汽车工程毕业论文-奇瑞瑞虎发动机电控系统的检测与故障诊断Word文档下载推荐.doc

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第一章概述………………………………………………………………………1

1.1汽车电子技术的发展………………………………………………………1

1.2本课题研究的意义…………………………………………………………2

1.3目前市场上发动机电控系统的现况………………………………………2

第二章瑞虎发动机电控系统的组成与工作原理………………………3

2.1瑞虎发动机点火控制系统……………………………………………………4

2.2瑞虎发动机电控汽油喷射系统………………………………………………3

2.3瑞虎发动机正时控制系统…………………………………………………10

2.4瑞虎发动机怠速控制系统…………………………………………………9

2.5瑞虎发动机其他控制系统…………………………………………………11

第三章瑞虎发动机电控系统的检测………………………………………13

3.1检测诊断的一般程序………………………………………………………13

3.2检测诊断的基本方法………………………………………………………13

3.3检测诊断的操作步骤………………………………………………………18

第四章瑞虎发动机电控系统常见故障的分析…………………………19

参考文献…………………………………………………………………………22

奇瑞瑞虎发动机电控系统

检测与故障诊断

第一章概述

1.1汽车电子技术的发展

汽车电子技术是汽车技术与电子技术结合的产物。

随着汽车工业与电子工业的不断发展，电子技术在现代汽车上的应用越来越广泛，汽车电子化程度越来越高。

　汽车电子技术的发展与其大规模地应用是从20世纪70年代末开始的，从20世纪70年代到80年代，大致经历了3个发展阶段。

　　第一个发展阶段为1971年以前，开始生产技术起点较低的交流发电机、电压调节器、电子闪光器、电子喇叭、间歇刮水装置、汽车收音机、电子点火装置和数字钟等。

　　第二个发展阶段为1974～1982年，以集成电路和16位以下的微处理器在汽车上的应用为标志。

主要包括电子燃油喷射、自动门锁、程控驾驶、高速警告系统、自动灯光系统、自动除霜控制、防抱死系统、车辆导向、撞车预警传感器、电子正时、电子变速器、闭环排气控制、自动巡航控制、防盗系统、实车故障诊断等电子产品。

这期间最具代表性的是电子汽油喷射技术的发展和防抱死（ABS）技术的成熟，使汽车的主要机械功能用电子技术来控制。

但是，在此阶段机械与电器的联接并不十分理想。

　　第三个发展阶段为1982～1990年，微电脑在汽车上的应用日趋可靠和成熟，并向智能化方向发展。

开发的产品有胎压控制、数字式油压计、防睡器、牵引力控制、全轮转向控制、直视仪表板、声音合成与识别器、电子负荷调节器、电子道路监视器、蜂窝式、可热式挡风玻璃、倒车示警、高速限制器、自动后视镜系统、道路状况指示器、电子冷却控制和寄生功率控制等。

　　从2005年开始，可以说进入了汽车电子技术的第四个发展阶段。

微波系统、多路传输系统、ASKS-32位微处理器、数字信号处理方式的应用，使通讯与导向协调系统、自动防撞系统、动力最优化系统、自动驾驶与电子地图技术得到发展，特别是智能化汽车的出现。

当然目前第三代技术有些我们都还没办法实现。

汽车电子化是现代汽车发展的重要标志。

从现代汽车上所使用的电子设备的价格比例看，欧美汽车上所用的电子设备的价格已占到整车价格的15%～20%，而我国生产的汽车，目前所用的电子设备的价格只占到整车价格的2.5%。

从世界汽车电子市场的销售来看，1991年，每辆汽车平均消耗电子产品的费用只占到整车的10%，1998年则接近15%，而2003年已经提高到20%，某些车型则更高。

现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，改善了汽车行驶的稳定性和舒适性，推动了汽车产业的发展，而且还为电子产品开拓了更加广阔的市场，从而推动了电子产业的发展。

