电控发动机零部件故障检修工艺分析.docx

本科毕业设计说明书（论文）第 I 页 共 I页目 次1 绪论.11.1 电控发动机的发展过程.11.2 电控发动机的发展方向.22 电控发动机的组成和工作原理.32.1 电控发动机的组成.32.2 电控发动机的工作原理.43 发动机电子控制技术的基本内容.53.1 电控燃油喷射系统.53.2 电控点火系统.53.3 其他辅助控制系统.64 传感器的检修工艺分析.74.1 传感器的工作原理.74.2 其他传感器.94.3 传感器的检修.115 执行器的检修工艺分析.145.1 执行器的工作原理.145.2永磁转子步进电机式ISCV.155.3 执行器的检修.166 电子控制单元（ECU)的检修工艺分析.186.1 电子控制单元（ECU)的组成.186.2 电子控制单元（ECU)的工作原理.197 案例分析.19结论.22致谢.23参考文献 .24本科毕业设计说明书（论文）第 25 页 共 25页1 绪论在如今的高新技术机电一体化下，汽车的电子控制发电机应运而生，特别是在对控制发电机的系统提供了更好的解决办法，多个传感器、执行器以及电子控制元件共同组成了这个系统，所以在系统正常运行的时候，传感器会检测并发出各种信号，传输到控制元件，然后发出指令给执行器，以此来对汽车的进气、喷油和点火操作进行控制。但是一旦发生了故障，却很难准确的找到问题的所在，很多时候只是局部发生的故障，并不需要更换整个系统，在这样的生产情况下，为了避免出现因为局部故障而换整个系统的多余经济浪费，我们必须在深刻的理解电控发动机的机构原理的前提下，使用更科学和有效的方法和维修技巧，做出可执行和成本低的维修方案来进行一些补偿措施，来修复这部分的功能问题，从而来做到解决类似的局部故障。在电子信息技术飞速发展的大环境下，嵌入式系统、局域网和数据总线也随之更加深入的发展，汽车技术的发展自然而然进入了需要将汽车的电子控制系统进行集成的道路。通过一个多功能的集成控制系统来进行控制。应对这些需求，电控技术的研究和使用也更加广泛，该技术在提高发动机的动力性、增加燃油的经济性、降低排放的污染量等方面表现出色，是解决这个难题的不二人选。1.1电控发动机的发展过程随着电子技术的发展，汽车在电控方面会越来越发达。将来的发动机会加入更多的电器元件来监控发动机的运转提供更精确可靠的数据，也会在节能减排方面有更重大的突破，而且动力性会更加卓越。发动机也将会进行人机对话，更加人性化。如下的三个阶段概括了整个电控发动机的发展经过：第一阶段: 20 世纪60 年代中期到70年代中期这个阶段只是进行了一部分的技术改造，提升了汽车的部分性能和使用体验。第二阶段:20世纪70年代末期到90年代中期汽车安全、污染、节能这三个问题成为了阻碍汽车发展的绊脚石，同时这也是促使研发出出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电子点火系统这三个系统的助力。第三阶段: 20 世纪90年代中期至今电控技术进入了高速发展的时期，电控技术已经不再仅仅局限于对发动机的控制，更是让整个车都实现了汽车电子化，控制得更加全面和稳定。1.2电控发动机的发展方向如今的排放法规越发严格的环境刺激下，电子技术实现了飞跃的发展，从而带动了汽车的电控技术的发展，也使得这项新技术在现今的汽车工业中有着举足轻重的地位。在现在的汽车行业，汽油机电子控制还有很大的发展空间，该系统的研究和发展在以下几个方面还有很大的表现空间：1）控制器通过电子技术的长足发展，控制发动机的控制器变得越来越小的同时，还能提供更多的功能。与此同时，每个电控单元所需的硬件也越来越丰富，变得更加的高集成化，使得采集数据、进行计算和通讯所需的时间越来越短，就算是燃烧压力的瞬时变化我们都能实时的进行处理。对发动机的控制也不仅仅是停留在原先的单一控制，控制系统也越来越多样化，在控制发动机自身得同时，还能对车辆的其他运行系统进行控制，随着更高位数的微机的发展，车用微机也越来越先进，提供的功能也越来越强大，随之而来的是控制系统也会越来越全面。