丰田凌志400发动机电控系统故障的诊断与检修.docx

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丰田凌志400发动机电控系统故障的诊断与检修

毕业设计（论文）

题   目：

丰田凌志400发动机电控系统故障的诊断与检修

摘要……………………………………………………………………………2

关键词…………………………………………………………………………2

1.绪论………………………………………………………………………3

1.1.电控发动机的发展历史……………………………………………3

1.2.电控发动机的优点…………………………………………………3

2.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

2.2电控发动机的结构特点………………………………………………5

3.丰田凌志400电控发动机典型和疑难故障诊断…………………………6

3.1发动机怠速不稳的故障诊断……………………………………………6

3.2发动机低速发闯故障就在于搭铁线……………………………………7

3.3怠速过高熄火不易启动………………………………………………8

4.电控发动机常见故障诊断思路……………………………………………9

4.1发动机不能起动………………………………………………………10

4.2怠速不良………………………………………………………………11

4.3加速不良………………………………………………………………12

4.4动力不足………………………………………………………………13

4.5减速不良………………………………………………………………13

5.结论…………………………………………………………………………15

丰田凌志400发动机电控系统故障的诊断与检修

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、其结构也变得越来越复杂，因此发动机故障发生的频率增大，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，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。

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，因此建立科学、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很多，但是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，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。

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.

1.绪论

1.1.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。

代博世公司在发表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

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。

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。

1.2.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；

2.电控发动机的概述

2.1.电控发动机的组成及工作过程

2.1.1.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轿车的电喷系统为例，该系统由下列部件组成：

电喷控制器、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］。

电喷发功机系统结构可分为以下：

1.ECU 2.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，它主要由空气滤清器节气门、空气压力传感器、稳压箱和空气阀等组成。

（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、喷油器等。

（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、霍尔传感器、点火线圈、高压分电器和爆震传感器。

（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、水温传感器、氧传感器、节气门位置传感器、空气温度测试传感器、空气压力传感器、爆震传感器及霍尔传感器等。

2.1.2.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。

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，

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。

2.2.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，

（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。

（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。

3.丰田凌志400电控发动机典型和疑难故障诊断

3.1.发动机怠速不稳的故障诊断

3.1.1.故障现象 

一辆丰田凌志400型轿车，该车已经行驶38万km。

最近出现怠速不稳的故障，经几次查找和调试未能排除。

3.1.2.故障检查与排除

因为这种故障涉及面很广，首先从外表上对各线路和真空管及进气管进行检查，未见异常。

根据维修经验，该车怠速不稳可能性最大的是油路系统有故障，先检查油压调节器的功能是否正常。

经测试，油路系统压力值为0.15MPa左右，怠速运转时燃油压力为0.125MPa左右（标准值应为0.20MPa）；随后拔下真空管，实测压力还不到0.2Mpa，说明油压调节器功能失效，不能维持油路压力在各种状况下保持不变。

