电控发动机.docx

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电控发动机

摘要

发动机是汽车的重要组成，是车辆运行的动力来源。

随着其自动化程度的不断提高、工作性能的不断完善，其结构也变得越来越复杂;外加工作环境十分恶劣，因此发动机故障发生的频率增大，并且其诊断难度也不断提高。

这样就使得发动机成为汽车故障诊断与检测的重点对象，而现在电控发动机已基本取代传统化油器式发动机成为最主要的发动机。

为了迅速诊断故障状况，提高维修的效率，世界各国的汽车公司和研究机构纷纷投入大量的资金和精力研究汽车发动机电控系统的故障诊断。

由于我国汽车工业发展较晚，汽车电子与发达国家差距很大，所以进行汽车故障诊断技术的研究对于改善和提高我国的汽车检测诊断技术非常重要，具有重要的现实意义。

汽车发动机故障诊断方法的研究是随着汽车技术不断进步而逐步完善的过程，建立科学、系统、合理、完善的汽车故障诊断体系，已成为目前汽车故障诊断的必然要求和技术发展的必然趋势。

然而，目前关于发动机故障自诊断系统设计的方法种类很多，但是既繁多又杂乱，在详细分类讨论各自方法的实施和综合对比不同方法的优缺点这一领域还是空白，本论文目的就是填充这一空白，完善汽车故障诊断体系，总结的故障诊断方法，具有一定的理论价值，同时也便于查阅，具有一定的参考价值。

论文首先对汽车电控发动机的组成、工作原理、工作过程进行系统的介绍。

随后，对电控发动机的特有电控系统作出细致的描述和分析研究，并详细叙述电控发动机作为现代汽车动力设备的优点。

其次，分析电喷汽油发动机典型的和疑难的故障。

最后，总结出对常见故障的比较清晰的诊断思路。

关键字：

电控发动机；故障诊断；诊断思路

Abstract

Enginesarethemainassemblyofmotorvehicles,areimportantpowersourcesforvehicles.Withitscontinuousimprovementofworkingperformanceandthelevelofautomation,vehicles'structuresalsobecomingmoreandmorecomplicated,moreover,extremelypoorworkingconditionsincreaseenginefailureincidence,whichmeansthat,alsoincreasethedifficultytofaultdiagnosis.Sotheprobabilityofenginefailureisalsogrowing,thatleadtomoredifficultofitsdiagnosis.Thismakesautomotiveenginetobetheimportantobjectoffaultdiagnosisanddetection.Withtherapiddevelopmentofcomputerandsoftwaretechnology,thedegreeofmodernautomotiveelectronicscontinuestoimprovegreatly,notonlyoptimizedvehicleperformancegreatly,butalsocomplicatedthevehiclecontrolsystem'sstructureandfunction.However,oncethecontrolsystemtookplacefaultdiagnosisandrepairhasbecomemoredifficult,therewillbehigherdemandtomaintenanceman'sknowledgeandexperience.Withthereasonthatdiagnosisoffaultpositionrapidlyandimprovetheefficiencyofrepair,automotivecompaniesandresearchinstitutionswhichfromallovertheworldhaveinvestedsubstantialfundsandenergyonthefaultdiagnosisresearchaboutelectricautomobileenginecontrolsystem.Whilstautomobileindustryhavejustdevelopedcomparedwiththedevelopedcountries,automotiveelectronicsindustrylagsfarbehindthem,thereforetheresearchaboutcarfaultdiagnosismethodisbenefittoimproveandenhanceourcountry'sautomotivediagnostictechniques,aswellasithasimportantpracticalsignificance.

Automotiveenginefaultdiagnosismethodgraduallyimprovedwiththecontinuousprocessofautomotivetechnology.Setupascientific,systematic,rational,comprehensivesystemforautomotivefaultdiagnosishasbecomeaninevitablerequirementandaninevitabletechnologicaldevelopmenttrendtothecarfaultdiagnosis.Atpresent,however,therearemanydifferenttypesmethodsabouttheenginefaultself-diagnosissystemdesign,butmanyofthemarevariedandmessy,therestillblankinadetaileddiscussionattheimplementationoftheirrespective,exceptthatgeneralcomparisonoftheadvantagesanddisadvantagesofdifferentmethodsinthisfield,thepurposeofthispaperistofillthisblank,notonlywithahightheoreticalvalue,butalsoeasytoconsultandhavethecertainreferencevalue.

