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汽车发动机检测与诊断技术
第2章汽车发动机检测与诊断技术
意义:
气缸密封性与发动机气缸活塞组(气缸、活塞、活塞环、气门、气缸盖和气缸垫等)的技术状况直接相关,因而气缸密封性的检测参数可作为气缸活塞组技术状况的评价指标。
原因:
在使用过程中,由于磨损、烧蚀、结胶、积炭等原因,气缸活塞组技术状况变坏,从而使气缸密封性不良,发动机动力性和经济性下降。
检査方法:
不解沐⑴气缸压缩压力⑵气缸漏气量/率⑶曲轴箱窜气呈:
⑷进气管真空度说明:
就车检测时,只要进行其中的一项或两项,就能确圧气缸密封性的好坏。
2.1.1气缸压缩压力的检测
(1)气缸压缩压力与发动机的热效率和平均指示压力有直接关系。
(2)发动机的转矩和功率取决于各缸内的平均压力,气缸密封性是保证发动机气缸压缩压力正常的基本条件。
(3)若气缸密封性差,则发动机的动力性、经济性和排放性能都将变差。
(4)气缸压缩压力是评价气缸密封性最为宜接的指标,并且由于所用仪器简单,测量方便,因此得到广泛应用。
1、气缸压力表检测法
优点:
用气缸压力表检测气缸压缩压力(以下简称气缸压力)具有价格低廉、仪表轻巧、实用性强和检测方便等优点,因而在汽车维修企业中应用十分广泛
气缸压力的检测方法
1发动机应运转至正常工作温度。
2拆除空气滤淸器和全部火花塞或喷汕器(柴油机)。
拆前吹净周围灰尘和脏物,拆后按顺序放宜。
汽油机应把分电器中央电极高压线拔下并可靠搭铁,防止电击和着火。
3肖气门和阻风门置于全开位置。
4把气缸压力表的锥形橡胶接头压紧在被测缸的火花塞孔内,或把螺纹管接头拧在火花塞孔上。
5用起动机带动曲轴旋转3〜5s(不少于四个压缩行程),指针稳定后读取并记录读数,按下单向阀使指针回零。
6按上述方法依次测量各缸,每个气缸的测量次数应不少于三次,测量结果取其平均值。
说明:
柴油机缸压就车检测时,应使用螺纹接头的气缸压力表。
如果该机要求在较髙转速下测量,此种情况除受检气缸外,其余气缸均应工作。
英它检测条件和检测方法同于汽油机。
检测结果的影响因素
用气缸压力表测得的气缸压缩压力,不仅与气缸密封性有关,还受发动机转速的影响,即与活塞在缸内压缩行程所持续的时间密切相关。
当起动机带动发动机在较低转速范围内运转时,即使是较小的转速差,也能使气缸压缩压力检测结果发生较大的变化。
只有当发动机曲轴转速超过某一值时(一般为150r/min),检测结果受转速的影响才会较小。
检测时,发动机转速高低取决于蓄电池和起动机的技术状况以及发动机旋转时的摩擦阻力矩。
因此,要求蓄电池、起动机的技术状况良好:
同时要求发动机润滑条件良好,并运转至正常热状况,以减小运转时的摩擦阻力。
起动转速不符合检测气缸压缩压力时的转速要求是用气缸压力表所得测试结果误差大的主要原因。
因此,在检测气缸压力时,如能监控曲轴转速,对于减小测量误差,以获得正确的检测分析结果是非常重要的。
检测结果分析
当气缸压缩压力的检测值低于标准值时,常根据润滑油具有密封作用的特点,可确定导致气缸密封性不良的原因所在。
由火花塞或喷油器孔注入适呈:
(一般20〜30mL)润滑汕后,再次检测气缸压缩压力,并比较两次检测结果
1第二次检测结果比第一次高,并接近标准值,表明气缸密封性不良是由于活塞与缸壁配合间隙过大引起的。
2第二次检测结果与第一次近似,表明气缸密封性不良的原因为进、排气门或气缸衬垫不密封的原因。
3两次检测结果均表明某相邻两缸压缩压力低,其原因可能是两缸相邻处的气缸衬垫烧损窜气。
如果气缸压缩压力髙于标准值,则可能是因为燃烧室内积炭过多、气缸衬垫过薄或缸体与缸盖的结合平而经多次修理后加工过甚,均会导致气缸压缩压力过髙。
