汽车故障诊断技术教案发动机部分.docx

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汽车故障诊断技术教案发动机部分

《汽车检测与故障诊断

一体化教程》教案

主讲教师：

任广文

2015年5月5日

课题

项目一汽车故障诊断基础知识

教学课时

教学目的

知识目标

1、了解汽车故障的类型及特点。

2、了解汽车故障产生的根本原因及其规律。

3、掌握汽车故障的诊断原则和诊断方法。

4、认识常用检测诊断仪器和设备。

能力目标

1、能够识别汽车常见故障现象。

2、能够熟练运用故障诊断方法分析汽车故障。

3、能够认识和正确使用常用检测诊断仪器和设备。

教学重点

汽车故障的诊断方法

教学难点

汽车故障的产生原因及规律

教学要求

熟练掌握汽车构造及技术使用等相关知识

教学方法

任务驱动与现场教学相结合。

教具

多媒体课件、相关教学视频、图片等

教师活动

教学内容

学生活动

提出问题

汽车在运行过程会有哪些常见故障？

如何诊断故障？

导入新课

通过提问形式引导学生展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

任务一汽车故障及其规律

一、汽车故障及特征

汽车故障指汽车部分或完全丧失工作能力的现象。

它包括汽车不能行驶，功能不正常或个别性能指标超出规定技术标准。

如发动机不能起动，动力不足等。

汽车的使用条件十分复杂，形成故障的因素也多种多样，要准确地判断汽车故障，必须首先了解其表现出来的不同的内在和外表的特征，并根据这些症状迅速找出故障部位和故障原因，并加以排除。

虽然汽车故障症状错综复杂，但根据实践经验归纳起来大致可分为以下几种表现形式，如表1-1所示。

二、汽车故障的分类

汽车故障的类型，根据不同的分类方式有多种，不同类型的故障，有不同的特点。

故障的类型和特点见表1-2所示。

三、汽车故障产生的原因

1、工作条件恶劣

2、设计制造缺陷

3、使用维修不当

4、燃料、润滑油选用不正确

5、管理方面的问题

四、汽车故障的变化规律

汽车故障变化规律是指汽车的故障率随汽车行驶里程的变化而变化的规律。

汽车故障变化规律曲线是汽车的故障率与汽车行驶里程的关系曲线，如图1-1所示，俗称浴盆曲线。

任务二汽车故障诊断原则及诊断方法

一、汽车故障诊断原则

“七分诊断、三分修理”是现代汽车维修的技术特征。

现代汽车的复杂性，使得故障诊断相对困难，掌握汽车故障诊断技术是汽车维修工程师的基本技能。

迅速查找并排除故障，要按照安全合理的顺序进行。

汽车故障诊断的基本原则：

一般应遵循先思后行、先易后难、由表及里、由简到繁的顺序，按系统、部位分段检查，逐步缩小范围的原则进行。

二、汽车故障诊断方法

（一）人工经验诊断方法

人工经验诊断法主要是通过“问”“看”“听”“嗅”“摸”“试”等方法查找故障，具有操作简单、方便、维修成本低的特点。

（二）汽车故障的现代仪器设备诊断法

汽车故障的现代仪器设备诊断法，指在汽车不解体情况下，利用诊断仪器设备检测整车、总成和机构的运行数据、波形等，为分析、判断技术状况提供定量依据，最终确定汽车故障的原因和部位的诊断方法。

（三）汽车故障的自诊断

（四）汽车疑难故障诊断的模拟试验法

模拟故障试验法适用于振动、高温和渗水（受潮）等引起的难以再现的间歇性故障的诊断。

具体有振动法、加热法、加湿法、电器接通法和道路试验法。

任务三常用检测诊断设备的认识

一、发动机常用检测诊断设备

二、汽车底盘常用检测诊断设备

三、电控系统常用检测诊断设备

通过本节课的学习，你对汽车故障有多少了解？

现代汽车故障的诊断方法如何？

通过学生的交流讨论，观察实物现场演示了解认识汽车故障现象。

认真观察

引发思考

认真听讲

仔细领会

通过观察加深理解

课题

项目二汽油发动机电控系统常见传感器的故障诊断

教学课时

教学目的

知识目标

1、了解电控发动机常见传感器的作用、类型，安装位置。

2、正确使用汽车电路图。

3、理解电控发动机故障的诊断原则及检测维修注意事项。

4、掌握发动机电控系统常见传感器的故障现象与检测方法。

能力目标

1、根据汽车故障诊断原理分析故障。

2、学会用故障模拟技术诊断发动机故障。

3、熟练使用汽车故障诊断仪与示波器。

4、能够正确检测和分析发动机电控系统常见传感器的故障。

教学重点

汽车常见传感器的检测方法

教学难点

汽车常见传感器的故障分析

教学要求

熟练掌握汽车电子控制系统及各主要元件的结构原理等相关知识

教学方法

任务驱动与现场教学相结合。

教具

多媒体课件、相关教学视频、图片、实物等

教师活动

教学内容

学生活动

提出问题

发动机转速传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解发动机转速传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

