大后,送入 ECU 。圖9 豐田公司電磁式凸輪軸 / 曲軸位置傳感器 圖10 凸輪軸 / 曲軸位置傳

19、感器電路圖     Ne信號是檢測曲軸轉(zhuǎn)角及發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信號,該信號由固定在下半部具有等間隔 24 個輪齒的轉(zhuǎn)子( No.2 正時轉(zhuǎn)子)及固定于其對面的感應線圈產(chǎn)生(如下圖(a)所示)。     當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,輪齒與感應線圈凸緣部(磁頭)的空氣間隙發(fā)生變化,導致通過感應線圈的磁場發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電動勢。輪齒靠近及遠離磁頭時,將產(chǎn)生一次增減磁通的變化,所以,每個輪齒通過磁頭時,都將在感應線圈中產(chǎn)生一個完整的交流電壓信號。 No.2 正時轉(zhuǎn)子上有 24 個齒。故轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 1 圈,即曲軸旋轉(zhuǎn) 720°時,感應

20、線圈產(chǎn)生 24 個交流電壓信號。 Ne 信號如下圖(b)所示,其一個周期的脈沖相當于 30°曲軸轉(zhuǎn)角。更精確的轉(zhuǎn)角檢測,是利用 30°轉(zhuǎn)角的時間由 ECU 再均分 30 等份,即產(chǎn)生 1°曲軸轉(zhuǎn)角的信號。同理,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速由 ECU 依照 Ne 信號的兩個脈沖( 60°曲軸轉(zhuǎn)角)所經(jīng)過的時間為基準進行計測。     G 信號用于判別氣缸及檢測活塞上止點位置,相當于日產(chǎn)公司磁脈沖式 凸輪軸 / 曲軸位置傳感器的 120°信號。 G 信號是由位于 Ne 發(fā)生器上方的凸緣轉(zhuǎn)輪( No.1 正時轉(zhuǎn)子)及其對面對稱

21、的兩個感應線圈( G1 感應線圈和 G2 感應線圈)產(chǎn)生的。其構(gòu)造如圖所示。其產(chǎn)生信號的原理與 Ne 信號相同。 G 信號也用作計算曲軸轉(zhuǎn)角時的基準信號。     G1 、 G2 信號分別檢測第 6 缸及第 1 缸的上止點。由于 G1 、 G2 信號發(fā)生器設(shè)置位置的關(guān)系,當產(chǎn)生 G1 、 G2 信號時,實際上活塞并不是正好達到上止點( BTDC ),而是在上止點前 10°的位置。     1、凸輪軸 / 曲軸位置傳感器的電阻檢查     點火開關(guān)置于“OFF”位置,

22、拔開凸輪軸 / 曲軸位置傳感器的導線連接器,用萬用表的電阻檔測量凸輪軸 / 曲軸位置傳感器上各端子間的電阻值。如果阻值不在規(guī)定的范圍內(nèi),必須更換凸輪軸 / 曲軸位置傳感器。 凸輪軸/曲軸位置傳感器的電阻值 端子條件電阻值()G1 -G-冷態(tài)熱態(tài)125 200160 235G2 -G-冷態(tài)熱態(tài)125 200160 235Ne-G-冷態(tài)熱態(tài)155 250190 290    “冷態(tài)”是指 -10 50 ,“熱態(tài)”是指 50 100 。     2、凸輪軸 / 曲軸位置傳感器輸出信號的檢查   

23、60; 拔下凸輪軸 / 曲軸位置傳感器的導線連接器,當發(fā)動機轉(zhuǎn)動時,用萬用表的電壓檔檢測凸輪軸 / 曲軸位置傳感器上 G1 -G- 、 G2 -G- 、 Ne-G- 端子間是否有脈沖電壓信號輸出。如沒有脈沖電壓信號輸出,則須更換凸輪軸 / 曲軸位置傳感器。     3、感應線圈與正時轉(zhuǎn)子的間隙檢查     用厚薄規(guī)測量正時轉(zhuǎn)子與感應線圈凸出部分的空氣間隙,其間隙應為 0.2 0 .4mm 。若間隙不合要求,則須更換分電器殼體總成。 (六)爆震傳感器     爆震傳感

24、器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中必不可少的重要部件, 它的功用是檢測發(fā)動機有無爆震現(xiàn)象,并將信號送入發(fā)動機ECU。     常見的爆震傳感器的有兩種,一種是磁致伸縮式爆震傳感器,另一種是壓電式爆震傳感器。磁致伸縮式爆震傳感器的外形與結(jié)構(gòu)如圖11所示,其內(nèi)部有永久磁鐵、 靠永久磁鐵激磁的強磁性鐵心以及鐵心周圍的線圈。 其工作原理是:當發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動時,該傳感器在 7kHz 左右處與發(fā)動機產(chǎn)生共振,強磁性材料鐵心的導磁率發(fā)生變化,致使永久磁鐵穿心的磁通密度也變化,從而在鐵心周圍的繞組中產(chǎn)生感應電動勢,并將這一電信號輸入ECU。圖11 磁致伸縮式爆震傳感器 &

25、#160;   壓電式爆震傳感器的結(jié)構(gòu)如圖12所示。 這種傳感器利用結(jié)晶或陶瓷多晶體的壓電效應而工作,也有利用摻雜硅的壓電電阻效應的。該傳感器的外殼內(nèi)裝有壓電元件、配重塊及導線等。其工作原理是:當發(fā)動機的氣缸體出現(xiàn)振動傳遞到傳感器外殼上時,外殼與配重塊之間產(chǎn)生相對運動,夾在這兩者之間的壓電元件所受的壓力發(fā)生變化,從而產(chǎn)生電壓。ECU檢測出該電壓,并根據(jù)其值的大小判斷爆震強度。圖12 壓電式爆震傳感器 豐田皇冠3.0轎車2JZ-GE型發(fā)動機爆震傳感器與ECU的連接如圖13所示。圖13 爆震傳感器電路     當爆震傳感器發(fā)生故