作为汽车产业和电子产业结合的产物，汽车电子产业的发展已经驶上了快车道。

1.2课题研究的意义

由于电子技术、计算机技术和信息技术等新技术的发展和应用，汽车电子控制在控制的精度、围、适应性和智能化等多方面有了较大的发展，实现了汽车的全面优化运行。

因此，在降低排放污染、减少燃油消耗、提高安全性和舒适性等方面，电子控制汽车有着明显的优势。

1.3目前市场上发动机电控系统的现况

第二章瑞虎发动机电控系统的组成与工作原理

奇瑞公司自成立以来，一直坚持发扬自立自强、创新创业的精神，坚持以“聚集优秀人力资本，追求世界领先技术，拥有自主知识产权，打造国际知名品牌，开拓全球汽车市场，跻身汽车列强之林”为奋斗目标，在激烈的市场竞争中，不断增强核心竞争力，经过10年来的跨越式发展，奇瑞公司已拥有整车、发动机与部分关键零部件的自主研发能力、自主知识产权和核心技术，目前已成为我国最大的自主品牌乘用车研发、生产、销售、出口企业，为应对更为残酷的竞争和更快发展奠定了一定的基础。

奇瑞汽车股份旗下生产的汽车产品很多，主要有：

奇瑞系列、奇瑞A系列、奇瑞风云系列、奇瑞旗云、奇瑞瑞虎。

而奇瑞瑞虎是奇瑞推出的以运动为主题的运动型轿车品牌，是奇瑞推出的一款高档车，与其他品牌相比，瑞虎的整个风格抛弃了风云和旗云的“仿桃木”风格，具有高雅独特的高贵气息。

随着世界汽车的迅速增长，日趋严重的环境污染迫使人们对汽车的排放进行更严格的控制；

每天世界各地频频发生的交通事故，给人们的生命和财产带来极大的威胁，因此对汽车行驶的安全性能提出了更高的要求。

汽车电子化的发展为汽车技术的改善提供了条件。

下面就奇瑞瑞虎发动机电子控制装置简介如下：

2.1瑞虎发动机点火控制系统

电子控制点火系统也称微机控制点火系统，它主要由三部分组成：

监测发动机运行状况的传感器、处理信号并发出指令的微处理器（ECU）、执行ECU指令的执行器，包括点火器、点火线圈、分电器和火花塞等。

电子控制点火系统不仅能根据发动机转速控制点火线圈初级电路的通电电流，而且还取消了真空式和机械离心式点火提前装置，由电控单元根据汽油机的运行工况调整和控制点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放等方面的性能达到最优。

另外，电子控制点火系统通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机大部分运行工况都处于爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到了充分发挥。

奇瑞瑞虎轿车采用电子控制点火系统主要是电子控制无分电器点火系统。

2.2.1电子控制无分电器点火系统（DLI）

无分电器点火系统完全取消了传统的分电器，点火线圈产生的高压电直接送到火花塞，因此也称为直接点火系统。

由于没有分电器，节省了空间，同时不存在分火头与分电器盖旁电极间产生的火花，因此可有效地降低点火系统对无线电的干扰。

目前，常用的无分电器式电控点火系统有两种方式：

即双缸同时点火方式和独立点火方式。

1、无分电器双缸同时点火方式

（1）无分电器双缸同时点火方式的工作原理

双缸同时点火系统是指两个气缸共用一个点火线圈，其次级绕组的两端分别与两个气缸上的火花塞相连接。

同时点火方式的一个点火线圈上有两个火花塞串联，当产生高压电时，它对两个火花塞同时点火。

当一个气缸处于压缩行程准备点火时，另一个气缸却处于排气行程，对于压缩行程的气缸，由于气缸压力较高，放电较困难，所需的击穿电压较高；

而处于排气行程的气缸，压力接近于大气压，放电容易，所需的击穿电压低，很容易击穿。

因此当两气缸的火花塞同时跳火时，其阻抗几乎都在压缩气缸的火花塞上，它承受了绝大部分电压降，与普遍的只有一只火花塞跳火的点火系统相比较，其击穿电压相差不大，而在排气气缸火花塞上的电能损失也很小。