凸轮轴位置传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解发动机凸轮轴位置传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

空气流量传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解空气流量传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

进气歧绝对压力传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解进气歧管绝对压力传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

节气门位置传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解节气门位置传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

电子节气门控制系统出现故障有何现象？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解电子节气门控制系统的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

冷却液温度传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解冷却液温度传感器的故障现象，展开

讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

进气温度传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解进气温度传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

爆燃传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解爆燃传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

提出问题

氧传感器出现故障对发动机有何影响？

导入新课

通过提问和现场操作演示引导学生了解氧传感器的故障现象，展开讨论。

探究新知

深化目标

实物展示视频并进行现场操作演示，仔细讲授

课程小结

布置作业

任务一发动机转速传感器的故障诊断

1、作用及类型

发动机转速传感器又称为曲轴位置传感器（CKP），用于检测曲轴位置和发动机转速，提供给发动机ECU，作为点火时刻、喷油时刻和喷油量的主控信号。

2、安装位置

如图2-1所示，发动机转速传感器一般安装在发动机左侧后端靠近飞轮处，传感器（G28）安装在气缸体上，信号转子位于曲轴后端。

3、结构及电路

发动机转速传感器（G28）由传感器头和信号转子组成，信号转子由58+2（缺两个齿）个齿组成，其组成及控制电路如图2-2所示。

4、故障现象

当发动机转速传感器出现故障，可能导致以下故障发生。

（1）发动机不能起动。

（2）发动机立即熄火。

（3）怠速不稳，加速无力。

5、检测

（1）检测传感器电阻值和线束的导通性

检测方法

如图2-3所示，按图中的操作方法检测传感器的电阻及线束。

检测标准

曲轴位置传感器的电阻及线束的检测标准见表2-1。

（2）信号电压

在发动机工作时，2和3号端子间应有交流电压信号，信号电压和频率随发动机转速的增大而增大。

（3）传感器磁头与信号转子间隙的检查

传感器磁头与信号转子之间的间隙一般为0.2～0.4mm，信号转子不应有损坏。

（4）信号波形检测

检测方法

按图2-4所示连接示波器，观察传感器的波形。

波形特点

如图2-5所示，曲轴位置传感器的波形最大峰值电压应接近，最小峰值电压也应接近，否则可能信号触发轮有故障，中间缺两个波形为一缸上止点位置。

正常波形

如图2-6所示，发动机工作时，信号电压最大可达到3V。

故障波形

如图2-7所示为磁感应式曲轴位置传感器的两种故障波形，图a所示故障波形为齿槽中填有异物造成的，图b所示故障波形是传感器触发叶轮安装不当造成的。

（5）相关故障码00513、00543。

【案例分析】

发动机转速传感器的故障现象及检测方法？

任务二凸轮轴位置传感器的故障诊断

1、作用及类型

凸轮轴位置传感器用于检测凸轮轴位置，将凸轮轴位置信号提供给ECU，ECU根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器共同确定第一缸活塞上止点位置，以控制点火时刻和喷油时刻。