Atfirst,thepaperintroducedautomobileelectronic-controlledengine'scomposition,workingprincipleandworkingprocessofthesystem.Secondly,thecharacteristicofelectronic-controlledenginecontrolsystemmakedetaileddescriptionandanalysis,andthedetailednarrationelectronic-controlledengineasmoderncarpowerequipment.Thirdly,theanalysisofthetypicalEFIgasolineengineandcomplicatedfault.Finally,summarizesthecomparisonofcommonTroubleshootingofideas.

Keyword:

Electronic-controlledengine；Troubleshooting；Diagnosisofideas

目录

第1章绪论1

1.1电控发动机的发展历史1

1.2电控发动机的优点2

第2章电控发动机的概述4

2.1电控发动机的组成及工作过程4

2.1.1电控发动机的组成4

2.1.2电控发动机的工作过程6

2.2电控发动机的结构特点7

第3章桑塔纳电控发动机典型和疑难故障诊断8

3.1发动机怠速不稳的故障诊断8

3.2发动机低速发闯故障就在于搭铁线8

3.3怠速过高熄火不易启动10

3.4发动机回火和加速无力11

3.5机油灯长期保持不灭12

第4章电控发动机常见故障诊断思路14

4.1发动机不能起动14

4.1.1发动机不能起动，且无起动征兆14

4.1.2有着车征兆，但无法起动16

4.2发动机起动困难19

4.3怠速不良21

4.3.1怠速不稳、易熄火21

4.3.2使用空调器或转向时怠速不稳、熄火22

4.3.3热车怠速过大23

4.4加速不良26

4.5动力不足27

4.6减速不良28

4.7油耗过大30

第5章结论32

参考文献33

致谢35

附录A英文原文36

附录B英文译文41

第1章绪论

电控发动机的发展历史

1951年，美国奔迪克斯发明了电子控制燃油喷射装置，并且奠定了现代燃油喷射装置基本构造的基础。

经过10年时间，到1967年德国罗伯特——博世公司在购买美国奔第克斯专利的基础上，推出了速度密度型的D—Jetronic电控汽油喷射装置，并在各大汽车公司得到应用，电子控制汽油喷射得到了较大发展。

D—Jetronic汽油喷射装置已经具有现代电子汽油喷射的全部要素，是现代电子汽油喷射的先驱。

博世公司在发表D—Jetronic后的6年，即1973年又开发了质量流量式L—Jetronic电子控制非连续喷射和K—jetronic机械式连续喷射。

前者采用进气歧管压力作为控制喷油量的参数，在汽车工况急剧变化时控制效果不佳，后者则是利用空气流量计测量进气流量，并转化为电信号输给发动机电脑，来达到精密控制喷油量。

1981年，博世又发表了LH—Jetronic电控燃油喷射系统，在控制能力上增加了一些更精确的细节，进一步改进了发动机各方面的性能。

LH系统最大的特点是采用了热线式空气流量计，热线式空气流量计直接测量进气质量，其体积小，进气阻力小，因此能更精确的控制空燃比，提高发动机的动力性和经济性，改善发动机排放。

在增加电子控制电路的基础上，采用流量方式的K—Jetronic汽油机械喷射在1982年又发展为KE—Jetronic机电组合型机械燃油喷射。

KE—Jetronic中E字代表电子控制。

奔驰129、126系及奥迪100等车型仍在使用KE型喷射，但由于其存在油耗高、故障率高、维修成本高等缺陷，也将被无情的淘汰。

以上是进气管多点喷射系统，其控制精度高，但成本也高。

为了降低成本，使电控汽油喷射系统能进一步运用到普通车辆上来，1979年通用公司推出了TBI单点节气门体喷射系统，1983博世推出了MONO－Jetronic低压中央喷射系统。