2）传感器传感器随着科学技术的发展，会变得越来越小巧，于此同时功能也会越来越强大，集成化的程度越来越高，也会越来越智能，在温度和压力出现变化时，需要自动进行补偿，在由于长时间使用造成性能衰竭时，需要自动恢复，为了简化控制的单元，同时需要拥有自诊断和自修复的功能，能够输出数字信号。在使用环境较为恶劣的情况下，也能正常工作，抗干扰能力是对传感器的硬性要求，这样的系统才能更加可靠。目前，新型传感器的研发也有了飞跃的进展。3）控制软件控制软件开发的依据是所采用的控制理论，假如要发展控制软件，就一定需要改变现有的控制理论，我们也都知道，早期的渐想控制理论使用的是开环控制，现在我们需要更多的使用闭环控制，将来我们还会使用越来越智能的神经网络来控制。未来的控制软件的发展方向主要表现在如下几个方面：1） 开发相对应的控制算法来控制新的变量；2） 针对开发出的控制算法，进行相应的仿真研究；3） 针对车外使用的专家诊断系统和车内使用的系统，在仿真后，测试实际的应用场景。发动机控制发展离不开电子控制的进步和推动，随着社会的发展，需求的变换，新的技术和材料的出现，都会推动电控系统向精度更高和集成化程度越高的方向发展。通过一个多功能的集成控制系统来进行控制。应对这些需求，电控技术的研究和使用也更加广泛，该技术在提高发动机的动力性、增加燃油的经济性、降低排放的污染量等方面表现出色，是解决这个难题的不二人选。如今的排放法规越发严格的环境刺激下，电子技术实现了飞跃的发展，从而带动了汽车的电控技术的发展，也使得这项新技术在现今的汽车工业中有着举足轻重的地位。2 电控发动机的组成和工作原理2.1电控发动机的构成各类传感器装置、电子控制单元（ECU）和执行器共同组成了发动机电子控制系统（如图2-1所示）。2-1 电子控制系统的基本构成在发动机的电子控制系统过程中，很有必要去严格掌握发动机每个时刻和各个位置的运行状态，这就需要使用大量的传感器来检测发动机的运行状态，从而知道进气温度、曲轴位置、车速、进气量等各种必要的信息。检测的同时将数据都输入到控制单元中。电控单元俗称电子控制器,是发动机控制系统的运算和存储数据的中心。存储器中储存着发动机在运行过程中会出现各种工况的最佳喷油持续时间，通过接受到的传感器和控制开关的输入信号，进行计算得出在这种运行状态下的发动机所需的燃油喷射量以及发动机工作时的喷油时间，还能实现对多种的信息进行同步处理，从而可以做到对本系统以外的其他系统进行有效的控制，例如：点火控制、怠速控制、废气再循环控制、车轮防抱死控制等。执行元件是接收电控单元的控制命令的执行机构，在ECU计算出结果后，通过输出控制指令来进行具体的控制动作，确保发动机在最好的工作状态，如点火提前角是由喷油脉宽来控制的等。2.2电控发动机的工作原理只要能满足控制燃油喷射式发动机的空然比和点火时刻这两个要求，就算是一个合格的发动机电子控制系统。与此同时，发动机电子控制系统还能提供很多的辅助功能。1） 传感器传感器作为一种检测发动机运行状态的装置，它不仅仅能够将正在运行的发动机的各项信息收集起来，比如各种电量参数、物理量和化学信号等，也能够将这些信号全部传给控制单元来作为判断和计算的依据。2） 电控单元(ECU)电控单元俗称电子控制器, 是发动机控制系统的运算和存储数据的中心。发动机出现各种工况的最佳喷油持续时间都存放在ECU 的存储器中，通过接受到的传感器和控制开关的输入信号，进行计算得出该情况下的发动机所需的燃油喷射量和喷油时间，当发动机开始工作时，我们需要检测出节气门开度、进人汽缸的空气量和发动机的转速这三个信号来计算出基本的喷油量，这时就用到了分别放置在节气门位置以及曲轴位置的这两个传感器，与此同时，为了对基本喷油量进行修改，从而得到准确的实际喷油量，我们还需要计算出辅助的喷油量，同样的需要使用传感器来采集信号，以此来计算。