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汽修专业论文电控发动机系统故障维修

哈尔滨应用职业技术学院

毕业论文

 

题目

电控发动机系统故障维修

学生姓名

系部名称

汽车工程系

专业班级

汽修

指导教师

教研室

汽车教研组

起止时间

 

教务处制

摘要

本文主要从电控发动机的结构方面阐述电控发动机的故障特点及诊断的基本原则,制定出切实可行而又经济的维修方案,达到快速恢复机械性能的目的。

详细叙述电控发动机故障诊断方法的具体运用,有具体的实例,详实结合。

关键词:

汽车;发动机;故障;诊断方法

 

Abstract

Thispaperfromtheaspectsofelectronic-controlledenginestructureofelectronic-controlledenginefaultdiagnosisofthebasicprinciplesandcharacteristics,formulatefeasibleandeconomicmaintenanceprogram,achieverapidrecoveryandmechanicalpropertiesofpurpose.Detailednarrationelectronic-controlledenginefaultdiagnosismethods,haveaspecificexample,thethorough.

Keywords:

automobile;Engine;Fault;Diagnosticmethod

第1章绪论

在现在二十一世界汽车已经逐步成为当代的交通工具,同时也是衡量一个国家的经济标准。

在先进的技术上不断的改良汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性以及排污控制等方面。

应用当代的电子技术实现这一目标,20世纪60年代以来,特别是20世纪70年代后,电子技术领域的集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展,

汽车广泛采用电子控制技术,其电气设备、系统结构日趋复杂和精密。

对汽车各系统和用电设备的控制基本实现了功能组合化、控制电子化和连接标准化,使汽车的性能更加完善。

同时对汽车的故障诊断与维修有了更高层次的要求。

因此,在对电子控制发动机的故障诊断与维修方面,不能再延续传统的经验检查方法进行故障判断。

而应在一定经验积累上,借助先进的检测设备,运用先进的检查方法,结合故障发生原因、现象和检测结果,充分利用技术维修资料,认真思考和分析,判断故障范围,有针对性的解决故障问题。

汽车电控系统的功用是提高汽车的整体性能,包括动力性、经济性、安全性、舒适性、操纵性、通过性以及排放性能等。

虽然汽车车型不同、档次不同,采用电控系统的功能和多少也不尽相同,但是汽车电子控制系统基本结构都是由传感器(传感软件)与开关信号、电控单元ECU和执行器(执行原件)三个部分组成,这是电控系统共同的特点。

汽车电控技术所涵盖的范围是非常宽的,几乎遍及了汽车的各个系统,例如:

电控发动机、电控自动变速器、电控制制动防抱死装置、电控安全气囊、电控悬持装置等等。

本文就电控发动机维修进行分析介绍。

 

第2章发动机电控技术及诊断系统

1976年美国通用汽车公司推出了世界上第一个电子点火控制系统MISAR,其中已具备了自诊断功能,用于诊断控制发动机点火时间的微机,发动机冷却水温度和蓄电池电压等输入信号,当发生异常情况时报警指示灯亮。

随着汽车电子技术的发展,故障自诊断系统已能对各传感器、执行机构和ECU本身进行监测,并能判断和区分故障类型,以故障代码的形式存储起来,供维修人员用专门的故障代码读取设备读出。

故障自诊断技术不仅应用于发动机电子控制系统中,而且在自动变速箱、防抱死制动装置、安全气囊等系统的微机控制单元中广泛使用。

世界各大汽车公司都推广了这一技术,并开发出与各自车型配套的故障代码读出设置。

这就给用户在汽车运行中及时发现故障和汽车修理时故障的查询带来了极大的方便。

2.1发动机电控技术

发动机电控技术包含内容也很多,主要由发动机电控燃油喷射系统、发动机电控点火正时系统、发动机怠速控制系统三个部分组成。

任何一个由微型号电脑控制的装置,都是由以下三个基本部分组成的:

