广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与检修.pdf
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1、题目:题目:安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院毕业论文与检修系系部部汽车工程系专专 业业 名名 称称汽车检测与维修技术班班级级汽检3091姓姓名名丰安帮学学号号 1602093002指指 导导 教教 师师王治平广本雅阁发动机电控系统故障的诊断2011-20122012 学年第一学期学年第一学期2广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与检修摘摘要要随着汽车电子技术的日趋发展和完善,汽车发动机电控技术已达到相当高的水平,这使得汽车维修行业及维修人员面临一次新的技术挑战。发动机作为汽车的核心部件,对汽车的整体性能有着重要的影响。本文对广本雅阁发动机电控系统的组成及工作原理进行了介绍与分析,并对发动机
2、的诊断方法做出了总结。对常见的故障诊断与排除进行了归纳,通过二个案例的详细分析总结出对发动机寻找故障的技巧和排除方法。关键词:发动机;故障;排除目目 录录I1 1 前言前言.3 32 2 广本雅阁发动机电控系统的概述广本雅阁发动机电控系统的概述.2 22.1 广本雅阁发动机电控系统的优点及工作原理.32.2 广本雅阁发动机电控燃油供给系统.52.3 燃油供给控制.52.4 广本雅阁发动机点火系统.62.5 广本雅阁发动机空气供给系统.82.6 广本雅阁 F22B4 发动机怠机怠速控制.92.7VTEC 系统结构原理.103 3 广本雅阁发动机故障诊断方法及流程.133.1 发动机故障诊断方法.
3、133.2 广本雅阁发动机怠速不稳的诊断流程.143.3 广本雅阁发动机无法启动的诊断流程.164 4 广本雅阁发动机故障的案例广本雅阁发动机故障的案例.184.1 故障案例一 广本雅阁 2.2EXI 型怠速不稳.184.2 故障案例二 广本雅阁中高速加速不良.19结论结论.21致谢致谢.22参考文献参考文献.23II31 1 前言前言改革开放以来,汽车工业作为我国国民经济发展的支柱产业,进入了一个蓬勃发展的时期。一方面经过引进技术、消化吸收国外的先进技术,另一方面探索以市场为导向发展生产的道路,得到了健康的成长。汽车工业的发展已经走入了居民家庭。现代汽车的技术水平不断提高,特别是电子技术的应
4、用,使汽车的结构性能发生了根本性变化,新的结构原理和装置相续涌现,发动机电控系统故障的诊断与检修问题也接踵出现,对汽车的使用及维修人员提出了新的更高的要求。经济的发展使汽车已经普及了,发动机的维修也越来越多,为了提高维修质量和效率,就应懂得发动机维修的基本方法和原理。作为现代的维修人员必须精通发动机电控系统。因此,我们要全面透彻的了解电控发动机各组成部分的工作原理,掌握其各项功能与作用,根据具体的故障现象结合相关的技术知识、经验,制定出切实可行而又经济的维修方案,已达到排除故障的目的。我在此对广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与排除做个全面的总结。342 2 广本雅阁发动机电控系统的概述广本雅阁
5、发动机电控系统的概述广州本田雅阁轿车发动机的电子控制燃油喷射系统又称作程式控制燃油系统。其结构如图2-1所示。该系统主要包括发动机微机(Electronic control manage,以下简称ECM)、进气系统、燃油喷射控制系统(PGM-FI)、燃油供给系统、发动机排放控制系统、可变配气相位正时及气门升程电子控制系统(VTEC)、发动机支座控制系统以及自诊断系统。图图 2 2-1 1 广州本田雅阁轿车电子控制燃油喷射系统结构图广州本田雅阁轿车电子控制燃油喷射系统结构图1-氧传感器2-爆震传感器3-发动机冷却液温度传感器4-EGR阀及升程传感器5-燃油箱6-燃油蒸发排放控制双通阀7-燃油蒸发