单点燃油喷射系统在结构上与化油器相似，而且结构简单，维修调整方便，且在排放控制等方面比化油器优异，故也在上世纪80、90年代在低排量汽车上得到了广泛运用。

但由于排放控制等方面原因，近几年来此种喷射方式已被淘汰，不予采用。

在博世公司极力研发燃油喷射的同时，世界上其它的汽车生产商在此领域也进行了艰辛的研究：

1971年丰田公司开发了它的EFI（ElectronicFuelInjection）电子控制汽油喷射系统。

EFI控制电脑分为两类型：

一种是根据电容器充电和放电所需的时间来控制喷射正时的模拟型；另一种是微电脑控制型，它利用存储器中的数据来决定喷射正时，于1981年开始装备于汽车上。

为了实施越来越严格的排放法规，除了研究、引进诸如二次空气喷射燃烧、催化剂、混合气燃烧后产生的尾气再处理技术以外，还进一步发展了提高空燃比控制精度的新技术，于是又出现了O2传感器和三元催化剂。

三元催化是利用铂等稀有金属作为催化剂，把废气中的CO、NOx、CH等有害气体还原成CO2、N2、H2O无害气体。

但是三元催化剂只有在接近理论空燃比的极窄小范围才能发挥最大的效果，故需用O2检测废气中的氧浓度，通过发动机电脑来精确调节空燃比，控制喷油量。

1977年日产和丰田汽车公司在空气流量式汽油喷射装置中使用的氧O2器反馈系统，直到今天还在很多车辆上使用。

随着电子技术集成电路的发展，微电脑技术飞速发展。

同样，汽车电子控制电脑也从模拟时代进入到了数字时代。

利用数字技术控制发动机首推1976年通用汽车公司研发的点火时间控制。

它能更好的根据发动机运转工况，对点火调速器提前角与负压提前角作出精确的点火时间控制。

1984年丰田推出速度密度型的T—LCS丰田稀薄燃烧系统的汽油喷射装置，能在各种运转工况下，对喷射时间，点火时间进行有效、出色的控制［1］。

近些年来，由于微机的运用，以及微机计算、储存、分析、学习等功能的发展，可以进行复杂的逻辑、智能控制计算，对发动机运转速度和进气流量及其它工况的变化能作出敏捷的反应，使微机控制型汽油喷射渐渐成为主要的喷射方式。

纵观现在的汽油喷射汽车，已经集高科技、高精密度于一身，其所控制的废气排放，如CO、HC在用废气仪测量时达到了0.00数量级的水平，几近“零”排放。

同时中枢控制电脑不仅参与发动机的控制，还利用多路传输系统，各种BUS线与车身其它电子控制系统，如ECT、ABS、TRC……共享信息运作，一机多用，使整车的驾乘性能产生了质的提升。

电控发动机的优点

1）实现了对发动机混合气空燃比和点火提前角的精确控制，特别是在过渡工况下能进行瞬时精确控制，使发动机无论在什么工况下都能处在最佳状态下运转［2］；

2）混合气的制备是将汽油喷到进气道内获得的，从根本上解决了各缸间混合气浓度分配不均匀的问题；

3）在进气管中不要求气流有较高的流速，因而其截面较大，且没有喉管，故进气阻力较小；同时不需对进气管中的混合气进行预热，进气温度较低。

这都使得进气量有所增大；

4）由于进气温度较低，燃烧时不易发生爆燃，故可采用较高的压缩比。

5）采用电控技术减少了排气污染，降低了发动机的燃油消耗，可以满足更严格的排放法规要求；

6）发动机性能调整方便；

由于以上这些优点，电控汽油喷射发动机与化油器式发动机相比。

其功率可以提高5％~10％，有效燃油消耗率可降低5％~15％，有害气体的排放量可减少20％左右，可达到当前所执行的排放法规的要求。

与此同时，整个供油系统都在汽油泵提供的压力下处于密封状态，因此在环境温度升高或气压较低时不会因大量汽油在油管内蒸发而产生气阻。

喷油时汽油的雾化质量是由喷油压力和喷油器特性决定的，与发动机转速无关，因此在发动机冷起动时汽油仍能保持良好的雾化，发动机具有良好的冷起动性。

第2章电控发动机的概述

电控发动机的组成及工作过程

电控发动机的组成

电喷系统的基本组成如图4所示，以丰田凌志400型轿车的电喷系统为例，该系统由下列部件组成：

电喷控制器（包括ECU）、传感器、点火线圈、分电器、油压调节器、喷油嘴等。

与老式发动机相比，新型发动机取消了化油器，其优点是：

在各种使用条件下均可按照使用要求配制理想浓度的可燃混合气使发动机始终处于优化的燃烧状态［3］。

其电喷发功机系统结构可分为以下：

1.ECU2.节气门位置传感器3.怠速旁通阀4.空气压力传感器.5.汽油滤清器6.爆燃传感器7.空气温度传感器8.油压调节器9.喷油器10.氧传感器11.点火线圈12.水温传感器13.分电器14.电动燃油泵