传感器→控制电脑→执行器。

传感器是电脑控制系统的眼睛,它用于观察各种变化的物理、化学量,并将这些物理、化学量转变为电脑可识别的电信号,例如水温传感器、空气流量计等。

执行器是电脑控制系统的手,它用于执行电脑发出的各种命令,它可把命令变成对控制对象的具体动作,例如喷油器、怠速马达、点火线圈等。

控制电脑是整个控制系统的指挥部,它用于分析处理各种信息,并操作各个执行器来完成整个系统工作。

2.2电控发动机维修叙述

电控系统在提高汽车性能的同时,也使汽车的故障诊断变得复杂起来。

汽车故障自诊断系统的开发应用,对于及时发现故障以及故障维修提供了方便。

汽车维修人员通过解读故障代码,大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。

然而,在对汽车维修时,若仅仅靠故障代码寻找故障,往往会出现判断上的失误。

实际上,故障代码仅仅是电控汽车电脑(ECU)认可的一个是或否的界定结论,不一定是汽车真正的故障部位。

因此,在对电控汽车进行维修时应综合分析判断,利用传统诊断结合汽车故障的现象来寻找故障部位。

所谓的传统诊断,就是不用任何的表、设备,对车辆故障进行人工诊断的方法。

在汽车维修中最常用的直接诊断方法有“看、闻、听、问、试”,这些方法在国内汽车维修方面积累的经验比较丰富。

高级轿车保有量虽正大幅度增加,但部分维修的仪器及检测设备尚不能监测到位,给车辆故障诊断带来很大困难,以致于造成误判。

因此,充分利用成熟的维修经验也是非常必要的电控汽车故障自诊断系统,一般有电子控制器(ECU)中的识别故障及故障运行控制软件、故障监测电路和故障运行后备电路等组成。

不同厂家生产的汽车,其故障自诊断系统的故障检测项目不尽相同,故障代码储存和显示方式也有所不同。

故障代码存在随机储存器(RAM)中,随机储存器与蓄电池直接相连,故障代码可长期保存,清除故障代码需要断开专门的随机储存器连接电路或者直接断开蓄电池。

目前,解读电控汽车故障代码大多是通过3种方式来获取的:

第一种是靠仪表盘上的故障指示灯间隔闪烁次数来读取;第二种是借助于专用的车型解码仪直接读取故障码;第三种是靠国内厂家生产的故障代码分析仪,以汉显的方式读取故障代码的汉语文字说明。

以汉语文字的方式获得故障代码含义,是广大汽车维修者普遍青睐的一种方式。

而前两种读码方式还需查有关的资料,才能懂得故障代码的含义。

但是,无论采用何种方式解读故障代码,一旦电喷汽车的控制电脑出现纪录和储存错误的故障代码,则对电控汽车维修带来许多不便。

2.3多功能车外诊断系统

为了扩充随车自诊断系统的诊断容量和诊断功能,80年代末,福特的车外诊断仪OASIS、丰田的Diaqmonitor诊断系统、日产公司的Consult等等相继诞生,这些系统功能较为齐全,但是价格较为昂贵,专业技术要求高,且标准不统一,因而其使用和维护也受到一定的限制。

进入90年代以后,一些符合国际标准、易操作且价格较为合理的多功能诊断系统研制成功。

如日本大发研制的DOT-21型车外诊断系统等等。

现代汽车自诊断系统是自成体系,不具有通用性,因而不利于推广,给汽车的售后服务和维修造成了很大的困难。

因此,诊断系统必须标准规范,这样其诊断模式和诊断接口便可统一,只用一台仪器便可对各种车辆进行诊断和检测,这必将大大推进汽车自诊断系统的发展。

2.4随车诊断系统

进入80年代,一种新型诊断系统即随车诊断系统问世,它是利用微处理控制单元(ECU)对电控系统各部件进行检测和诊断,自行找出故障,故也被称为故障自诊断系统。

由于它可以对汽车电控系统参数实行连续监控,并能记录备系统的间歇故障,因此查找故障及时方便,所以其使用较为广泛。

但是由于微处理器内存有限,故其诊断项目受到一定的限制,而且不能诊断较为复杂的故障,因此人们又在研制和开发更新更好的诊断系统。

第3章发动机自诊断系统原理与组成

3.1自诊断原理

随车故障自诊断可以对系统的故障进行自诊断,在电控发动机故障诊断中是一种简便快捷的诊断方法当发动机出现某种故障时,自诊断系统就会立刻监测到故障,并以故障代码方式储存该故障的信息,通过警告灯方式报警。

注意:

自诊断系统给出的故障码,只表明故障的范围,具体的故障点还应通过其它方法进行检查确定由于自诊断系统能够存储多个故障码。

如果故障排除而未及时清除故障码。

那么在检查时,则有可能原始故障码和新发故障码同时出现,这样造成无法具体确定真正故障原因,给检查带来不必要的麻烦。

因此,在每次排除故障后,必须清除故障码。

3.1.1传感器的故障自诊断

由于传感器本身就是产生电信号的,因此对传感器的故障诊断不需要专门的线路,而只需要在软件中,编制传感器输入信号识别程序即可实现对传感器的故障诊断。

3.1.2微机系统的故障自诊断

微机系统如果发生故障,控制程序就不可能正常运行,微机处于异常工作状态。

这样便会使汽车因发动机控制系统故障而无法行驶。

为了保证汽车在微机出现故障时仍能继续运行,在控制系统中,设计有后备回路(备用集成电路系统)又称安全回家电路。

当ECU中发生故障时,ECU自动调用后备回路完成控制任务,进入简易控制运行状态,用固定的控制信号,使车辆继续行驶。

由于该系统只具备维持发动机运转的基本功能而不能代替微机的全部工作,所以此后备回路的工作又称为“跛行”模式。

采用备用系统工作时,故障指示灯亮。

备用回路只按照起动信号和怠速触点闭合状态,以恒定的喷油持续时间和点火提前角对喷油器和点火器进行控制。

3.1.3执行器的故障自诊断

汽车电子控制系统中,执行器是决定发动机运行和汽车行驶安全的主要器件,当执行器发生故障时,往往会对汽车的行驶造成一定的影响.因此,对于执行器故障的处理方法通常是:

当确认为执行器故障时,由ECU根据故障的严重程度采取相应的安全措施的实施,在控制系统中又专门设计了故障保险系统。

由于ECU对执行器进行的是控制操作,控制信号是输出信号。

因此,要想对各执行器的工作情况进行诊断,一般要增设故障诊断电路,即ECU向执行器发出一个控制信号,执行器要有一条专用回路来向ECU回馈其执行情况。

对执行器进行故障诊断的典型部件是点火器,ECU根据发动机转速信号、曲轴位置、进气歧管真空度、水温等信号计算点火提前角,ECU通过IGT向点火控制器输出点火正时信号,控制点火控制器搭铁切断时刻,点火控制器的IGF发动机ECU向回馈点火信号,当接受不到点火回馈信号时,会立即切断燃油喷射,使发动机熄火,避免喷人过多的燃油,造成火花塞“淹死”,给正常启动带来困难,过多的燃油进入排气装置和排气管道,还会使排气净化装置中的催化剂温度就会大大超过允许值,严重时还会将引起排气系统的爆炸。

3.2自诊断系统的组成

顾名思义,故障自诊断就是电子控制系统自己监测运行情况,诊断系统有无故障。

汽车故障自诊断系统主要由传感器监测电路、执行器监测电路、软件程序、故障诊断通讯接口以及各种故障指示灯等组成。

传感器与执行器监测电路一般都与各种电控单元设置在同一块印制电路板上,软件程序存储在各种电控单元内部的专用内存中。

第4章自诊断系统的监测范围

在现代车用发动机的电控系统中,一般都设有故障自诊断系统,该系统利用电子控制器对电控系统中的各部件进行监测、诊断。

具体地说,就是对电控系统中的输入部分(传感器)、输出部分(执行器)以及电控单元(ECU)本身进行监测、诊断。

其监测原理是:

当电子控制系统工作时,正常的输入、输出信号都在规定的范围内变化,当某一输入电路(或输出电路)出现异常信号或微机不能识别的信号时,ECU就会判定某一传感器(或执行器)发生了故障,并存储故障代码。

对ECU本身的监测,是在监视回路中设置监视记时器,在正常情况下,记时器按时对微机进行复位,当控制程序不能正常巡回,记时器不能使ECU复位、造成溢出时,则显示微机故障。

从监测原理可知,自诊断系统的监测对象限于电控系统内的传感器、执行器以及ECU本身等部件,对于电控系统之外的发动机部件是无能为力的。

对于电控系统本身的故障,亦应明确诊断代码所代表的故障性质和故障范围,否则也会产生误解

4.1自诊断系统只能监视电控系统电路

这包含两点:

如果故障不属于电路,检测仪不能检测。

因此对发动机,要分清是机械故障还是电路故障,尤其对于自动变速箱,要分清是机械、油路还是电路的故障;其二,不属于电控系统的电路故障,检测仪不能检测,比如起动系、充电系、点火系的高压电路,一般不属于电控系统,因而不能检测。

4.2自诊断系统一般只能监视信号的范围

不能监视传感器特性的变化。

因而如果只是信号的特性发生了变化,并不能产生故障码。

例如,发动机冷却液传感器的阻值有一个正常的工作范围,一旦阻值超出此范围,自诊断系统马上会产生故障码;但是假如该传感器的特性(指温度和阻值的对应关系)发生变化,但阻值依然在此范围内,发动机会工作不良,故障指示灯却并不会亮,仪器当然读不出故障。

维修人员不应因为无故障码,就认为肯定无故障,以免走弯路。

一般地,自诊断系统所诊断的为电路短路、开路、接触不良、串线等故障。

4.3自诊断系统监视的往往是某一电路

而非某一组件,如某传感器相应线路故障、某电磁阀相应线路故障。

所以如果检测仪显示的是“进气温度传感器故障”,实际上指该传感器相应电路故障,包括进气温度传感器、进气温度传感器与微电脑ECU间的联机(含插头和插座)、进气温度传感器的接地以及微电脑ECU和其供电、接地情况。

一些维修人员对故障码所揭示的故障范围不甚清楚,以致只按所提示的故障码的字面含义来检修,必然会走弯路。

4.4有故障码并不一定有相应电路故障

这可以有下面几种情况:

历史性故障;指故障已经消失,但尚未清除掉的故障码。

例如,维修人员虽然排除了故障,但并未进行消码,这样故障码就依然在汽车ECU的随机内存(RAM)中;或者,在发动机运行或点火开关打开的情况下,维修人员拔插相关电路的器件和插头,自诊断系统记下了这时的故障码。

有时碰到故障码显示几个缸的喷油器都有故障,可能就是这种情况。

所以,一般不急于按故障码来检修,而是消码、运行、再测试,第二次读出的码才真正说明有无故障。

当然,第一次消码前别忘了记下故障码,因为某些故障码的产生情况难以再现,因此第二次读出的故障码或许会漏掉一些故障迹象。

 

第5章发动机诊断系统特点和功能

5.1发现故障

输入到微处理器的电平信号,在正常状态下有一定的范围,如果此范围以外的信号被输入时,ECU就会诊断出该信号系统处于异常状态下。

例如,发动机冷却水温信号系统规定在正常状态时,传感器的电压为0.08~4.8V(-50-+139摄氏度),超出这一范围即被诊断为异常。

如果微机本身发生故能障则由设有紧急监控定时器(WDT)的时限电路加以监控;如果出现程序异常,则定期进行的时限电路的再设置停止工作,以便采用微机再设置的故障检测方法。

5.2故障分类

当微机工作正常时,通过诊断用程序检测输入信号的异常情况,再根据检测结果分为不导致将被障碍的轻度故障、引起功能下降的故障以及重大故障等。

并且将故障按重要性分类,预先编辑在程序中当微机本身发生故障时,则通过WDT进行重大故障分类。

5.2.1元件击穿

电子元件被过电压击穿或在高温、大电流击穿,故障现象表现为短路或断路。

例如,电子点火控制器内部的电容或三极管被击穿,就会使点火控制器工作异常,造成点火线圈次级绕组无法产生高压电,高压火线不跳火或火花弱,故障现象表现为发动机无法启动或工作异常。

5.2.2元件击穿

电子元件长期在高温、电压、电流变化频繁、灰尘等恶劣条件下工作,就会使其老化或性能退化。

5.2.3线路故障

主要包括接线松脱、接触不良、潮湿、腐蚀等导致的绝缘不良短路、旁路等。

传感器和执行器都是固定在发动机某一位置上,通过导线与电控单元ECU连接,若导线接头插接不良或导线短路等,就会使传感器无法将检测的信号传给电控单元,而电控单元不能控制执行器工作,从而造成发动机工作异常。