所以从点火能量看对正常点火影响并不大。

（2）无分电器双缸同时点火系统的控制

在无分电器双缸同时点火系统中，ECU输出的指令除控制通电时刻和通电时间的IGt外，还需要输出能够辨别是哪一组气缸的指令，即辨缸指令IGd。

在无分电器双缸同时点火系统中，曲轴位置传感器采用了磁感应式传感器，该传感器可以向ECU提供曲轴转角信号Ne、活塞上止点位置信号G1、G2。

发动机ECU根据G1、G2信号判断出下次进行点火的气缸组，并发出辨缸指令IGdA和IGdB。

由此可见，发动机工作时，ECU不停地输出具有点火正时功能和通电时间功能的点火正时指令IGt。

至于此信号用于哪一组点火线圈，由ECU辨缸指令IGdA和IGdB来决定。

（3）点火器

点火器除了具有辨别点火气缸、实现点火线圈初级电路的接通和切断功能外，还具有向ECU反馈点火控制器工作状态的功能。

点火控制器的反馈功能主要是向ECU提供火花塞是否正常点火信号。

ECU在每次发出点火正时指令后，都通过IGf信号进行检测。

当连续三次没有反馈信号时，ECU认为点火系统有故障并自动停止喷油，从而避免由于过多可燃混合气未被点燃而导致危险和发生其它机件损坏的事故。

（4）点火线圈

无分电器双缸同时点火系统中，点火线圈采用小型闭磁路点火线圈，次级线圈的两端分别与两个火花塞相连接。

气缸组合的原则是：

一个缸处于压缩行程的终了，另一缸处于排气行程的终了，即同步缸。

当初级电流突然切断后，在次级线圈上会感应出上万伏的高压电动势，加到火花塞电极之间，跳出高压火花，点燃气缸的混合气。

然后，当晶体管导通瞬间，初级电流也发生突变，这样在次级线圈中便产生约1000V的电压。

在一般的分电器式点火系统中，1000V的高压电不足以击穿火花塞产生跳火。

因为分电器中的分火头与旁电极之间的间隙较大，必须要有更高的电压才足以跳过这么大的间隙。

而在无分电器点火系统中，这样的电压很有可能点燃处于进气行程中气缸的混合气。

特别是火花塞间隙较小时，火花塞误跳火的可能性就更大。

这将会引起回火等现象的发生，使发动机无常运转。

为防止产生这种现象的出现，在点火线圈的次级绕组中串联一个高压二极管。

当功率管导通时，产生的感应电动势反向加在高压二极管上，由于二极管的反向截止功能，1000V的高压电就无法使用火花塞跳火。

而当功率三极管截止时，次级绕组产生的高压电与前相反，二极管导通，使火花塞顺利跳火。

2、无分电器独立点火方式

独立点火方式是指每一个气缸的火花塞上各配一个点火线圈，单独对本缸火花塞通电点火。

这种点火方式中，点火线圈与火花塞是制成一个体的，直接安装在缸盖上，特别适合于四气门发动机使用。

火花塞可安装在双凸轮轴的中间，并在每缸火花塞上直接压装一个点火线圈，以充分利用空间，这对V型多缸轿车发动机燃烧室合理紧湊地布置，具有特别重要的实用意义。

同时，由于无机械式分电器和高压导线，因而能量传导损失和漏电损失小，机械磨损或发生故障的机会均减少。

而且各缸的点火线圈和火花塞均由金属包着，其电磁干扰大大减少，对发动机电控系统的可靠工作非常有利。

2.2.3点火提前角和闭合角的控制

1、点火提前角的确定与控制

在电子控制点火系统中，电控单元对点火提前角的控制分为，发动机起动时点火提前角的控制和起动后点火提前角的控制。

（1）发动机起动时点火提前角的控制

发动机起动时，电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机转速信号Ne和起动开关信号STA，以固定不变的点火提前角点火。

当发动机转速超过一定值时（大于500r/min），则自动转入电控单元控制的最佳点火提前角计算与控制程序。

（2）起动后点火提前角的控制

发动机起动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制一般按照如下步骤进行：

首先根据G信号与Ne信号确定初始点火提前角，然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定修正点火提前角，这三项点火提前角的代数和即为实际的最佳点火提前角：