同时,气缸压缩压力高于标准值常会导致爆燃、早燃等不正常燃烧情况的发生。
气缸压缩压力检测标准值一般由制造厂通过汽车使用说明书给出
2、气缸压力测试仪检测法
用压力传感器式气缸压力测试仪检测
1先拆下被测气缸的火花塞或喷汕器:
2旋上仪器配苣的压力传感器:
3使盯气门和阻风门位于全开位巻:
4用起动机转动曲轴3〜5s;
5由传感器输出的关于气缸压力的信号,经放大后送入A/D转换器进行数模转换,输入显示装置即可指示岀所测气缸的压缩压力。
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I
用起动电流或起动电压降式气缸压力测试仪检测检测原理:
起动机带动发动机曲轴所需的转矩是起动机电流
的函数,并与气缸压力成正比。
起动电流与缸压波形
发动机起动时的阻力矩,主要是由曲柄连杆机构产生的摩擦力矩和各缸压缩行程受压空气的反力矩两部分组成的。
前者可认为是常数,而后者随各缸气缸压力变化。
检测方法:
1发动机运转至正常工作温度:
2竹气门和阻风门置于全开位置:
3传感器安装及测试。
(按使用说明书要求进行)注意事项:
标准缸的气缸压缩压力值是由缸压传感器直接测出的,其余各缸的压力值则是通过各缸起动电流d床值与标准缸起动电流峰值相比较而得到的。
因此,为保证测试结果可靠、准确,应经常用气缸压力表的检测值与用缸压传感器的检测值相比较,以检査缸压传感器是否准确。
实例:
济南WFJ—1型发动机检测仪
传感器的安装和操作:
1拆下任一缸火花塞,把缸压传感器安装在火花塞孔中。
2把电流传感器夹在蓄电池的搭铁线上,传感器上箭头指向蓄电池负极。
转速传感器安装于分缸线上:
白金信号红鱼夹夹在点火线圈“•”极接线柱上或分电器接线柱上(触点点火系统),白金信号黑鱼夹搭铁。
3在输入键盘上键入操作码06,用起动机带动发动机运转4〜6s,仪器将会自动打印出各缸的压缩压力值。
缸压传感器所在缸为标准缸,其余各缸的压缩压力值从标准缸以下按点火次序排列。
用电感放电式气缸压力测试仪检测
这是一种通过检测点火二次电感放电电压来确怎气缸压力的仪器,仅适用于汽油机。
说明
使用以上几种测试仪检测气缸压力时,发动机不应着火工作。
汽汕机可拔下分电器中央高压线并搭铁或按测试仪要求处理:
柴汕机可旋松喷油器高压油管接头断油,即可达到目的。
3、检测结果要求
根据交通部“汽车运输业车辆技术管理规泄”,在用汽车发动机气缸压缩压力不得低于原设计的25%,否则应进行大修。
根据GB/T15746.2—1995《汽车修理质量检查评泄标准发动机大修》的规左;大修竣工后,气缸压缩压力应符合原设汁规眾;每缸压力与各缸平均压力的差,汽油机不超过8%,柴油机不超过10%。
根据GB18565—2001《营运车辆综合性能要求和检验方法》,发动机各气缸压缩压力应不小于原设计规左值的85%;每缸压力与平均压力的差:
汽油发动机应不大于8%,柴油发动机应不大于10%。
2.1.2曲轴箱窜气量的检测
气缸活塞组配合副磨损、活塞环弹性下降或粘结均会使密封性下降,工作介质和燃气将会从不密封处窜入曲轴箱。
窜入曲轴箱的气体量越多,表明气缸与活塞、活塞环间
不密封程度越高。
窜入曲轴箱的废气可以溢岀的通道有:
加机油口、机油
尺口和曲轴箱强制通风阀。
曲轴箱窜气量与使用工况有关。
在确定工况下,曲轴箱窜气量可反映气缸活塞组的技术
状况或磨损程度。
随着曲轴箱窜气量增大,发动机输出功率逐渐下降,燃
油消耗量线性增长。
曲轴箱废气可以溢出的
检测发动机工作状态下单位时间内窜入曲轴箱的气体量,可评价气缸活塞配合副的密封性。