转速和转角信号是由曲轴传感器提供的，从而来得出最佳的喷油时刻和最佳点火时刻，并发出各种控制指令给各个执行器，从而达到控制喷油器和点火线圈的目的。当程序读取完，处在运行过程中时，随时能够接收到各种传感器传过来的各种信号，如果是数字信号，则直接通过缓冲器进入CPU进行计算，如果是模拟信号，则在经过A/D转换电路的转化后，变成数字信号，通过接口电路传入CPU。紧接着是把存储器中的最佳数据大区出来，然后与读取到的各个传感器的信息进行比较，通过逻辑运算和判断，来决定最后的指令信号。3） 执行器执行器作为一个执行者，当有控制指令从电控单元发出时，执行器进行指令接收和执行，并进行实际的操作。假如没有了这些执行器，就相当于我们出去植树没有携带铲子一样，缺少了执行器，就不能进行实际的操作，无异于是缺少了胳膊的人。执行元件是接收电控单元的控制命令的执行机构，在ECU计算出结果后，通过输出控制指令来进行具体的控制动作，确保发动机在最好的工作状态，如点火提前角是由喷油脉宽来控制的等。3 发动机电子控制技术的基本内容3.1电控燃油喷射系统为了满足发动机始终工作在最佳状态的要求，所以使用了电子喷油装置，既能保持工作状态，又能最大限度的节油和环保。电控燃油喷射系统(EFD）通过接受到的传感器和控制开关的输入信号，进行计算得出该情况下的发动机所需的燃油喷射量和喷油时间，同时我们需要将节气门开度、空气量和转速作为我们判断和计算的依据，在使用环境较为恶劣的情况下，也能正常工作，抗干扰能力是对传感器的硬性要求，这样的系统才能更加可靠。目前，新型传感器的研发也有了飞跃的进展。在各种传感器接收到这些参数后，再传入计算中心进行计算和判断，得出我们需要的结果，与此同时，为了对基本喷油量进行修改，从而得到准确的实际喷油量，我们还需要计算出辅助的喷油量，同样的需要使用传感器来采集信号，以此来计算。3.2电控点火系统电控点火系统（ESA)是在接收完各种传感器检测到的参数后，通过控制单元计算后，调节点火时刻，然后达到节约成本，保护环境的目的。只有满足了对点火提前角的控制要求，才能实现电控点火系统。在接收完各种传感器检测到的参数后，通过控制单元计算后，从而判断出当前发动机的运行状态，发送控制指令来使得发动机在任何工作状态下都能获得最适宜的混合气，实现发动机工作在最佳工作状态。3.3其他辅助控制系统1）怠速控制系统怠速控制（ISC）系统的出现是为了满足发动机在任何时候都能以最佳怠速运行状态下的要求，需要综合发电机的多种状态信号，以此来判断和计算，进而来控制发动机的进气量。2）排放控制系统发动机排放控制系统的出现是为了满足废气被进行有效的控制的要求，该系统也可以达到废气二次利用的要求，通过该系统能够有效的降低废气排放，保护环境。3）进气控制系统进气控制系统的出现是为了满足提升发动机的使用效率和动力性能的要求，我们需要依据发动机的运行状态的变化，来控制进气量。4）增压控制系统增压控制系统的出现时为了满足调节进气增压强度的幅度的要求，通过传感器检测出进气管的压力，从而判断和计算，发送控制指令给发动机的进气增压装置。5）失效保护系统失效保护系统主要是在出现不可知的故障时，控制系统会自动读取ECU中设定的参考值，并根据这些值来工作，不会使得发动机停止运转，造成不可预料的结果。6）应急备用系统应急备用系统的出现是为了防止控制中心出现不可知的故障，只要装备了了这个备用的控制系统，发动机将会被应急备用系统强制运转起来，发动机的基本功能运转不会受到该系统的影响，但是发动机的最佳运行状态不能被保证。除上述控制系统外，应用于发动机的电控系统还有冷却风扇控制、配气正时控制、发电机控制等功能。7） 自诊断与报警系统发动机的整个控制系统中，为了能够对控制系统的各个部分的运行状态进行监视，需要装配自诊断系统，当出现了故障信号时，故障指示灯会亮起，提示驾驶员有故障，与此同时，在存储器中会存储故障信息所对应的故障码，以便之后的维修。