5.3故障报警

一般通过设置在仪表板上报警灯的闪亮来向车主报警。

在装有显示器的汽车上,也有直接用文字来显示报警内容的。

5.4故障存储

当检测故障时,在内存中存储故障部位的代码,一般情况下,即使点火开关处于断开位置,微机和存储部分的电源也保持接通状态而不致使存储的内容丢失。

只有在断开蓄电池电源或拔掉保险丝时,由于切断了微机的电源,内存内的故障代码才会被自动消除。

5.5故障处理

在汽车运行过程中如果发生故障,为了不妨碍正常行驶,由微机进行调控,利用预编程序中的代用值(标准值)进行计算以保持基本的行驶性能,待停车后再由车主或维修人员进行相应的检修。

第6章电控发动机故障诊断方法

汽车电控单元的微电脑内部都设有一个故障自诊断电路,他能在发动机运行过程中,不断监测控制系统各部分的工作情况,及时检查出系统中的大部分故障,并将故障以代码的形式储存在计算机内。

只要保持蓄电池供电,这些故障代码将一直保持在内存中,以便维修时按照特定的方法将故障代码从计算机内读出,作为检修发动机控制系统的依据。

读取故障代码的方法有2种:

利用随车自诊断系统和利用车外专用计算机检测仪的方法。

6.1直观诊断法

直观诊断就是通过人的感觉器官对汽车故障现象进行看、问、听、试、嗅等,判断得出结论的诊断方法。

采用这种方法诊断的维修人员必须具有较丰富实践维修经验和熟悉车辆结构,否则在诊断时不能准确判断故障部位和原因。

6.2利用简单仪表诊断

电控系统的传感器和执行器均有一定的电阻值。

工作时有输出电压范围和输出脉冲波形。

因此可以用万用表测量元件电阻或输出电压、线路是否导通等,也可用示波器测试元件工作时的输出电压。

用万用表检查电控系统故障时,必须以被测车辆的详细维修技术资料为依据,应知道电控单元线束插接器中各端子相连接的传感器和执行器的名称、电路连接图,发动机不同工作状态下各端子标准电压值和各端子之间的标准电阻值等资料。

例如;检测温度传感器其结构多为热敏电阻式,检查可用电吹风或将传感器放在热水中加热,模拟其工作环境,测量其电阻。

其阻值应为负温度变化,即随温度增高,阻值下降。

若不变化,即可判定传感器失效。

 电控发动机的故障自诊断装置只能存储和显示故障代码。

要开展维修工作还必须凭借该车型的有关资料去进行“解码”——明确其故障内容和部位等。

6.3利用专门诊断仪器诊断

目前在对电控发动机进行故障诊断中,更多的应用故障解码器,如电眼睛等专用车系诊断仪等。

大大提高了电子控制系统的诊断效率。

当需要进行故障诊断时,将故障解码器的插头和汽车上的故障诊断插座相连接,打开点火开关,进行操作后,可以很方便地从诊断仪的显示屏上读出所有储存在电脑中的故障码。

使用故障解码器在读故障码的同时,我们也可在发动机数据流中分析发动机工作情况,这种方法现在使用的越来越多。

数据流可以具体反映出传感器和执行器现时工作状态。

如节气门位置传感器的电压变化;水温传感器的电阻变化;喷油器的喷油时间变化等等。

通过对它们工作状态时的变化的观察,我们可以判断哪些传感器和执行器工作是否正常,诊断方法也同样简单、有效、可靠、工作效率也高。

 

第7章自诊断故障案例

7.1故障现象

一辆94款凌志(LEXUS)SC300轿车,因发生碰撞事故曾引爆安全气囊。

整车修复过程中,更换了SRS的碰撞传感器及气囊,竣工检验时发现SRS警示灯常亮,无法消除故障代码。

7.2维修过程

该车配备有OBD-Ⅱ诊断系统,并保留原有的OBD-I诊断系统。

首先,连接好OBD-Ⅱ诊断接头,接着将点火开关置于“ON”,输入车身识别码,进入Airbag(气囊)项做系统自诊断。

可是荧光屏显连接线失败,无法与SRSECU进行信息数据传输。

再仔细检查OBD-Ⅱ16端子诊断座中,只有4个端子有联机。

经查证,早期丰田车系的OBD-Ⅱ诊断系统中并没有与附件SRS进行统一配置。

(1)打开发动机盖,连接发动机舱内的诊断座,重新将仪器联机后读取SRS故障代码,获得故障代码14、15和22。

内容分别为:

14—驾驶侧前安全气囊线路不良;15—前碰撞传感器不良;22—SRS警示灯回路不良。

其中代码22经过反复清码总是清除不了,执行读码时ECU仍记忆这一代码,并且SRS警示灯常亮。

(2)于是,我们先从SRS警求杰外路检查,寻找究竟线路在哪里短路或是否还有其它不良因素。

从熔断器盒至仪表板SRS警示灯和SRSECU至诊断座及仪表板SRS警示灯之间,经过详细测量、检查均无任何破绽。

既然SRS警示灯线路正常,可为什么SRSECU总存储22这一故障代码,难道SRSECU被撞坏了?

(3)通常检查到目前这种情况时,往往会更换SRSE-CU或继续查度线路。

而在此案例中,只是将SRS警示灯灯泡换成新的,故障代码22立即就被清除了,SRS恢复。

7.3案例分析

对于这一结果,也许你很纳闷或产生疑问,其实只要稍加分析就不觉得奇怪了。

由于该车碰撞后,SRS警示灯灯丝处在藕断丝连状态,虽然灯泡能发光,但其电阻值却不稳定了。

SRS警示灯灯泡电阻值的变化,导致ECU始终记忆故障代码22。

在维修过程中,因为SRS警示灯会亮会闪,所以一直未曾怀疑是灯泡的原因造成此故障现象,然而我们在实际维修车辆时,已不止一次地遇到类似的故障现象,确定令人头痛。

希望大家提到类似故障时,决不要被这一假像所迷惑。

结论

车载自诊断系统目前主要应用于发动机电子控制系统,统一的故障代码大多与发动机排放有关,网络部分也一了部分代码,但车身和底盘部分的故障代码尚未统一,今后车载自诊断系统必会扩展应用到全车的电控系统,而且所有的故障代码会更加完善。

随着CAN总线技术进一步完善、OBDII规范普遍、网络化及信息化、蓝牙技术等新技术在汽车上,广泛应用,将汽车自诊断技术提高到了一个新的水平,使电控系统的故障诊断与维修变得快捷方便,极大地提升了汽车维修水平

汽车电子控制系统的故障检测和诊断是一项较为复杂和细致的工作,维修人员应在掌握汽车电子控制系统工作原理的基础上,灵活应用上述诊断方法,可以利用故障现象的故障树,掌握故障产生的机理,从而才能实现汽车电子控制系统故障的快速、准确的诊断和排除。

虽然汽车发展机电一体化越来越多,汽车维修更多是靠专用的故障诊断仪器,但一些特殊故障仍然需要经验丰富的维修技术人员靠传统维修手段来判断故障,未来的汽车维修人员不仅仅需有外语基础、电脑常识等高科技知识,同时也应具备丰富的传统维修技术。

掌握车载自诊断的原理、故障代码的产生过程,对分析汽车故障会有较大的指导作用,结合正确使用检测仪,就可以充分利用车裁自诊断系统来提高判断故障原因和寻找故障部位的准确性。

 

致谢

在这篇论文完成之际,在此我衷心的感谢我的指导老师。

老师在百忙之抽出时间来为我指导讲解,并提出了许多宝贵的意见和建议,我的论文才得以顺利完成。

在即将离开学校之际,再次衷心感谢我系所有老师对我的帮助,谢谢你们为我的大学生活划上一个完满的句号。

 

参考文献

[1]钱耀义.《汽车发动机电子控制系统》.第2版机械工业出版社,2010

[2]刘仲国.《汽车故障诊断学》.第2版机械工业出版社,2010

[3]王遂双.《汽车电子控制系统的原理与检修》.第1版北京理工大学出版社,2010

[4]邹长庚.《现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断》(上).第1版北京理工大学出版社,2010

[5]李东江.《汽车电控系统的万用表检测》.第3版机械工业出版,2011

[6]李朝辉.《汽车新技术》.重庆大学出版社,2011

[7]刘冲国.《现代汽车检测与诊断技术》.机械工业出版社,2011

[8]姚国平.《汽车电子控制技术》.北京:

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