2、安装位置

如图2-8所示，凸轮轴位置传感器（G40）一般位于气缸盖前端，凸轮轴正时齿轮之后。

3、结构及电路

凸轮轴位置传感器（G40）由传感器头和触发叶轮组成，控制电路如图2-9所示。

4、故障现象

凸轮轴位置传感器有故障可能导致发动机出现以下现象：

（1）影响喷油时刻，延长喷油时间。

（2）失去爆燃控制，点火提前角减小。

（3）发动机耗油量增加，加速不良，动力不足等。

5、检测

（1）检测供电电压及线束导通性

（2）检测信号波形

检测方法

标准波形

故障波形

如果波形在0V电压处显示一条直线，检查电源电压和传感器参考电压及线路的导通性。

如果波形在传感器电源电压处显示一条直线，则应检查传感器接地是否良好，如果传感器的电源和接地良好，则很可能是传感器损坏。

（3）相关故障码00515。

（4）相关数据流

数据块：

01，怠速时发动机点火提前角：

12°±4.5°。

【案例分析】

发动机凸轮轴位置传感器故障对发动机有何影响？

如何检测？

任务三空气流量传感器的故障诊断

1、作用及类型

空气流量传感器用于检测进入气缸的空气流量，将空气流量信号送给发动机ECU，作为控制点火时刻和喷油量的主控信号。

2、安装位置

如图2-11所示，空气流量传感器（G70）位于空气滤清器和节气门体之间的进气管上。

3、结构与控制电路

热膜式空气流量传感器（G70）主要由热膜电阻、温度补偿电阻及控制电路组成，电路如图2-12所示。

4、故障现象

（1）不能精确控制空燃比，可能导致混合气过浓。

（2）不能精确控制点火时刻，点火提前角减小，导致发动机运转无力。

（3）ECU将根据G28、G72、G69信号计算一个替代值。

5、检测

（1）检测供电电压、信号电压

空气流量传感器的供电电压与信号的检测方法及检测标准见表2-3。

（2）检测线束的导通性

空气流量传感器线束的检测方法及检测标准见表2-4。

（3）相关故障码00553

（4）相关数据流

【案例分析】

空气流量传感器的故障现象及检测方法？

任务四进气歧管绝对压力传感器的故障诊断

1、作用及类型

进气歧管绝对压力传感器用于检测进气歧管的空气压力，把进气歧管空气压力信号送给发动机ECU，作为ECU控制喷油量的主控信号或修正信号。

2、安装位置

如图2-13所示，进气歧管绝对压力传感器（MAP）一般安装在发动机舱内，通过一个真空软管与进气歧管相连。

3、结构与控制电路

4、故障及现象

进气歧管绝对压力传感器出现故障，将导致发动机动力不足，怠速不稳，加速迟缓和耗油量增大的故障现象，并且有时会有黑烟冒出。

5、检测

（1）真空管密封性的检测

可用手动真空泵检测真空软管的密封性，不应有漏气现象。

（2）检测线束的导通性

（3）供电电压及信号电压的检测，检测方法如图2-15所示。

（4）相关故障码P0105

【案例分析】

进气歧管绝对压力传感器的故障现象及检测方法？

任务五节气门位置传感器（TPS）的故障诊断

1、作用及类型

节气门位置传感器用于检测节气门开度和开启速率，把节气门开度信号送给发动机ECU，作为点火时刻和喷油量的修正信号及怠速控制信号，还可以用作空气流量传感器的替代信号。