最后在进行维修时，维修人员可以通过特定的操作程序（或借助专用设备）调取故障码。故障排除后，需要通过特定的操作程序清除故障码，以免与新的故障信息混杂。4 传感器的检修工艺分析4.1 传感器的工作原理4.1.1空气流量传感器 我们常见的空气流量传感器分别采用了间接和直接两种检测方式，一般的压力型传感器是间接的来测量的，一般的空气流量型是直接来测量的，都是为了测量出进入其中空气量而设计的，他们的测量结果也相差不大，所以他们的使用范围和场景都差不多。在我们的日常生活中我们一般接触到的空气流量传感器可以分为以下4种：20世纪70年代较为流行的体积流量型的翼片式空气流量传感器；三菱和丰田汽车多使用的体积流量型的卡门涡旋式空气流量传感器；质量流量型的热丝式空气流量传感器（如图4-1所示）；20世纪80年代初开发研制，美国通用和日本五十铃公司的汽车上大多使用了如今广泛使用的质量流量型的热膜式空气流量传感器（如图4-2所示）。4-1 热丝式空气流量传感器结构图4-2 热膜式空气流量传感器结构图在日常生活中使用的电吹风机，热丝式与热膜式空气流量传感器是基于它的工作原理而研发出来的用来检测吸入空气质量的传感器。这两种传感器都使用了铂金属，铂金属在作为发热元件有着很大的优势，它的响应速度快，能灵敏的反应空气流量的变化，抗干扰能力较强，同时，他还有进气阻力小、无磨损部件等优点，由此可知，高档轿车使用的该种传感器是无可厚非的。4.1.2曲轴与凸轮轴位置传感器我们只要能够知道曲轴转动角和转速，就能计算和判断出最准确的点火和喷油时刻，于此同时，还需要知道点火的位置和停止的位置，在这样的要求下，我们研发出了曲轴与凸轮轴位置传感器。4.1.3节气门位置传感器节气门位置传感器的出现，解决了我们不能准确判断发动机的工作状态的问题，只要知道了运行状态，来进行控制指令的下达，触点开关式、可变电阻式、触点与可变电阻组合式这三种位置传感器在不同的应用场景下的使用范围也有很大的局限性，他们是通过发动机不同的运行状态控制喷油时间来区分的。线型输出型和开关输出型两类传感器再我们的生活中使用得最为广泛。4.1.4氧传感器氧传感器，就是一个排气用传感器（ Exhaust Gas Oxygen Sensor）它的出现是为了解决发动机不能得到适宜浓度的混合气的问题，只有在我们知道了处于排气中的氧离子的比重，才能知道输入的混合气的配比量，才能更好的控制喷油力度，控制单元根据出入的信号得出实际的喷油时间，从而保护了环境，节约了燃油。氧化锆（ZrO2）式（如图4-3所示）和氧化钛（TiO2）式（如图4-4所示）是汽车发动机燃油喷射系统采用的两种传感器类型。4-3 氧化锆式传感器结构图4-4 氧化钛式传感器结构图4.2 其他传感器4.2.1翼片式空气流量传感器1）翼片式空气流量传感器翼片式空气流量传感器（AFS）作为一种机械式的传感器，拥有常见的结构简单和高可靠性的优点的同时，还在基于力矩平衡原理和电位器原理的基础上研制而成，翼片式空气流量传感器的结构（如图4-5所示），其主要由检测部件、电位计、调整部件、接线插座和进气温度传感器五部分组成。 4-5 翼片式空气流量传感器的结构2）翼片式空气流量传感器的工作原理只有在传感器的主空气道里进入了一定量的空气，并且在这些空气量和弹簧产生的弹力的同时作用下，传感器翼片随之动作。当增大空气流量时，气流压力随之增大，偏转角度a随之增大，同轴的翼片和滑臂转动，测量可知 “Vc与“Vs”之间的电阻值减小，同时输出的信号电压Us降低；当减小空气流量时，气流压力随之减小，偏转角度a随之减小，同轴的翼片和滑臂转动，测量可知“Vc与“Vs”之间的电阻值增大，同时输出的信号电压Us升高,（如图4-6所示）。 4-6 翼片式空气流量传感器的工作原理图4.2.2进气歧管压力传感器当发动机的负荷发生变化时，我们就可以知道发动机中所有的进气量以及其中的绝对压力值。在使用环境较为恶劣的情况下，也能正常工作，抗干扰能力是对传感器的硬性要求，这样的系统才能更加可靠。