70
2040608()100120140160
曲轴箱窜气量/(L/mill)
oooO
0505
5443
60
O
5
40
曲轴箱窜代量与功率、
油耗的关系
电源开关
预调旋钮指示仪表预测般钮
1、检测仪器一曲轴箱窜气量检测仪
曲轴箱窜气量检测仪使用微压传感器,当废气流过取样探头孔道时,在测量小孔处产生负压,微压传感器检测出负压并将其转变成电信号°流过集气头孔道的废气流量越大,测量小孔处产生的负压越大,微压传感器输出的电信号越强。
信号输送到仪表箱,由仪表指示出大小,
以反映曲轴箱窜气量的大小。
2、检测方法
1打开电源开关,按仪器使用说明书的要求对检测仪进行预调。
2密封曲轴箱,即堵塞汕尺口、曲轴箱通风进出口等,将取样探头插入机油加注口内。
3起动发动机,待其预热至正常工作温度且运转平稳后,仪表箱仪表的指示值即为发动机曲轴箱在该转速下的窜气量。
说明:
曲轴箱窜气量与气缸活塞副技术状况及转速和负荷有关。
检测时,发动机应加载,节气门全开(或柴油机最大供汕量),在最大转矩转速(此时窜气量最大)测试。
发动机加载可在底盘测功机上实现。
测功机的加载装置可方便地通过滚筒、驱动车轮和传动系统对发动机进行加载,可使发动机在全负荷工况下从最大转矩转速至额定转速的任一转速下运转,因此可用曲轴箱窜气量检测仪检测出任一工况下曲轴箱的窜气量。
3、检测结果分析
参数标准:
对曲轴箱窜气量还没有制立岀统一的国家诊断标准,有些维修企业自用的企业标准一般是根据具体车型逐渐积累资料制定的。
由于曲轴箱窜气量还与缸径大小和缸数多少有关,很难把众多车型统一在一个诊断参数标准内。
有些国家以单缸平均窜气量作为诊断参数。
综合国内外情况,单缸平均窜气量值可参考以下标准:
汽油机:
新机2〜4L/min,达到16〜22L/min时需大修
柴油机:
新机3〜8L/min,达到18〜28L/min时需大修
曲轴箱窜气量大,一般是气缸、活塞、活塞环磨损疑大,使各部分间隙大:
活塞环对口、结胶、积碳、失去弹性、断裂及缸壁拉伤等原因造成,应结合使用、维修和配件质量等情况来进行深入诊断。
2.1.3气缸漏气量和漏气率的检测
气缸的密封性可用检测气缸漏气量的方法进行评价。
检测气缸漏气量时,发动机不运转,活塞处在压缩终了上止点位程,从火花塞孔处通入一左压力的压缩空气,通过测量气缸内压力的变化情况,来表征整个气缸组的密封性,即不仅表征气缸活塞摩擦副,还表征进排气门、气缸衬垫、气缸盖及气缸的密封性。
该方法仅适用于对汽油机的检测。
气缸漏气量
气缸漏气量的检测方法
气缸漏气率的检测
1、检测仪器一气缸漏气量检测仪组成:
调压阀、进气压力表、测量表、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴等
配外部气源、指示活塞位巻的指针和活塞泄位盘。
外部气源的压力相当于气缸压缩压力,一般为600〜900kPa。
压缩空气按箭头方向进入气缸漏气量检测仪,英压力由进气压力表2显示。
随后,经由调压阀、校正孔板、橡胶软管、快速接头和充气嘴进入气缸,气缸内的压力变化情况由测量表3显示。
仪器外形图工作原理圉
―调压阀曲气压力表H
4勰7应孔板
原理:
当校正孔板量孔截而积和结构一泄时,虽:
孔截而积和流量系数为常数:
而进气压力及测试时的环境温度一左时,空气密度亦为常数,因此校正孔板量孔后的压力(由测量表指示)取决于经过量孔的空气流量。
显然,空气流量的大小(漏气量)与气缸的密封程度有关。
由于气缸、活塞、活塞环和气门、气门座等处磨损过大或因故障密封不良时,漏气量增大而使测量表指示压力低于进气压力的量增大。
根据测量表压力下降值即可判断气缸的漏气量,并据此检测气缸的密封性。