于是找来一个同型号的油压调节器换到故障车上，进行着火试验，故障消失。

3.1.3.故障分析 

油压调节器的功能是保持燃油压力与进气管压力之间的压力差不变，从而使喷油器喷入的燃油量仅取决于阀的开启时间。

油压调节器出现故障或损坏时，虽然发动机电子控制单元给出的喷油指明令是正确的，但实际喷油量因进气管压力的波动而发生了变化，因此出现怠速不稳故障。

3.2.发动机低速发闯故障就在于搭铁线 

3.2.1.故障现象 

一辆丰田凌志400型轿车，发动机型号为AFE，行驶里程22万km。

3.2.2.故障检查与排除

该车因烧机油更换了发动机总成，出厂一周后又来厂检修加速不良。

冒黑烟。

用故障诊断仪V.A.G1552进入01组02功能检查，显示故障代码为00525，说明氧传感器G39存在无信号输出故障。

再用V.A.G1552进入01组08功能07读取数据块，其第2区域显示电压为0.45V，这是氧传感器坏了之后的替代信号。

更换了氧传感器后，冒黑烟的故障排除了，但路试时仍然感觉加速不畅。

用超声波清洗喷油嘴后做了雾化试验，排除了喷油嘴的因素。

在更换了燃油滤清器后，故障略有好转，但仍不理想。

主要表现在：

发动机在停车无负荷时各工况运行平稳，起步行驶低速加油时断续发闯，且时好时坏，但车速在80km／h以上时发动机工作正常。

检查发动机气缸压力，测试结果表明该发动机气缸压力正常。

接下来检查燃油泵输油量和工作电压。

用V.A.G1715数字式万用表的测量电流的夹子夹在油箱盖外燃油泵的供电线上，测得燃油泵工作时的电流小于6.5A，这说明电子燃油泵工作正常。

为了确定是否为点火系统方面的原因，将主缸线、分缸线、分电器盖及分火头用万用表对其电阻值作了检查。

后来采取了以下的措施：

①更换发动机控制单元ECU。

②更换节气门电位计。

③更换怠速稳定阀。

④更换进气温度和进气压力传感器。

⑤更换油压调节器。

⑤更换发动机控制线束，结果以上方案均无效，也就排除了这些元器件损坏的可能性。

综合考虑目前的情况，感觉故障还是在于电路方面。

利用V.A.G1552进入01－08功能，检测数据块，发现002组3区显示电压在不同的工况下有明显的变化：

分析认为疑点应该在电源的电压降上面。

先查得发电机端电压为13.84-14.01V，熄火后蓄电池端电压为12.59V。

由此认定问题的关键在于找到电压损失的部位，于是决定仔细检查全车的搭铁点。

最终发现负极主搭铁线与变速器的搭铁点松动，故障排除。

3.2.3.体会 

从电路图看，蓄电池端电压、发电机端电压及加在发动机控制单元ECU上的电压应该是一致的。

而实际上测得的数值是有差异的，差异来自线路的损耗。

这些损耗是由线路的内阻、电器元件的内阻及搭铁不良造成的。

因此在对电喷车辆进行维修时，一定要重视搭铁点的问题！

3.3.怠速过高熄火不易启动

3.3.1.故障现象

客户自述着车后怠速正常，但行车数公里发动机怠速升至1940r/min，居高不下；热车熄火后再着车很困难。

另外油耗也比以前增加。

该车行驶里程为21万km。

3.3.2.故障诊断分析及处理 

用金奔腾大众/奥迪-中文1552汽车电脑解码器调取故障码，冷却液温度传感器G62断路/短路SP。

因是偶发性软故障遂清除掉，但熄火后再看1552调取故障码又出现如上故障码。

在进行路试的过程中发现冷却液温度传感器G62在刚着车时温度为96℃，然后逐渐下降，96℃→89℃→45℃→27℃→0℃→-17℃→-28℃。

当水温下降至27℃时松开油门发现怠速开始上升，逐渐至1940r/min左右，此时1552显示水温-28℃。

看来冷却液温度传感器确实出了故障，为了验证冷却液温度传感器的好坏，拔下了其两针插头，结果一下子就发动着了，更换冷却液温度传感器后，故障解除，冷车热车一打就着车。

注意，更换冷却液温度传感器前一定要先拧松膨胀水壶的盖子给冷却系统泄压，以防沸水喷出烫伤。

3.3.3.故障分析 

冷却液温度传感器为两针式NIC（负温度系数热敏电阻），温度越低，阻值越大。

它将冷却液温度高低转变为不同的电信号传输给发动机控制单元ECU，以控制加浓量、点火正时及怠速转速。

但当冷却液温度传感器损坏后，发动机ECU会启用水温预设值95.2℃来替代发动机冷却液温度。

3.3.4.总结 

冷却液温度本来就是修正喷油量即加浓量大小的，在达到-28℃，发动机ECU肯定让喷油器多喷油加浓混合气，怠速上升，油耗增加也就不足为奇。

热车后刚熄火，冷却液温度传感器给发动机控制单元ECU的温度依然是负的，发动机控制单元ECU势必告诉喷油器多喷油，喷油过多把火花塞淹灭，热车后再着车也就非常困难。

4.电控发动机常见故障诊断思路

电控汽油喷射式发动机是在传统汽油发动机机械结构的基础上增加了以电脑为控制核心的电控汽油喷射系统和电控点火系统而形成的，它是汽车上结构及工作原理最复杂的一种电控装置。

而且当电控汽油喷射式发动机产生故障时，很难从现象上区别是控制系统还是机械系统的故障。

因此，掌握各种故障原因的分析方法，充分利用各种检测设备，遵循合理的诊断程序和步骤，是做好电控汽油喷射式发动机故障诊断与排除工作的关键，如果我们能够遵循故障诊断的一些基本原则,就可能以较为简单的方法迅速找出故障所在