目前，新型传感器的研发也有了飞跃的进展。电容式进气歧管压力传感器是利用了传感器的电容效应原理，通过这个来计算进气歧管绝对压力。压力转换元件由可产生电容效应的厚膜电极构成，电极被附在氧化铝膜片上。当发动机进气歧管绝对压力变化时，可使氧化铝膜片产生变形，导致传感器电极的电容产生相应变化，引起与其相关的振荡电路的振荡频率发生相应变化。ECU则根据传感器输出信号的频率感知进气歧管的绝对压力。其信号频率和进气歧管绝对压力值成正比，该频率在80120Hz变化。4.3 传感器的检修4.3.1 空气流量传感器的检修1）检查传感器的电源电压在检测之前，需要给传感器断电，然后闭合开关，用万用表测出传感器电源端子与搭铁端子之间的电压，于此同时，测出线束插头上电源端子与发动机缸体之间的电压。假如测出的电压为零，说明问题出在燃油泵继电器触点或者电源线路上。我们在进行检修之前，要确保点火开关的断开，同时给传感器断电，在万用表检测电阻之后，与规定值进行比较，不符合就进行更换。2）检查传感器的信号电压在检测之前，需要给传感器断电，然后在蓄电池正负极与传感器电源端子和搭铁端子连接之后，测量出信号输出端的电压；与此同时，在我们向入口吹气时，电压会升高。3）就车检查传感器的自洁功能在空气流量传感器的正常运行的前提下，然后启动发动机，并调节运行到转速2500/mn以上，然后让发动机处于怠速运行状态。在关闭点火开关的同时，观察热丝能否在发动机熄火5s后红热并持续1s时间。4.3.2 曲轴与凸轮轴位置传感器的检修1）感应式传感器的检测方法（1）检测传感器线圈电阻值在测量之前，我们需要知道各个端子之间是有规定的电阻值的，如果我们在断完电，并且测完后，结果与我们的固定值不同，我就要更换传感器，一面出现烧坏的情况。（2）检测传感器磁路气隙使用正确的测量工具即非导磁厚薄规来测量信号转子和传感线圈磁头之间的气隙，规定的标准要求是气隙应为0.20.4mm。如果测量结果不满足0.20.4mm的标准要求，则需要更换传感器。2) 霍尔传感器的检测首先，我们需要知道一旦霍尔传感器出现了故障，并不会影响发动机的正常运行，同时，我们还能够反复启动，但是传感器的爆震调节已经停止了。其实只要是霍尔传感器出现了故障，控制中心就能立刻的接收到故障代码，我们在查找故障代码后就能将问题确定到霍尔传感器这里，并进行更进一步的维修和更换。（1）检测霍尔传感器电源电压在检测之前，需要关闭点火开关，然后将蓄电池正负极与传感器电源端子和搭铁端子连接，测出电压。打开点火开关，用万用表测量，如果电压为零，说明问题出在线束或者控制单元ECU上。最后关闭点火开关，接下来需要判断是否时导线的短路或者断路问题。（2）检测线束导线有无断路和短路故障：首先断开点火开关，给控制中心断电。检查断路故障。通过万用表测量线束，如果阻值无穷大，说明问题出在线束上，进行更换或修理。检査短路故障。通过万用表测量线束，如果不是阻值无穷大，说明线束短路，进行更换或修理。4.3.3 节气门位置传感器的检修1)电压检测我们在进行检测之前，要确保传感器能够正常工作，同时在点火开关打开后，用万用表进行测量，检测出来的电压应该是高电平或者低电平，而且在轴转动时，电压应该交替变化，由高到低或者由低到高。用万用表测量时，接触电阻应小于0.5，假如阻值较大，可知触点已接触不良，需要更换。2)电阻检测在用万用表测量电阻之前，需要断开点火开关，给控制器和传感器断电，测量端子之间的导线电阻，如果测量出的阻值无穷大，可知线束和缎子接触不良，需要修理。4.3.4 氧传感器的检修氧传感器检修的原理是通过测量出高低电平在10秒只能的转换次数来判断的，只要这个变化的频率是正常的，则氧传感器也就是正常的，反之，则需要维修和更换。通过使用万用表对加热电源电压和信号输出电压的测量来判断氧传感器的好坏。一旦传感器失效的话，就会出现测量出来的电压值与规定值不符的情况，就需要修理和更换。