最佳点火提前角＝初始点火提前角＋基本点火提前角+修正点火提前角（或点火延迟角）

1）、初始点火提前角

为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。

有些发动机电控单元把G1或G2信号出现后第一个Ne信号过零点定位压缩行程上止点前10°

，并以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角，其大小随发动机而不同。

2）、基本点火提前角

发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。

发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、发动机转速信号与空调开关信号，确定基本点火提前角。

发动机处于非怠速工况时，电控单元根据发动机转速和节气门位置（进气量）信号，从ECU存储器中的数表中查出相应工况的基本点火提前角。

3）、修正点火提前角

除了转速和负荷外，其它对点火提前角有重要影响的因素，均归入到修正点火提前角中。

电控单元根据有关传感器的信号，分别求出对应的修正值，它们的代数和就是修正点火提前角。

修正点火提前角所包括的修正值有：

△暖机修正

发动机冷起后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。

暖机过程中，随冷却液温度升高，点火提前角的变化趋势变小。

修正曲线的形状与提前角的大小随车型而异。

△过热修正

当发动机处于正常运行工况（怠速触点IDL断开），冷却液温度过高时，为了避免爆震发生，应将点火提前角推迟。

△怠速稳定性修正

发动机在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变，ECU将随时调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。

发动机处于怠速工况时，ECU不断地计算发动机的平均转速，当平均转速低于规定的怠速目标转速时，ECU根据两者的差值大小，相应地增加点火提前角；

当平均转速高于规定的目标转速时，相应地推迟点火提前角。

△空燃比反馈修正

装有氧传感器的电控燃油喷射系统进行闭环控制时，ECU根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。

随着修正喷油量的增加和减少，发动机的转速在一定围波动。

为了提高发动机转速的稳定性，在反馈修正油量减少时，适当地增大点火提前角。

4）、最大和最小提前角控制

当ECU计算出的实际点火提前角（初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角或延迟角）超过一定围时，发动机将不能正常运转。

为了防止出现这种情况，在电控点火系统中，由电控单元对实际点火提前角的数值围进行限制。

最大和最小点火提前角的一般围为：

最大点火提前角：

35°

～45°

最小点火提前角：

-10°

～0°

2．闭合角的控制

闭合角的控制又称为通电时间控制。

对于电感储能式点火系而言，当点火线圈的初级通电后，其初级电流是按指数规律增长的。

初级线圈被断开瞬间所能达到的断开电流值与初级线圈接通时间长短有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能达到饱和。

而次级线圈高压的最大值与初级断开电流成正比，为了获得足够的点火能量，必须使初级电流达到饱和。

但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热，并使电能消耗增大。

因此，要控制一个最佳的通电时间，以兼顾上述两方面要求。

影响初级线圈通过电流的主要因素有发动机转速和蓄电池电压。

为了保证在不同的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有一样的初级断开电流，电控单元根根蓄电池电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控制。

当发动机转速升高时，适当增大闭合角，以防止初级线圈通过电流值下降，造成次级高压下降，点火困难。

蓄电池电压下降时，基于一样的理由，也应适当增大闭合角。

2.2.4爆震的控制

爆震是汽油机运行过程中非常有害的一种故障现象。

汽油机持续爆震，火花塞电极或活塞就可能产生过热、熔损、气缸磨损加剧等现象，导致发动机损坏，因此必须防止爆震的发生。

爆震与点火时刻存在着密切的关系。

点火时刻提前，燃烧的最大压力就高，因而容易产生爆震。

发动机发出的最大转矩的点火时刻（MBT）是在开始发生爆震点火时刻（爆震界限）的附近。

对于爆震控制点火系统，为了防止爆震的产生，其点火时刻的设定远离爆震界限，这样势必降低发动机效率，增加燃油消耗。

具有爆震控制功能的点火系统能使点火时刻离爆震界限只有一个较小的余量，这样既可控制爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。

这种控制是由爆震传感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机ECU，ECU根据此信号来调整点火提前角，爆震时，推迟点火，没有爆震时，则提前点火，以保证在任何工况下的点火提前角，都处于接近发生爆震的最佳角度。

要控制爆震，首先必须判断爆震是否发生。

把爆震传感器的输出信号进行滤波处理后并判别爆震是否发生的程序。

来自爆震传感器各种频率的电压信号，先经滤波电路，将爆震信号与其它振动信号分离，只允许特定围频率的爆震信号通过滤波电路，再将此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较，如大于爆震强度的基准值，表示已发生爆震，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理。