图2-1丰田凌志400型电控燃油喷射系统基本组成

（一）供气系统

供气系统负责测量控制汽油燃烧所需的空气量，它主要包括以下几部分：

空气滤清器节气门体（位于空气滤清器和稳压箱之l间与加速踏板联动，用以控制进气通路截确积的变化从而实现发动机转速和负荷的控制）、空气压力传感器（与稳压箱相连．它的作用是把进气管内压力变化转换成信号输给ECU）稳压箱和空气阀等组成。

由空气滤清器过滤后的空气．经节气门流入稳压箱并分配给各缸进气管，当空气与喷油器喷出的汽油混合后形成可燃混合气体进入气缸。

吸人发动机的空气量由ECU通过计算压力传感器测出的进气压力和转速传感器测出的曲轴转速得知。

（二）供油系统

供油系统的作用是向各缸喷射燃烧用油，主要包括以下几部分：

汽油管、汽油泵（电动）、汽油滤清器、压力调节器（与喷油器相连，用以控制供油系统的压力，使喷油器中的油压与进气管负压之差始终保持在0.24Mp，可使喷油器中的喷油量只受通电时间长短的控制制）喷油器（根据ECU指令将汽油以雾状喷人进气管）等。

汽油泵将汽油从汽油箱泵出、经汽油滤清器过滤及压力调节器的稳压输送给各缸喷油器，喷油器再适时喷人进气管中。

（三）点火系统

点火系统的功能是在适当的时刻点燃被压缩的可燃混合气．开始燃烧。

在点燃式发动机中这项功能是由火花塞两极间产生一个短暂的放电而形成的电火花来实现的。

它主要包括以下几部分：

火花塞（安装于气缸内）、霍尔传感器（安装在分电器内用以测量发动机曲轴的转角，为ECU控制点火时刻提供信号）、点火线圈（点火线圈的初级线圈的接通和断开受到ECU的控制，断开时刻即对应点火时刻）、高压分电器（点火线圈的高压电脉冲通过分电器分配到四个气缸的火花塞）和爆震传感器。

（四）控制系统

控制系统负责收集发动机的工况信息并确定最佳喷油量、最佳喷油时刻及最佳点火时刻，它主要包括以下几部分ECU（一种电子综合控制装置，电控喷射装置的控制中枢，由模拟数字转换器、只读存储器ROM、随机存储器RAM、逻辑运算装置和一些数据寄存器等功能模块的单片机系统组成）、水温传感器（用以把发动机的冷却液温度信号输人ECU）、氧传感器（用以检测发动机的燃烧状况，随时向ECU提供修正喷油量的电信号）、节气门位置传感器（安装在节气门体上，用来检测节气门的开度．进而反映发功机的不同工况）、空气温度测试传感器（安装于节气门之后的进气管上用以检侧进气温度与进气压力传感器联合作用，可以准确地反映气缸的进气量）、空气压力传感器（与稳压器相连，用以将进气管内的压力变化转换成电信号输送给ECU）、爆震传感器（安装于缸体上．能将发动机爆震情况转换成电信号输人给ECU，供其修正点火时刻）及霍尔传感器（用以控制发动机曲轴的转角为ECU控制点火时刻提供信号）等。

电控发动机的工作过程

如图2-1所示。

该系统工作过程如下：

驾驶员通过节气门控制进气量，而节气门的开度由节气门位置传感器检测并将检测的信息一起发给电喷控制器，由电喷控制器综合诸因素调整喷油量使混合气配剂最佳。

发动机工作时，系统根据进气空气流量确定喷油量。

该系统采用速度密度法．将进气压力和进气温度传感器安装在节气门与进气阀之间的进气管内。

进气压力传感器是种磷膜片压力传感器，集成测压电桥和放大电路，具有很好的线性度，能直接测量绝对压力，温度传感器采用负温度系数的热敏电阻，灵敏度较高。

霍尔转速传感器同时也是曲轴位置传感器，安装在分电器内．分电器的轴每转一转，它就发出四个脉冲，其中一个脉冲的占空比与其他三个有明显的不同用于标识第1缸上止点的位置。