在用万用表测量电阻之前，需要断开点火开关，给控制器和传感器断电，测量端子之间的导线电阻，如果测量出的阻值无穷大，可知线束和缎子接触不良，需要修理。4.3.5 温度传感器的检修1）电源电压与信号电压的检测我们在进行检测之前，可以用万用表检测传感器的电源电压和信号电压。检测传感器电压时，给传感器断电，在传感器能够正常工作的前提下，同时在点火开关之后，用万用表测出来的电压，标准的电源电压应该在5V。在温度高的时候电压低，温度低的时候电压高，如果出现了电压偏差大的情况，就需要更换传感器。2）热敏电阻的检测在用万用表测量电阻之前，需要断开点火开关，给控制器和传感器断电，在不一样的温度下，我们能够测出传感器所带的电阻值，与一般的阻值进行比较，假如出现了较大偏差，则需要更换传感器。4.3.6 爆震传感器的检修我们在进行检修之前，要确保点火开关的断开，同时给传感器断电，在万用表检测电阻之后，与规定值进行比较，不符合就进行更换。5 执行器的检修工艺分析5.1 执行器的工作原理5.1.1电动燃油泵喷射系统均采用电动燃油泵可以为喷油器提供油压高于进气歧管压250300kPa的燃油。将燃油泵都是安装在燃油箱中是为了不发生气阻和漏油的现象，满足这样设计要求的电动燃油泵有滚柱式、叶片式、齿轮式、涡轮式和侧槽式5种。现在滚柱式和叶片式两种油泵是最常用的电动燃油泵。 1）滚柱式电动燃油泵的结构泵转子、泵体和滚柱是滚柱泵的重要组成部分。滚柱泵拥有较长的电枢轴，随着电枢轴一起转动的还有与之安装在一起的泵转子，在空腔中放置了滚柱，在泵壳内固定了泵体，泵体两边有进油和出油的口。为了可以使泵转子能够灵活转动，泵转子与泵体的径向和轴向有很小的间隙。2）叶片式电动燃油泵的结构叶片泵与滚珠式电动燃气泵使用了相同的原理和构造，唯一不同的地方是叶片泵的转子是一块圆形平板，有小槽遍布在平板上。泵油腔室是指叶片上的小槽与泵体之间的空间。5.1.2油压调节器1）油压调节器的功用与结构油压调节器的出现时为了满足保持系统油压和进气歧管压力之差恒定和有效缓冲供油和喷油是产生的压力波动的要求而研制出来的。弹簧、阀体、阀门和铝合金壳体是油压调节器的主要部分。油压调节器一般安装在油管上，位于油箱和压力调节器之间，现在大多都直接安装在总管或者燃油泵上。2) 油压调节器的原理与特性燃油通过油压调节器的进油口进入油腔，产生的压力作用在模片上，随着燃油的增多，压力升高，超过了调节器弹簧的弹力后，膜片会因压力作用向上拱起，从而使得调节阀打开，一部分燃油通过出油口回到油箱，燃油的压力就会降低，当压力降低到调节阀控制的范围，调节阀就会关闭，从而保持压力值的不变。发动机进气歧管的真空度被油压调节器上的一个真空管引入油压调节器的真空室中。因为进气歧管的压力始终低于大气的压力，所以当进气歧管的压力随着调节气门开度变化而变化时，进气压力将对调节器膜片产生吸力，供油系统的燃油压力将会改变。5.2 永磁转子步进电机式ISCV步进电机是一种利用同性相斥、异性查相吸原理而研制的由脉冲信号控制其转向方向和转角大小的电机。5.2.1ISCV的结构步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等共同组成了永磁转子步进电机式怠速阀。永磁转子式步进电机与其他电机不同的一点是使用了永磁转子，其功用是产生驱动力矩。螺旋机构由螺杆（又称为丝杠）和螺母组成，他的作用是将往复运动来替换原有的旋转运动，让他只能做沿轴的直线运动，不能做旋转运动。为了达到控制怠速阀开度以及怠速转速的目的，我们需要通过控制步进电机的转动方向和角度控制螺杆的移动方向和移动距离。5.2.2步进电机的步进原理步进电机的转子是一个具有N极和S极的永久磁铁，定子有两个独立的绕组，（如图5-1（a)所示）。当从B1到B向绕组输入一个电脉冲信号时，绕组产生一个磁场在磁力同性相斥、异性相吸的原理作用下，使转子S极在右、N极在左。5-1 永磁转子式步进电机的步进原理(a)原理图；(b)步进情况输入一个脉冲信号从B1到B，然后消失，在此之后，输入另一个脉冲信号从A到A1，再经过绕组，从而产生一个磁场，（如图5-1（b）中的所示）。