6、排放控制阀8-燃油压力调节器9-燃油泵10-燃油滤清器11-喷油器12-燃油脉冲缓冲器13-EGR阀及升程传感器14-发动机支架控制电磁阀15-进气管绝对压力传感器16-节气门体17-空气滤清器18-共腔19-怠速空气控制阀20-燃油蒸发排放控制电磁阀21-燃油蒸发排放控制膜片阀22-活性炭罐23-进气温度传感器24-三元催化反器25-曲轴转角传器26-上止点传感器发动机工作时,ECM根据发动机转速和进气管绝对压力传感器的信号得到基本的喷油时间和基本的点火时间,然后再根据发动机冷却液温度传感器及其它反映发动机状态的传感器信号,对基本的喷油时间和基本的点火时间进行修正,以使发动机在各种工况和状态
7、下都是最佳喷油量和最佳点火时刻。当发动机传感器或其电路发生故障而其信号不正常时,ECM将该传感器信号设定为一个预定值,使发动机能够继续运转,同时,自诊断系统使故障指示灯亮起并以故障代码45的形式将故障信息存储在发动机ECM的存储器中。2.12.1发动机总体结构发动机总体结构2.12.1 广本雅阁发动机电控系统的优点及工作原理广本雅阁发动机电控系统的优点及工作原理广本雅阁发动机电控燃油喷射(EFI)系统能根据汽车运行工况的变化实现混合气浓度的(即空燃比)的高精度控制。提高了发动机的动力性、燃油经济性和降低了排放污染,比化油器式汽油机供给系统和K 型、KE 型汽油喷射系统有明显的优越性。因为电子控
8、制的灵活性和电脑强有力的综合处理能力,使电控系统能够根据发动机运行工况和运行环境的变化,如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔高度和燃油品质等,实现最佳空燃比控制及最佳点火提前角控制,以优化发动机各种运行工况,从而取得良好的燃油经56济性和排气净化等效果。早在广本轿车装用电控汽油喷射系统后,发动机排量不变,与原装化油器式发动机相比,排放污染物减少了 50%以上,最大转矩提高了7%,最大功率提高9%,加速时间缩短20%,等速百公里油耗也略有下降,广本发动机及整车结构如图 2-2 所示。图图 2 2-2 2 发动机及整车结构发动机及整车结构普通的发动机在制造出来后,配气相
9、位和气门升程就固定不变了,无法适应不同转速下发动机对进排气的需求以满足不同工况的动力性。因此,传统的发动机设计人员在考虑凸轮轴型线时都采用折中方案,既要照顾高速也要考虑低速。但是这种综合考虑的设计方案在某种程度上限制了发动机的性能,已远远不能满足现在车用发动机的要求。因此,人们希望能够有这样一种发动机,其凸轮型线能够适应任何转速,不论在高速还是低速都能得到最佳的配气相位。于是,可变配气相位控制机构应运而生。在可变配气相位控制机构中比较有代表性的便是本田公司的 VTEC 系统。但是 VTEC 系统已经有二十余年的历史,面对日益严格的排放及动力性能要求,已有一点“力不从心”的感觉。例如 VTEC
10、系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段,它们之间的转换不够平滑,在 VTEC 系统67启动前后发动机的表现截然不同,连发出的声音也不一样。为了改善 VTEC 系统的性能,近年本田推出了 i-VTEC 系统。由于 i-VTEC 系统中 VTC 机构的导入,使得发动机的配气相位能够柔性地与发动机的负荷相匹配,在发动机的任何工况下,都能找到最佳的配气相位,以最佳的气门重叠角,实现中、低速时低油耗、低排放,高速时高功率、大扭矩,这就像按照人类大脑的要求那样进行控制,因此被形象地称之为“智能化”VTEC。雅阁搭载的是本田公司全面面向二十一世纪而开发的 i 系列中的 i-VTEC
11、发动机,其目的是为了更好的提高发动机燃油效率、降低排放,同时又保证有足够的动力输出以满足驾驶乐趣的需要。电控系统工作原理:如图2-3所示,广本雅阁发动机电控系统是由四个子系统组成:空气供给系统、燃油供给系统、排气系统和控制系统。该系统利用各种传感器检测发动机的各种状态,经电脑的判断、计算,使发动机在不同工况下,均能获得合适浓度的可燃混合气并按需要输送到各缸燃烧室内进行燃烧、作功。最后,系统还将废气排出。电子控制喷油系统是通过进气歧管绝对压力传感器节气门位置传感器来检测发动机进气量,电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间,使发动机获得该工况下运行所需的最佳可