4.1发动机不能起动

4.1.1发动机不能起动，且无起动征兆

发动机不能起动的现象主要有以下几种：

起动机带不动发动机转或能带动，但转动缓慢；起动机能带动发动机正常转动，但不能起动，且无着车征兆或有着车征兆，但不能起动。

造成发动机不能起动的原因很多，有起动系统、电控点火系统、电控汽油喷射系统及发功机机械故障等。

（1）故障现象

接通起动开关时，起动机能带动发动机正常转动，但不能发动，且无着车征兆。

（2）故障诊断与排除

电控汽油喷射式发动机在设计上具有很好的起动性能。

电控汽油喷射系统的一般故障通常不会导致发动机不能起动。

如果出现不能起动且无着车征兆的故障，其原因一定是发动机的点火系统、燃油系统或控制系统三者之中的一个或一个以上的系统完全丧失了功能，因此，不能起动的故障的诊断与排除应重点集中在上述三个系统中。

①对于不能起动的故障，一般应先检查油箱存油情况。

打开电门开关，若汽油表指针不动或油量警告灯亮，则说明油箱内无油，应加满汽油后再起动．

②应采用正确的起动操作方法。

通常电控汽油喷射式发动机的控制系统要求在起动时不踩油门踏板。

如果在起动时将油门踏板完全踩下或反复踩油门踏板以求增加供油量，往往会使控制系统的溢油消除功能起作用，从而导致喷油器不喷油或少喷油，造成不能起动。

③检查点火系统。

导致不能起动的最常见原因是点火系统不能点火。

因此，在作进一步的检查之前，应先排除点火系统的故障。

在检查电控汽油喷射式发动机的电控点火系统有无高压火花时应采用正确的方法，不可沿用检查传统触点式点火系统高压火花的做法，以防损坏点火系统中的电子元件正确的检查方法是：

从分电器上拔下高压总线，让高压急线末端距离缸体5—6mm，或从缸体上拔下高压分线，将一个火花塞接在高压分线上将火花塞接地；接通起动开关，用起动机带动发动机转，同时观察高压总线末端或火花塞电极处有无强烈的蓝色高压火花。

如果没有高压火花或火花很弱，说明点火系统有故障。

在查找故障部位之前，可先进行发动机故障自诊断，检查有无故障代码。

汽油喷射式发动机的故障自诊断系统通常能检测出点火系统中的曲轴位置传感器及点火器的故障。

如有故障代码，则可按显示的故障代码查找故障部位如无故障代码，则应分别检查点火系统中的高压线、分电器盖、高压线圈、点火器、分电器、曲轴位置传感器及点火控制系统的电脑。

点火系统最容易损坏的部件是点火器，应重点检查。

4.1.2有着车征兆，但无法起动

（1）故障现象

起动发动机时，有着车征兆，但不能起动。

（2）故障诊断与排除

有着车征兆而不能起动，说明点火系统、燃油系统和控制系统虽然工作失常，但并没有完全丧失功能。

这种不能起动故障的原因不外乎是高压火花太弱或点火正时不正确、混合气太稀、混合气太浓、气缸压力太低等。

一般先检查点火系统，然后再检查进气系统、燃油系统、控制系统，最后检查发动机气缸压力。

①先进行故障自诊断，检查有无故障代码。

如有故障代码，则可按显示的故障代码查找相应的故障原因。

必须指出的是，所显示出的故障代码不一定都与发动机不能起动有关系：

有些故障代码是发动机在以往的运行过程中留下的偶发性故障，有些故障代码所表示的故障则不会影响发动机的起动性能。

会影响起动性能的部件有：

曲轴位置传感器、水温传感器、空气流量计等。

②检查高压火花。

除了检查分电器高压总线上的高压火花是否正常外，还要进一步检查各缸高压分线上的高压火花是否正常。

若总线火花太弱，应更换高压线圈或电容器．若总线火花正常而分线火花较弱或断火，说明分电器盖或分火头漏电，应更换。

③检查空气滤清器如果滤芯堵塞，可拆掉滤芯后再起动发动机。

如能正常起动，则应更换滤芯。

检查气缸压缩压力是否正常。

若低于0.8MPa，则说明气缸压力过低，应拆检发动机。

下面介绍几种不同形式的怠速不良的故障诊断与排除方法。

4.2.1怠速不稳、易熄火

（1）故障现象

发动机起动正常，但不论冷车或热车，怠速均不稳定，怠速转速过低，易熄火。

（2）故障诊断与排除

①先进行故障自诊断，检查有无故障代码出现。

如有，则按所显示的故障代码查找故障原因。

要持别注意会影响怠速工作的传感器（如水温传感器、节气门位置传感器、怠速控制阀等）有无故障。

②检查进气系统各管接头、各真空软管燃油蒸气回收系统有无漏气。

检查怠速控制阀的工作是否正常。

对于脉冲电磁阀式怠速控制阀，可在发动机运转中拔下怠连控制阎接线插头。

如