2、气缸漏气量的检测方法
(1)发动机预热到正常工作温度,拧下所有火花塞,装上充气嘴。
(2)将仪器接上气源,在仪器出气口完全密封的情况下,通过调巧调压阀,使测量表的指针指在392kPa位置上。
(3)卸下分电器盖和分火头,装上指针和活塞泄位盘。
(4)摇转曲轴,先使第1缸活塞处于压缩终了上止点位置,然后转动活塞泄位盘,使刻度"1”对正指针。
变速器挂低速档,拉紧驻车制动器,以保证压缩空气进入气缸后,不
会推动活塞下移。
(5)把1缸充气嘴接上快速接头,向1缸充气,测量表上的读数,便反映了该缸的密封性。
在充气的同时,可以从进气口、排气消声器口、散热器加水口和加机油口等处,察听是否有漏气声,以便找岀故障部位。
(6)摇转曲轴,使指针对正活塞定位盘下一缸的刻度线,按以上方法检测下一缸漏气量。
(7)按以上方法和点火次序,检测苴它各缸的漏气量。
为使数据可靠,各缸应重复测量一次。
3、结果分析
检测发现某一缸的密封性不良后,进一步在进气管、排气消声器岀口、散热器水箱加水口和机汕加注口等处,察听有无漏气声,判断气缸的漏气部位。
当活塞到达压缩行程上止点位置时,若在进气管处能听到漏气声,说明进气门密封不良:
在排气管处能听到漏气声时,表明排气门密封不良;若在散热器水箱加水口有漏气声并出现水泡时,则属于气缸垫漏气。
4、气缸漏气率的检测
无论任使用的仪器、检测的方法,还是判断故障的方法上,与气缸漏气量的检测是基本一致的,只不过气缸漏气量检测仪的测量表标左单位为kPa或MPa,而气缸漏气率测量表的标泄单位为百分数。
5、检测标准
根据发动机种类、缸径、磨损情况等因素通过试验确立。
对于缸径为102mm左右的汽油发动机,用QLY—1型气缸漏气量检测仪检测时,若测疑表上的压力指示值大于O.25MPa,则密封性良好;而当测量表压力指示值小于0.25MPa时,说明密封性较差,应进一步察听漏气部位,找出故障原因
气缸漏气率检测标准:
气缸密封状況
仪器读数%
气缸密封状況
仪蓋读数%
良好
0〜10
较差
20〜30
—般
10〜20
换环或锂缸
30-40
新发动机,在进气门开始关闭至活塞到达上止点的整个过程中的不同位置,气缸漏气率一般在3%〜5%范围内:
若大修竣工后,气缸漏气率超过10%,则表明大修质量不佳。
一般说来,当气缸漏气率达30%〜40%时,如果能确认进排气门、气缸衬垫、气缸盖和气缸套等是密封的(可从各泄漏处有无漏气或迹象确认),则说明气缸活塞摩擦副的磨损临近极限值,已到了需换环或镇磨缸的程度。
气缸漏气量(率)的检测虽然比较麻烦、费时,但检测全而、指示直观,比用气缸压缩压力检测值反映气缸密封性精确。
2.1.4进气歧管真空度的检测
进气管真空度(也称进气管负压)是进气管内的压力与大气压力的差值,发动机进气管负压的大小随气缸活塞组零件的磨损而变化,并与气门组零件的技术状况、进气管的密封性以及点火系和供油系的调整有关。
因此,检测进气管负压,可以用来诊断发动机多种故障。
进气管负压用真空表检测,无须拆任何机件,而且快速简便,应用极广。
一般发动机综合分析仪也具有进气管负压检测功能。
1、检测原理
检测进气歧管真空度评价气缸密封性主要针对汽油机。
汽油机负荷采用“量"调节,依靠节气门开度变化控制进入气缸混合气的量,改变发动机输岀功率。
怠速时,节气门开度小,进气节流作用大,进气管中真空度较高;节气
门全开时,进气管中真空度较小。
进气管真空度首先取决于发动机工作状态。
检测进气管真空度,大多数是在怠速条件下进行,因为技术状况良好的汽油机怠速时,进气管真空度有一较为稳左的值(化油器式发动机约为57〜70kPa),同时怠速时进气管真空度髙,对进气管、气缸密封性不良引起的真空度下降较为敏感。