26、障時,發(fā)動機電控單元能夠檢測到,將設(shè)置00527(1號爆震傳感器)或00540(2號爆震傳感器)號故障碼,并將各缸點火提前角推遲約 15°運行,利用進口或國產(chǎn)的故障診斷儀,通過連接診斷插座可以讀取此故障的有關(guān)信息。     1、爆燃傳感器電阻的檢測     點火開關(guān)置于“OFF”位置,拔開爆燃傳感器導線接頭,用萬用表檔檢測爆燃傳感器的接線端子與外殼間的電阻,應為(不導通);若為 0(導通)則須更換爆燃傳感器。     2、爆燃傳感器輸出信號的檢查  

27、60;  拔開爆燃傳感器的連接插頭,在發(fā)動機怠速時用萬用表電壓檔檢查爆燃傳感器的接線端子與搭鐵間的電壓,應有脈沖電壓輸出。如沒有,應更換爆燃傳感器。 (七)氧傳感器     類型:可分為氧化鋯式和氧化鈦式兩種類型。 1、氧化鋯式氧傳感器     在氧化鋯管的內(nèi)外表面覆蓋著一薄層鉑作為電極,傳感器內(nèi)側(cè)通大氣,外側(cè)直接與排氣管中的廢氣接觸。     在 400 以上的高溫時,若氧化鋯內(nèi)、外表面處的氣體中的氧的濃度有很大差別,在兩個鉑電極之間將會產(chǎn)生電動勢。將此

28、電動勢輸送給 ECU ,即可作為判斷實際空然比的依據(jù)。當混合氣稀時,排出的廢氣中氧的含量高,傳感器內(nèi)、外側(cè)氧的濃度差小,氧化鋯元件內(nèi)外側(cè)兩極之間產(chǎn)生的電壓很低(接近 0V ),反之,混合氣過濃時,排出的廢氣中氧的含量低,傳感器內(nèi)、外側(cè)氧的濃度差大,兩電極間產(chǎn)生的電壓高(約為 1V )。在理論空燃比附近,氧傳感器輸出電壓信號值有一個突變,如下圖。圖14 氧化鋯式氧傳感器及其特性 2、氧化鈦式氧傳感器     主要由二氧化鈦元件、導線、金屬外殼和接線端子等組成。 當廢氣中的氧濃度高時,二氧化鈦的電阻值增大;反之,廢氣中氧濃度較低時二氧化鈦的電阻值減小,利用適

29、當?shù)碾娐穼﹄娮枳兞窟M行處理,即可轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送給 ECU ,用來確定實際的空燃比。圖15 氧化鈦式氧傳感器 3、氧傳感器控制電路 日本豐田 LS400 轎車氧傳感器控制電路。圖16 氧傳感器電路     在閉環(huán)控制過程中,當實際空燃比比理論空燃比小時,氧傳感器向 ECU 輸入的高電壓信號( 0.75 0.9V ),此時 ECU 將減少噴油量,使實際空燃比增大;當空燃比增大到理論空燃比時,氧傳感器輸出電壓信號將突變下降至 0.1 V 左右, ECU 將增加噴油量,使實際空燃比減小。如此反復,就能將實際空燃比控制在理論空燃比附近一個極小的范圍內(nèi)。 4、氧

30、傳感器的檢修     (1)熱型氧傳感器加熱器的檢查     檢測加熱器線圈的電阻,如:豐田 LS400 在 20 時線圈阻值應為 5.1 6.3。     (2)氧傳感器信號檢查:使發(fā)動機高速運轉(zhuǎn),直到氧傳感器的工作溫度達到 400 以上再維持怠速運轉(zhuǎn)。然后反復踩動加速踏板,并測量氧傳感器輸出信號電壓, 加速時應輸出高電壓信號( 0.75 0.90V ),減速時應輸出低電壓信號( 0.10 0.40V )。若不符合上述要求,應更換氧傳感器。 (八)噴油器  

31、60;  噴油器的作用是根據(jù) ECU 指令,控制燃油噴射量。按噴油口的結(jié)構(gòu)不同,噴油器可分為軸針式和孔式兩種。噴油器主要由濾網(wǎng)、線束連接器、電磁線圈、回位彈簧、銜鐵和針閥等組成,針閥和銜鐵制成一體。如圖17所示。圖17 噴油器的構(gòu)造     1、簡單檢查方法     發(fā)動機工作時,用手觸試或用聽診器檢查噴油器開閉時的振動或聲響,如果感覺無振動或聽不到聲響,說明噴油器或電路有問題。     發(fā)動機熱車后怠速運轉(zhuǎn)時,用旋具(螺絲刀)或聽診器(觸桿式)接觸噴油器,通過測聽各缸噴油器工作的聲音(如圖所示)來判斷噴油器是否工作。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時應能聽到噴油器有節(jié)奏的“嗒嗒”聲這是噴油器在電脈沖作用下噴油的工作聲。若各缸噴油器工作聲音清脆均勻,則各噴油器工作正常;若某缸噴油器的工作聲間很小,則該缸噴油器的工作不正常可能是針閥卡滯,應作進一步的檢測;若聽不見某缸噴油器的工作聲音,則該缸噴油器不工作,應檢查噴油器及其控制線路。     2、噴油器電阻檢查     拆開線束連接器,用萬用表測量噴油器兩端子之間的電阻。 高阻值噴油器電阻為

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