每一脉冲的下降沿作为每一缸测量和控制的时间基准,ECU根据各下降沿之间的时间差推算出发动机的转速。

冷却水温度传感器采用负温度系数的热敏电阻。

节气门位置传感器由与节气门联动的精密线性电位器构成。

当节气门角度从0度到86度变化时，输出电压与输人电压之比线性地从0.l变化到0.9。

爆震传感器是一个紧压在缸体上的压电陶瓷片，感受的振动信号通过特殊的处理电路可判断是否有爆震发生，该电路为可调带通放大器，且只在每缸的上止点前后工作，再通过阀值比较电路确定是否存在爆震，爆震传感器点火提前角闭环控制的基础。

氧传感器采用二氧化锆型，它安装在排气管中，具有开关特性，在空燃比为14.7时．其输出电压发生突变。

氧传感器用于喷油量的闭环控制，如果装有三元催化器，为了充分发挥催化器的作用，这种闭环控制是必需的，如果不安装氧传感器，则ECU能自功识别这种情形，不再进行闭环控制。

蓄电池提供电子控制单元ECU所需的电能，此外其电压大小，对喷油器的特料有较大的影响，ECU利用测得的电压值，对喷油脉冲的宽度进行修正，

Motronic系统属于电控多点喷射系统，每个气缸备一个电控喷油器．安装在靠近各进气阀的进气歧管内，喷油压力约为0.25Mpa，喷油嘴受到快速响应的电磁阀控制，喷油量与来自ECU的控制脉冲的宽度成正比。

点火线圈的初级线圈的接通和断开受到ECU的控制，接通时间越长．点火能量越大，断开时刻即对应点火时刻，点火线圈的高压电脉冲，通过分电器分配到四个气缸的火花塞。

怠速旁通阀是个比例电磁阀，ECU发出占空比可调的高频输出，从而其平均电压和平均电流可调．所以，怠速旁通阀的开度可调，ECU可以实现闭环控制，使怠速保待在理想值例如800r/min，电动燃油泵作用是把燃油从燃油箱中吸出、加压后输送到供油管中，和燃油压力调节器配合建立一定的燃油压力。

电控发动机的结构特点

电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系。

电控发动机的燃油供给系取消了化油器，却增加了不少电子自动控制装置。

其中包括许多传感器，执行元件和ECU。

（一）传感器的功用是向电子控制单元（ECU）提供发动机运行时各种工况的信息参数，AFE型电控发动机的传感器有7个，即：

进气压力传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、霍尔传感器、爆震传感器、氧传感器口此外还有点火开关信号、空调开关信号、空调压缩机信号、蓄电池电压信号。

（二）执行器也叫执行单元，它的任务是根据发电机电子控制单元（ECU）的指令完成各种控制功能，实现最佳控制。

该发动机的电子控制系统中的执行器有电动燃油泵、喷油器、点火线圈、怠速控制阀以及活性炭罐电磁阀。

（三）电子控制单元（ElectronicControlUnit，一般常简化为ECU）ECU是一种综合电子控制装置。

AFE电控发动机的电子控制单元常称为Motronic控制器。

它安装在驾驶员一侧的仪表板下方、转向柱旁。

ECU的作用是接收来自各传感器的信息经过决速、准确地处理、运算和判断后适时地输出控制指令，控制各执行器动作，实施最佳控制，如适应发动机工况的喷油时间、点火提前角、急速转速等控制信号，从而使发动机工作保持在最佳状态。

ECU在发动机电子控制系统中起着神经中枢作用，ECU除了对发动机每个运行状态实施最佳控制外，还有自诊断功能，可对部分传感器送入的信号进行鉴别。

如发现某个传感器传来的信号异常、超出规定范围，则ECU认为该传感器或相关线路出现故障，并将故障信息以代码的形式储存起来，以便维修人员修理时，将故障信息调出，协助修理入员决速准确地判断故障的类别和范围，同时ECU用一个设定的数据或其他传感器输入的信号来代替．使发功