2、测试条件及操作方法
检测进气管真空度的真空表由表头和软管构成,软管一头固左在真空表上,另一头可方便地连接在进气管上的检测孔上(真空助力或真空控制装豊从进气管取真空的孔,即可作为检测孔)。
检测步骤:
(1)起动发动机,并使英以髙于怠速的转速空转30min以上,使发动机达到正常工作温度。
(2)将真空表软管接到进气歧管的测压孔上。
(3)变速器挂空档,发动机怠速运转。
(4)读取真空表上的示值。
1、发动机预热至正常工作温度
3、诊断标准诊断标准
根GB3799-83《汽车发动机大修竣工技术条件》的规定,大修竣工的四行程汽油机转速在500-600r/min时,以海平面为准,进气管负压应在57.33〜70.66kPa范羽内。
波动范围:
六缸汽油机一般不超过3.33kPa,四缸汽油机一般不超过5.07kPa。
说明
进气管负压随海拔升髙而降低。
海拔每升高1000m,负压约减少10kPa,检测应根据所在地的海拔高度进行折算。
4、检测结果分析
通过对进气管真空度检测结果的分析,可判断发动机的技术状况和故障。
(1)在海平面髙度发动机怠速运转时,若真空表指针稳左在57〜70kPa之间,表明气缸密封性正常,海拔髙度每升高500m,貞.空度应相应降低4〜5kPa:
当迅速开启、关闭节气门时,指针应能随之在6.7〜84.5kPa范围内摆动。
(2)怠速时,指针在50.66〜67.55kPa间摆动,表示气门粘滞或点火系统有故障。
(3)怠速时,指针低于正常值,主要是由于活塞环、进气管或化油器衬垫漏气造成:
若指针在20kPa以下,主要是由于进气管漏气。
此时若突然加大并关闭节气门,指针指示值降至零且回跳不到84.5kPao
(4)怠速时,指针在40.53〜60.80kPa间缓慢摆动,表示化油器调整不良。
(5)怠速时,指针在33.78〜74.31kPa间缓慢摆动,且随转速升髙而加剧摆动,表示气门弹簧弹力不足、气门导管磨损或气缸垫泄漏。
(6)怠速时,若指针指示值有规律地下跌几千帕或十几千帕,表明气门密封不严、气门烧蚀或有结胶。
(7)怠速时,指针指示值逐渐下降至零,表示排气消声器或排气系统堵塞。
(8)怠速时,指针快速摆动;升速时,指针反而稳泄,这表示进气门、气门导管磨损松旷。
进气管真空度检测是一种综合性检测,能检测多种故障现象,而且检测时不需要拆下火花塞,因此是较实用、快速的检测方法:
但不足之处是往往不能确泄故障的具体原因。
2.2发动机燃油消耗量的检测
汽车的燃料经济性是汽车的主要性能之一,在保证动力性的条件下,汽车以尽量少的燃油消耗量经济行驶的能力,称为汽车的燃油经济性。
燃油经济性好,可以降低汽车的使用费用,盯省石油资源:
同时降低发动机产生废气的排放量。
在汽车的运输成本中,汽车燃油消耗的费用占20%〜30%。
汽车的燃油消耗量与汽车发动机和底盘的技术状况密切相关,因此汽车的燃油经济性可作为综合指标评价汽车的技术状况
检测仪器一油耗仪
分类:
容积式汕耗仪、质疑式油耗仪、流量式油耗仪和流速式汕耗仪。
容积式和质量式较常用,容积式应用最广泛。
结构:
油耗传感器、显示装置
检测方法:
发动机台架试验——容积式和质呈式
测泄发动机消耗一左体积燃料或消耗一立质量燃料所经过的时间,然后由燃料消耗疑和经过时间计算单位时间的燃料消耗量。
汽车道路试验或底盘测功试验台
测定汽车通过一左路程时消耗的燃料量和通过时间,然后由燃料量、路程和时间,计算试验车速下汽车单位里程燃料消耗虽:
(L/km)、百公里燃料消耗量(L/lOOkm)、百吨公里燃料消耗量(L/lOCHkm)或每升燃料行驶的里程(km/L
2.2.1容积式油耗仪
工作原理:
测量发动机运转时累汁消耗的燃料总容枳,将汽车行驶时间和行驶里程换算为汽车的燃油消耗量。
分类:
按传感器结构分
膜片式:
单油室式、双油室式
量管式:
单量管式、双量管式
活塞式:
单活塞式、四活塞式
按讣量显示仪表分
电磁汁数器式——膜片式、单活塞式
数字显示式(运算功能、微机控制智能化)一四活塞式
一、膜片式车用油耗计
检测原理:
通过油室内膜片的变形来测量燃油消耗量的。
当油室内膜片变形使其容积由最大变到最小时,造成的容积差就是油室的排油量。
汕室的排汕量是一个立值,由电磁讣数器记录排油次数,因而可测得流经的燃油量。
优点:
结构简单、密封性好、对燃油淸洁性要求不高等:
缺点:
使用中膜片易产生塑性变形,计量精度变化,需要经常校正。
结构:
传感器、电磁计数器实例:
国产GD-30型车用油耗计
膜片式传感器适用于汽、柴油发动机。
传感器有燃油流经时发出与燃油体积成正比的脉冲信号,输
送到电磁讣数器,放大后记录,由数码管显示燃料消耗量。
二、单活塞式车用油耗计
检测原理:
通过活塞在液压缸内移动一次,排出固垃体积的燃汕,计数器记录排油次数,实现对流经的燃汕消耗量进行测量的目的。
优点:
使用中活塞及其缸的尺寸变化速度极慢,所以il•量准确,测试精度较高:
缺点:
传感器结构相对复杂,加工精度和装配精度要求较髙,且对燃油的淸洁度要求也较
高
三、四活塞式车用油耗计传感器结构:
流量测量机构、信号转换机构信号转换机构:
主动磁铁、从动磁铁、转轴、光栅板、发光二极管、光敏管、电缆插座和下壳体等。
装在曲轴的另一端。
主动磁铁装在曲轴上,从动磁铁装在转轴上,转轴通过轴承支承在下壳体内,转轴的下端固装有光栅板。
在光栅板的上、下方装有发光二极笛和光敏管。
四活塞式车用油耗计传感器简图
流量测量机构:
活塞、液压缸、连杆、曲轴、四个活塞及英缸呈十字形向心布苣,活塞装在液压缸内,通过各自的连杆与曲轴连接。
曲轴通过轴承支承在上壳体内。
在上壳体及上盖内开有进、出油道。
燃油在泵油压力作用下经进汕道进入E腔通过上壳体内的油道到活塞顶部,迫使活
上壳体、上盖和进出油道等。
1-进油道2-油缸3-活塞4-曲轴
5-曲轴轴承6-主动磁铁7-从动磁铁8-转轴
9-光栅板10-电缆线插座11-光敏管
12-发光二极管13-下壳体14-上壳体15-出油道
当曲轴转动时,由于一对永久磁铁的吸引作用,转轴及其上的光栅板也随之转动,通过发光二极管和光敏管的光电作用,能把曲轴的转动变成光电脉冲信号。
每个光电脉冲信号代表一左体积的燃油量,通过专用电缆线把脉冲信号送入il•量显示仪表,经过计算、处理后,即可显示出流经的燃油量。
塞、连杆推动曲轴转动,将对而活塞顶部的燃汕通过上壳体内的汕道经由上盖F油道排岀。
四个活塞及其液压缸各完成一次进、排油时,曲轴旋转一周。
优点:
结构紧凑、布巻对称、工作平稳、计量糟度高等优点,国内外广泛应用,特别适用于需精确计量燃油量的检测和试验;
缺点:
结构相对复杂、加工精度和装配精度要求高、生产成本髙和对燃汕的淸洁性要求髙等。
发展:
讣量显示仪表,多采用有运算功能的数字显示型仪表。
由于微机的发展,该种仪表已发展成微机控制功能全、重量轻、检测参数多、工作可靠、使用方便的智能化仪表。
实例:
国产LCH—1型流量传感器一四活塞式结构;输出的光电信号为0.2n)L/脉冲。
1■缸盖2■缸体3-活塞及连杆4■曲轴5■主动磁铁
6-从动磁铁7-密封罩8-从动轴
9■发光二极管10■光栅11■光敏管12■线路板
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- 关 键 词:
- 汽车发动机 检测 诊断 技术