在同性排斥、异性相吸原理作用下，转子就会沿逆时针方向转动90°，（如图5-1（b）中的所示）。 输入一个脉冲信号从A到A1，然后消失，在此之后，输入另一个脉冲信号从B到B1，再经过绕组，此时的转子会逆时针再转动90°，（如图5-1（b）中的所示）。输入一个脉冲信号从B到B1，然后消失，在此之后，输入另一个脉冲信号从A1到A，再经过绕组，此时的转子会逆时针再转动90°，（如图5-1（b）中的所示）。由此可知，如果我们依次向绕组输入4个脉冲信号按照B1-B、AA1、BB1、A1-A的顺序，电机就逆时针转一圈。将往复运动来替换原有的旋转运动，让他只能做沿轴的直线运动，不能做旋转运动。为了达到控制怠速阀开度以及怠速转速的目的。同理，如果我们按B1-B、A1-A、BB1、A-A1的顺序依次向绕组输入4个脉冲信号，电机就会顺时针转一圈。5.2.3步进电机的步进角当脉冲信号进入电机从而使得电机转动的角度，在经过理解后，我们就能知道这个角度就是步进电机的步进角。可以有效减小步进角的方法是增加转子磁极和定子绕组的数量。常用步进电机的步进角有30°、15°、11.25°、7.5°、3.75°2.5°、1.8°等。奥迪Audi200轿车用永磁转子式步进电机设有两个线圈，转子每转一圈需要步进24步每步进一步约4ms，步进角为15°，该步进电机的工作范围为0128步（大约转动5.3圈）。步进角越小，转角的控制精度就越高，所需的定子绕组的数量和控制脉冲的绕组数量越多。5.3执行器的检修5.3.1电动燃油泵的检修1）检修注意事项（1）不能干试旧油泵。由于使用的是旧油泵，在它的内部还会有残留的汽油，很容易在进行试验的过程中，在泵内出现电火花，从而引发爆炸，出现安全隐患。（2）也不能干试新油泵。新油泵的电机处于关闭的环境，进行干试试验时，会在电机上产生很大的热量，很容易就会烧坏电机，因此我们要确保将新油泵浸泡过汽油之后，我们才能进行实验。2）燃油泵的检修燃油泵的正常工作状态是，接通点火开关后，我们能听到燃油泵启动并工作2S的声音。我们在进行检修之前，要确保点火开关的断开，同时给传感器断电，在万用表检测电阻之后，与规定值进行比较，不符合就进行更换。由此我们可以知道，当出现点火之后，燃油泵不运转的情况时，我们需要检查燃油泵熔断器，如果熔断器完好，我们在检查继电器，将继电器的端子直接连接蓄电池，如果燃油泵运行，则需要更换继电器。系统油压与泵油量成正比；油泵电源电压与油泵转速成正比，与泵油量也成正比。如果油压高于标准值时，需要更换油压调节器；如果油压低于标准值时，油管是否弯折、油路或汽油滤清器是否堵塞是检查的重点。5.3.2油压调节器的检修供油系统的油压检查和供油系统密封性能和保压能力的检查是检修油压调节器的必不可少的两个步骤。为了满足供油系统在所有情况下都能供给足够燃油的要求，在各种运行状态下，供油系统的实际供油压力并不是固定值。在供油系统出现故障时，需要及时的检修或者更换。一般导致油压过高的原因是油压调节器损坏，需要更换新品，而导致油压过低的原因是油管出现了漏油现象。在油压正常情况下，每分钟滴油应不超过2滴。5.3.3喷油器的检修1）电磁喷油器电阻的检测喷油器电磁线圈的阻值可以用万用表来测量。在检测之前，给每个喷油器断电，然后测量电磁线圈的阻值，如果不符合规定且无穷大，可知电磁线圈断路了，需要更换喷油器。2）电磁喷油器电压的检测需要使用万用表检测喷油器电源电压，在检测之前，给每个喷油器断电，打开点火开关。然后测量电磁线圈的电压，如果不能满足高电平12V以上，低电平为零的要求，可知问题出现在电源电路上，需要检修继电器和熔断器。3）检测电磁喷油器的控制脉冲我们在进行检测之前，要确保每个喷油器都断电，同时在端子之间串接两个发光二极管，启动发动机时，正常状态下发光二极管应当闪烁。如果二极管不闪烁或者不发光，可知需要更换ECU。