2、安装位置

如图2-17所示，节气门位置传感器安装在节气门体上，由节气门轴驱动。

3、结构及控制电路

（1）丰田轿车的综合式节气门位置传感器，如图2-18所示

（2）桑塔纳AJR发动机的节气门位置传感器（J338），如图2-19所示。

4、故障现象

故障报警灯点亮，发动机无怠速，怠速不稳，怠速偏高，加速不良等。

5、检测

以桑塔纳AJR发动机节气门位置传感器为例。

（1）电压信号及线束的导通性检测

桑塔纳AJR发动机节气门位置传感器的检测方法及检测标准见表2-6。

（2）相关故障码00518

（3）数据流

数据块01：

怠速时，0°～5°；加速踏板开全时，80°～90°。

【案例分析】

节气门位置传感器的故障现象？

如何检测节气门位置传感器？

任务六电子节气门控制系统（EPC）的故障诊断

1、作用及类型

发动机ECU根据加速踏板位置传感器信号及其他相关传感器信号，计算出最佳电子节气门开度，向电子节气门发出指令，以控制节气门开度。

2、安装位置

如图2-20所示，加速踏板位置传感器在加速踏板上部；如图2-21所示，电子节气门总成在发动机进气管上。

3、结构及控制电路

（1）帕萨特B5发动机的加速踏板位置传感器（电位计式）结构及接线端子如图2-22所示，电子节气门（电位计式）位置传感器的结构及接线端子如图2-23所示。

（2）帕萨特B5发动机的电子节气门系统控制电路如图2-24所示。

（3）丰田卡罗拉发动机的加速踏板位置传感器（霍尔式）结构及接线端子如图2-25所示，电子节气门（霍尔式）位置传感器的结构及接线端子如图2-26所示。

（4）丰田卡罗拉发动机的电子节气门系统控制电路如图2-27所示。

4、故障现象

（1）加速踏板位置传感器

当一个加速踏板传感器出现故障时，故障报警灯（EPC）点亮，发动机加速缓慢，巡航等功能关闭。

当两个加速踏板位置传感器都出现故障时，发动机进入失效保护状态，发动机大约在1500r/min转速下运转，不能加速行驶。

（2）电子节气门位置传感器

故障报警灯（EPC）点亮。

电位计式：

损坏一个，发动机加速不良，巡航等功能关闭；损坏两个，失效保护，发动机保持1500r/min运转，不能加速。

霍尔式：

失效保护，车辆保持最小车速行驶。

（3）控制电机

失效保护，节气门保持6°（16%）的开度。

5、检测

（1）帕萨特B5发动机电子节气门控制系统

①加速踏板位置传感器（电位计式）的检测，检测标准见表2-7。

②电子节气门位置传感器（电位计式）的检测，检测标准见表2-8。

③控制电机G186的检测，检测标准见表2-9。

④检测ECU控制信号波形

示波器正极接J338端子5，负极接端子3，起动发动机，观察示波器波形。

标准波形如图2-28所示。

⑤相关故障码P0121、P0122、P0123、P0221、P0222、P0223等。

⑥数据流062组，标准值见表2-10。

（2）丰田卡罗拉发动机电子节气门控制系统

①丰田卡罗拉发动机加速踏板位置传感器的检测，检测标准见表2-11。

②丰田卡罗拉发动机电子节气门位置传感器的检测，检测标准见表2-12。

③控制电机及ECU控制信号的检测与帕萨特基本相同。

④相关故障码P0121、P0122、P0123、P0221、P0222、P0223等。

⑤数据流（点火开关ON，不起动发动机），见表2-13。

【案例分析】

电子节气门控制系统的故障现象有何现象？

如何诊断？

任务七冷却液温度传感器的故障诊断

1、作用与类型

冷却液温度传感器用于检测冷却液温度，把冷却液温度信号送给发动机ECU，用于发动机起动时喷油量的控制和发动机起动后喷油量和点火时刻的修正信号。

2、安装位置

如图2-29所示，一般情况下冷却液温度传感器安装在发动机的出水管上，如桑塔纳AJR发动机。

有的发动机安装两个冷却液温度传感器，一个在发动机上，一个在散热器上，由ECU通过电子节温器调节发动机的工作温度，如GLOF的CFBA发动机。

3、结构与控制电路

冷却液温度传感器一般是负温度系数热敏电阻。

它有单线和双线两种，单线的，外壳接地。

桑塔纳AJR发动机的冷却液温度传感器控制电路如图2-30所示。

4、故障现象

G62无输出信号或输出信号不准确，影响点火时刻和喷油量的控制精度，造成发动机冷起动困难、油耗增加、怠速不稳、排放增加等故障。

5、检测

（1）冷却温度传感器电阻的检测

把冷却液温度传感器放在烧杯里加热，同时检测不同温度时对应的电阻值，检测结果应符合表2-14。

（2）参考电压的检测

桑塔纳AJR发动机冷却温度传感器的参考电压及信号的检测方法及检测标准见表2-15。

（3）相关故障码00522

（4）相关数据流

数据块：

03，怠速值80～105℃。

出现断路故障时，显示-46℃，发动机正常工作时，以80℃作为替代信号。

【案例分析】

冷却液温度传感器故障现象及检测方法？

任务八进气温度传感器的故障诊断

1、作用与类型