12、燃混合气浓度。控制系统燃 供 油给系统汽油发动机燃烧进气系统空气混合混合气图图 2-32-3 电控系统原理图电控系统原理图排气系统废气782.22.2 广本雅阁发动机电控燃油供给系统广本雅阁发动机电控燃油供给系统燃油供给系统由油箱、燃油滤清器、燃油泵、油管、喷油器和燃油蒸发排放控系统等构成。油箱用来储存燃油;燃油滤清器过滤燃油中的杂质与灰尘;燃油泵将油箱的燃油通过滤清器过滤后加压送到喷油系统,并和燃油压力调节器一起建立起稳定的燃油压力,保证喷油系统在恒定的燃油压力下工作;燃油蒸发排放控制(EVAP)系统的作用是尽量减少排入大气的燃油蒸汽。广州本田雅阁发动机是采用电子控制燃油直接喷射系统,即喷油
13、器在ECU的控制下将燃油直接喷射到喷油器座或燃烧室中,混合新鲜空气后形成可燃混合气用于发动机工作。2.32.3 燃油供给控制燃油供给控制燃油供给控制分为燃油切断控制和燃油泵的控制。燃油切断控制是指节气阀闭合时的减速过程中,流向喷射器的电流被切断,以提高1,000rpm以上发动机转速下的燃油经济性。燃油切断控制也可在发动机转速超过6,700rpm时发生,不论节气阀位置如何,从而保证发动机不过度旋转。停车时,ECM/PCM5,000rpm(M/T:4,200rpm)以上发动机转速下切断燃油,如图2-4所示。燃油泵的控制是在接通点火装置时,ECM/PCM将PGM-F1主继电器接地,该继电器随即发动机
14、运转过程中,ECM/PCM将PGM-F1主继电器接地并向燃油泵输出电流。发动机停转,且点火装置接通的情况下,ECM/PCM切断连接PGM-F1主继电器的地线,从而切断流向燃油泵的电流。89断油判断减速节气门开度传感器MAP 传感器曲轴位置传感器高转速确定喷油量高车速曲轴位置传感器车速传感器车速传感器曲轴位置传感器计算基本喷油量量发动机 RPM进气岐管压力计算修正值加速时修正进气温度修正发动机冷却液温度修正蓄电池电压修正大气压力修正空燃比修正EGR 再循环比修正蒸汽排气进气量修正燃油压力修正曲轴位置传感器MAP 传感器节气门开度传感器IAT 传感器ECT 传感器蓄电池电压BARO 传感器氧传感器
15、EGR 升程传感器清污控制电磁阀MAP 传感器图图 2 2-4 4 燃油控制原理图燃油控制原理图2.42.4 广本雅阁发动机点火系统广本雅阁发动机点火系统点火系统工作原理是点火线圈产生的高电压脉冲由线圈导线传至分电器,通过分电器及其转子转动将电压脉冲引导给相应的火花塞高压线,然后送给火花塞,经火花塞产生火花点燃燃烧室中的可燃混合气。本田雅阁车型发动机中所使用的程控点火(PGM-IG)方式,利用微电脑(发动机电脑 ECM/PCM)处理来自上置点信号、曲轴位置信号、气缸位置传感器、节气门位置传感器、冷却水温传感器和歧管绝对压力传感器的输入信号,以确定不同工况下正确的点火正时(如表 2-1 所示),
16、这样可对点火正时进行最佳控制,发动机电脑的电压脉冲传送给点火电脑以触发电火花,其控制原理如图 2-5 所示。ECM/PCM910LEDDTC传感器MAP传感器ECT传感器IAT传感器曲轴传感器TP传感器维 修 检测 插 接器爆震传感器通电时间点火器单元基本点火校正点火线圈校正分电器冷却液温度校正火花塞进气温度校正怠速校正爆震校正换挡校正自 动 变 速控制系统换挡控制图图 2 2-5 5 控制点火系统原理图控制点火系统原理图表表 2 2-1 1 发动机点火正时修正量发动机点火正时修正量修正项目怠速修正相关的传感器及信号上置点信号、曲轴位置信号、气缸位置传感器、歧管绝对压力传感器10说明点火正时根
17、据怠速条件下的发动机转速进行修正11发动机暖机修正发动机冷却水温修正发动机冷却水温传感器发动机冷却水温传感器按照发动机暖机工况调整点火延迟角;以便在发动机驾驶性能和废气排放等级间能达成良好的平衡发动机冷却水温度较低时修正点火提前角;发动机冷却水温度较高时修正点火延迟角起动时点火正时设定在上置点前 7,起动状态是由上置点位置传感器(发动机起动转速)和起动信号来判断的。起动后点火正时的控制是根据发动机电脑中贮存的各种发动机转速和进气歧管真空下的最佳点火正时,即点火三维图。发动机转速和歧管真空是由相应各传感器输入的信号计算得出的。电脑控制的点火系统与传统点火系相比较,它不是依靠离心式或真空式点火调整