6 电子控制单元（ECU）的检修工艺分析电子控制器ECU（ Electronic Control unit）就是俗称的电子控制组件或电子控制单元，他的电子控制系统都是基于单片机来实现的，提供了强大的数学运算能力和逻辑判断能力。6.1 电子控制单元（ECU）的组成输入回路、单片微型计算机（单片机）和输出回路是一般的电子控制器的主要组成部分，同样的，汽车电子控制器也离不开这三部分。如我们所知，一般我们都将这三部分装在一起放在一个盒中，需要安装在一个不容易受到损害的地方。6.1.1输入回路输入回路的最主要的功能就是把从传感器那里传来的各种信号转化成单片机能识别的数字信号， A/D转换器和数字输入缓冲器两部分共同组成了一个输入回路。1） A/D转换器名称中的A是指的模拟的意思，D是指的数字的意思，由此可知，A/D转换器在转换模拟信号和数字信号这个领域扮演了很重要的角色。2） 缓冲器数字输入缓冲器的出现时为了满足让一些不能让单片机接收的信号变得可接收的要求而研发出来的，最后变成可接收的数字信号的地方。磁感应式传感器输出信号为正弦信号，单片机不能直接处理，必须经过缓冲器的波形变换电路转换成数字信号之后才能送入单片机；触点开关式传感器或继电器输出的数字信号含有干扰信号。此外，汽车上的控制开关较多，在电气系统工作过程中，当控制开关接通或断开，电器负载电流变化、电压变化或磁场变化时，都可能产生高频干扰信号。6.1.2单片机单片机内部具有丰富的寻址方式可以建立大量的传输协议；模拟指令方面信号与信号之间的叠加以及正常的转变。此外内含大量的寄存器和数据存储器让数据运算更丰富，能够适应多种指令执行的命令，我们也可通过嵌套来实现多种指令，编写源程序也得以方面实现。整个控制系统的重要组成部分是中央处理器，中央处理器就是整个单片机的大脑，能够通过逻辑计算和存储器来处理和保存数据，在接收到了很多的传感器的信号后，只要经过处理后，传达给执行器，就能达到控制整个系统的目的。单片机里面有大量初始化指令程序。这给未来编程解决方案提供了极大的方便，例如定时器等。6.1.3输出回路输出回路作为一个快递员，在单片机和执行器之间进行通信，单片机发出一个指令，需要输出回路经过处理后，变成能够驱动执行器的电信号，也就是从单片机出来的弱电信号变成驱动执行器的强电信号。6.2电子控制单元（ECU）的工作原理在启动了发动机后，电子控制器ECU通电，处于运行状态，然后直接从存储器中读取一开始的运行程序和操作命令，传输到处理中心CPU，这些程序能够控制发动机有效的、快速的进行工作。当程序读取完，处在运行过程中时，随时能够接收到各种传感器传过来的各种信号，如果是数字信号，则直接通过缓冲器进入CPU进行计算，如果是模拟信号，则在经过A/D转换电路的转化后，变成数字信号，通过接口电路传入CPU。紧接着是把存储器中的最佳数据大区出来，然后与读取到的各个传感器的信息进行比较，通过逻辑运算和判断，来决定最后的指令信号。在正常的工作状态下，单片机能够提供相当快的算力，这也就给发动机提供了精度很高的控制，每秒都会修正很多次，从而使得发动机运转得更加迅速。7 案例分析案例一1) 故障现象一辆1.8的福特福克斯怠速不稳。低速时抖动的更加厉害。据顾客介绍经常在城区跑动，很少跑高速。2) 故障原因(1)由于进气系统出现漏气问题，使混合气浓度出现变化；(2)在启动时喷油器出现漏油问题；(3)辅助空气阀出现故障；(4)调节怠速功能出错；(5)启动后喷油器的喷油不均匀；(6)气门的间隙不符合规定值；(7)点火系统出现问题。3) 故障诊断和排除用自诊断系统查询故障码，仪表盘上发动机故障灯无故障码输出，表明电控系统各传感器、电控单元部件无故障。我使用了IDS故障诊断仪进行检测，得知怠速控制阀出现问题，而在使用了万用表测量后，阻值却是正常的，由此我们可以大胆猜测，是因为无法精确控制怠速控制阀的进气量，才会使得混合气浓度出现变化，从而燃烧不充分，不能精确控制。出现这种情况的常见原因是：在节气门出现了较