进气温度传感器用于检测进气温度，把进气温度信号送给发动机ECU，作为喷油量和点火时刻的修正信号。

2、安装位置

如图2-31所示，进气温度传感器一般安装在空气滤清器、进气管或空气流量计里。

3、结构与控制电路

如图2-32所示，进气温度传感器的控制电路与冷却液温度传感器相同。

4、故障现象

G72阻值偏差过大，无输出信号或输出信号不准确，将影响点火时刻和喷油量的控制精度，造成发动机冷起动困难、油耗增加、怠速不稳、排放增加等。

5、检测

（1）进气温度传感器电阻的检测

检测电阻时，把进气温度传感器放在烧杯里加热，同时检测温度和对应电阻值，检测结果应符合表2-16。

（2）参考电压的检测

AJR发动机进气温度传感器的检测方法及检测标准见表2-17所示。

（3）相关故障码00527

（4）相关数据流

数据块：

03，怠速时信号随环境温度变化，当出现断路故障时，显示-46℃，发动机正常工作时，以19.5℃作为替代信号。

【案例分析】

进气温度传感器的故障现象及检测方法？

任务九爆燃传感器的故障诊断

1、作用与类型

爆燃传感器用于检测发动机爆震信号，将发动机爆震信号送给ECU，作为点火时刻闭环控制的主控信号。

2、安装位置

如图2-33所示，一般安装在气缸体侧面上部，也有安装在火花塞垫圈处的。

3、结构与控制电路

如图2-34所示，G61/G66主要由底座、压电元件、配重和壳体构成。

控制电路如图2-35所示。

4、故障现象

扭紧力矩过大或过小，线路短路、断路等，可能导致信号不稳或无信号，发动机失去闭环控制，延迟点火时刻，发动机动力不足。

5、检测

（1）检测传感器电阻值及线路的导通性，标准见表2-18。

（2）检测信号电压

连接故障诊断仪，读取数据流，进入16组块，改变节气门开度。

标准值：

各缸电压信号为0.3～1.4V，高速时可达5.1V。

（3）检测信号波形

按图2-36所示连接爆燃传感器与示波器，检测发动机怠速、急加速时传感器信号波形，也可以敲击缸体模拟爆震燃烧，检测信号波形，判断爆燃传感器技术状况。

（4）相关故障码00524、00527

（5）相关数据流

数据块：

16，怠速时，点火提前角12°±4.5°，信号电压0.3～1.4V。

【案例分析】

爆燃传感器的故障现象及检测方法？

任务十氧传感器的故障诊断

1、作用与类型

氧传感器用于检测发动机工作时排气管中氧的浓度，将排气管中氧浓度信号送给发动机ECU，作为发动机喷油量的调节信号，以实现空燃比的闭环控制。

有的发动机在三元催化转换器前后各装1个氧传感器，前氧传感器用于检测空燃比，后氧传感器用于检测三元催化转换器的性能。

2、安装位置

氧传感器安装在排气管上，在装有三元催化转换器的汽车上，有的在三元催化转换器前后各有一个氧传感器。

3、控制电路

图2-40是桑塔纳AJR发动机氧传感器（G39）控制电路。

图2-41是宝来轿车BAE发动机的氧传感器（G39和G130）控制电路。

4、故障现象

加热电阻断路、传感器无信号、信号电压过低或频率过低，导致不能精确控制空燃比，混合气变浓，排放超标等。

5、普通氧传感器检测

以桑塔纳AJR发动机氧传感器为例。

（1）检测加热线圈的供电电压和电阻，检测条件和标准见表2-19。

（2）检测线束的导通性，见表2-20。

（3）检测氧传感器信号电压和频率

（4）检测信号波形

如图2-42所示，示波器正极接信号端子3，负极接地，起动发动机，温度达到80℃以上时，观察氧传感器波形。

可以模拟浓混合气（急加速）和稀混合气（拔下真空管），观察波形变化。

标准波形，如图2-43所示。

故障波形，如图2-44所示。

（5）相关故障码0052500635

（6）相关数据流

数据块：

06，数据值，混合气λ控制值-10%～+10%。

6、空燃比传感器（宽域氧传感器）的检测

以宝来轿车BAE发动机的空燃比传感器为例。

（1）检测加热线圈（Z19）的供电电压和电阻，检测条件和标准见表2-21。

（2）检测线束的导通性，见表2-22。

（3）检测空燃比传感器信号

用故障诊断仪读取空燃比传感器数据流。

其信号电压范围为1.0～2.0V，在1.5V上下跳动，电压值大于1.5V时表示混合气过稀；电压值小于1.5V时,表示混合气过浓；当电压值为0V、1.5V、4.9V的恒定值时,表明氧传感器本身或其线路有故障。

（4）相关故障码16514、16515、16516、16518、16519（大众）

7、氧传感器外观颜色的检查

【案例分析】

氧传感器的故障现象及检测方法？

通过学生的交流讨论，观察实物现场演示了解认识发动机转速传感器故障现象及检测方法。

认真观察

引发思考

认真听讲

仔细领会

通过观察加深理解

现场操作熟悉操作方法及相关技术参数

课题

项目三汽油发动机燃油供给系统的故障诊断

教学课时

教学目的

知识目标

1、了解汽油发动机燃油供给系统的基本组成及各部件位置