18、机构来确定随发动机转速和歧管真空的变化而变化的点火正时。由于它不存在机械调节的不利因素,所以能更精确地调整点火正时。2.52.5 广本雅阁发动机空气供给系统广本雅阁发动机空气供给系统空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常功能工作时的进气量。系统工作原理如图2-6 所示。发动机工作时,空气经空气滤清器过滤后通过绝对压力传感器,节气门体进入进气总管,再通过进气歧管分配给各缸。节气门体中设有节气门,用以控制进入发动机的空气量,从而控制发动机的输出功率(负荷)。广本雅阁发动机空气供给系统中,绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力,流经怠速空气控制阀 IACV 的空气也在检测范围之
19、内。空气滤清器节气门体进气总管进气歧管怠速控制空气控制阀进气管绝对压力传感器图图 2 2-6 6 空气供给系统原理图空气供给系统原理图2.62.6 广本雅阁广本雅阁 F22B4F22B4 发动机怠机怠速控制发动机怠机怠速控制本田雅阁 F22B4 发动机怠机怠速控制由怠速控制阀和快怠速控制阀共同作1112来完成。该车怠速空气控制阀(IACV),其结构类型为直线电磁式怠速控制机构,这是一种比例电磁阀的结构形式,由电磁线圈、阀轴、阀等主要部件构成。它利用电磁线圈产生的电磁力,使阀轴在轴向作位移,从而改变控制阀的开度的(如图 2-7 所示)。当弹簧力与电磁吸力相平衡时,阀门开度处于稳定状态。而电磁吸力
20、的大小取决于 ECM 根据发动机式况送至电磁式怠速控制阀的驱动电流大小。当驱动电流大时,电磁吸力大,阀门开度也大;反之当驱动电流小时,电磁吸力也小,阀门开度也小。图图 2 2-7 7 本田轿车本田轿车 IACIAC 阀阀1-线圈2-接进气歧管3-来自进气滤清器4-弹簧5-阀6-轴快怠速阀为蜡式感温开关式,感受从发动机引来的冷却液温度。当冷却液温度低时,蜡式感温器收缩,使空气经旁通阀绕过节气门进入进气管,从而提高冷车怠速,在冷却液温度升高后,快怠速阀蜡式感温器受热伸长,使旁通阀关闭,此时的怠速进气量由怠速控制阀和怠速调节螺钉控制。快怠速阀如图 2-8 所示。图图 2 2-8 8 快怠速阀快怠速阀
21、1-空气旁通阀2-蜡式感温控制阀2.72.7 VTECVTEC 系统结构原理系统结构原理在雅阁轿车2.2 L F22B4 型发动机上,每个汽缸都装备了同普通气门一样动1213作的4个气门:2个排气门、1个主进气门和1个副进气门;每个汽缸进气凸轮均有3个,其轮廓均不相同,即气门升程和持续开启角均不相同(中间凸轮的升程、气门持续开启角比主凸轮和副凸轮都大)。在发动机低速状况下,2个进气门由它们各自的凸轮(主、副凸轮)来控制,主凸轮的升程和气门持续开启角较大,由主进气门供给汽缸混合气,而副凸轮的升程和气门持续开启角极小,此时副进气门打开很小的一个角度,正好能阻止汽化的汽油沉积在气门头上,防止燃油积留
22、在副进气门及管道内,而且这种设计还可使燃烧室内形成涡流,从而获得良好的低速扭矩和响应性;当发动机需要输出较大功率时,3个摇臂由电控液压系统锁在一起而同步动作(2个同步活塞使3个摇臂串在一起)。此时,主、副进气门通过中间摇臂联接成一个整体,由中间凸轮(高速凸轮)来控制,2个进气门以相同的升程运动,而主、副摇臂不再与它们各自的凸轮(主、副凸轮)接触(图 2-9所示),直到VTEC系统关闭为止,这样在高速时也能获得良好的扭矩特性。图图 2 2-9 9 节气门升程控制结构节气门升程控制结构1-低转速凸轮曲面2-可变气门3-主摇臂4-中间摇臂5-辅助摇臂6-高转速凸轮面在进气门摇臂轴上,每个汽缸有3个摇
23、臂并排在一起,其中主、副摇臂都驱动气门,中间摇臂压在一个内装弹簧的失效器上。在主摇臂内有一油道与摇臂轴油道相通,在主摇臂的腔内有一正时液压活塞;右边副摇臂腔内有一同步活塞,在正时液压活塞与同步柱塞间有一回位弹簧。单气门与双气门操作的切换依靠发动机转速来完成,为了帮助切换,在主摇臂上装有一个正时板。在发动机转速较低时,正时板在弹簧的作用下挡住正时液压活塞向右运动,在发动机转速升高后由于离心力和惯性力的存在,使得正时板克服弹簧作用力而取消对正时活塞的锁止,并在控制油压的作用下使正时活塞向右运动,使单气门操作状态转换为双气门操作状态,由双气门变为单气门操作则相反,如图2-10所示。1314图图 2
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