爆震强度的大小以超过基准值的次数来计量，其次数越多，则爆震强度越大；

次数越小，爆震强度越小。

因为爆震仅在混合气燃烧期间发生，所以为了避免干扰引起的误检测，只在“爆震判别围”进行处理，由微机完成爆震的控制。

当发动机发生爆震时，微机通过爆震传感器输入信号和比较电路确定发动机的爆震，并根据爆震强度输入信号，由微机控制点火提前角的大小。

在检测到发动机爆震时，微机立即把点火提前角逐渐减小，直至无爆震产生，随后，又逐渐地增大点火提前角，一直到发生爆震时，又恢复前述的反馈控制。

2.2瑞虎发动机电控燃油喷射系统

瑞虎发动机电控燃油喷射（EFI）系统，主要以多点喷射（MPI）为主，以ECU为控制中心，利用安装在发动机不同的部位上的各种传感器来检测发动机的各种工作参数。

根据这些参数选择ECU中设定的程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的混合气。

此外，电控燃油喷射系统通过ECU中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃油经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。

2.1.1.电控燃油喷射系统的组成

电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。

（1）空气供给系统

空气供给系统的作用是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。

空气经过空气过滤器过滤后，由空气流量传感器计量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。

在进气歧管，从喷油器喷出的燃油与空气混合后被吸入气缸燃烧。

在冷却水温较低时，为加快发动机暖机过程，设置了快怠速装置，由空气阀直接进入进气总管，可以通过怠速调整螺钉调节怠速转速，用空气阀控制快怠速转速，也可由ECU操纵怠速控制阀（ISC）控制怠速与快怠速。

（2）燃油供给系统

燃油供给系统的功能是向发动机精确提供所需要的燃油量。

燃油系统一般由油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器（有的汽车无）、燃油压力调节器、冷起动喷油器（有的汽车无）与供油总管等组成。

燃油由燃油泵从油箱中泵出，经过过滤器，除去杂质与水分后，再送至燃油脉动阻尼器，以减少其脉动。

这样具有一定压力的燃油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器。

喷油器根据ECU的喷油指令，开启喷油阀，将适量的燃油喷于进气门前，待进气行程时，再将燃油混合气吸入气缸中。

装在供油总管上的燃油压力调节器是用以调节系统油压的，目的在于保持油路的油压约高于进气管负压300KPa。

此外，为了改善发动机低温起动性能，瑞虎汽车在进气歧管上安装了一个冷起动喷油器，冷起动喷油器的喷油时间由热限时开关或者ECU控制。

（3）电子控制系统

电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。

该系统由传感器、ECU和执行器三部分组成。

传感器是信号转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等等，并将这些参数转换成计算机能够识别的电信号输入ECU。

检测发动机工况的传感器有：

水温传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆震传感器、空调开关等。

ECU是发动机控制系统的核心部件。

ECU的存储器中存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间，在接受了各种传感器传来的信号后，经过计算确定满足发动机运转状态的燃油喷射量和喷油时间。

ECU还可以对多种信息进行处理，实现EFI系统以外其他诸多方面的控制如点火控制、自诊断、故障备用程序起动、仪器显示等。

2.1.2.EFI系统的工作原理

该系统根据各种传感器输送来的信号，能有效控制混合气浓度，使发动机在各种工况下，空燃比达到最佳值，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。

该系统可分为开环和闭环两种控制。

闭环控制是在开环控制的基础上，在一定条件下，由计算机根据氧传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量，使混合气浓度保持在理想状态。

目前电子控制的混合气形成系统有电子反馈式化油器系统和电控汽油喷射系统两种，其中电控汽油喷射系统的性能显得更为优越，电控化油器式已趋于淘汰。

2.3瑞虎发动机正时控制系统

由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅需要千分之几秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不足、排气不净，造成功率下降。

因此，为了解决这一个问题，一般发动机都采用延长进、排气门的开启时间，增大气体的进出容量以改善进、排气门的工作状态，藉以提高发动机的性能。

这种延长气门开启时间的做法，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“重叠阶段”，可能会造成废气倒流。

这种现象在发动机的转速仅以1000r/min以下的怠速时最为明显，这将引发怠速工作不顺畅，振