汽车电控系统的故障诊断与维修毕业设计.pdf

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1、 201 年 10 月 15 日 汽车电控系统的故障诊断与维修 系 部 专 业 班 级 姓 名 指导教师 汽车检测与维修 机电工程系 毕业设计 I 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计文本和成果，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。成果不存在知识产权争议，本毕业设计不含任何其他个人或集体已经发表过的作品和成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。毕业设计者签名：201 年10月15日 II 摘要 在世界上第一辆汽车中，所谓的，电气系统仅仅是由卡尔，本茨设计的由点火线圈和蓄电池所组成的点火装置。在随后生产的汽车中又增设了前灯和发动机起动电机这类的电器设备。汽车电子

2、技术的第一次出现是本世纪 30 年代早期安装在轿车内的真空电子管收音机。由于电子管收音机有不抗震、体积大、耗电多等弊病，成为在汽车上推广应用的主要障碍，但是在汽车中安装收音机的设想始终没有消失。1948 年晶体管的发明及 1958 年第一块集成电路（IC）的出现才真正开创了汽车电子技术的新纪元。1955 年晶体管收音机问世后，采用晶体管收音机的汽车迅速增加，并作为标准部件安装在德国大众汽车上。从 60 年代起，轿车中开始使用半导体元器件。在汽车中首先使用的半导体元件是硅二极管，作为功率晶体管来替代原有的像电压调节器之类的电磁接触器等元器件。功率晶体管元件的应用极大地改善了汽车的性能和可靠性。上

3、世纪 60 年代是汽车电子化的活跃时代。标志着汽车电子控制技术真正发展的是在 1967 年首次将集成电路元件应用到汽车中，其结果是电子技术与汽车发动机电气系统相结合，开发出如车用发电机集成电路调压器、集成电路点火器等汽车电子产品。在同一年代，美国的克莱斯勒公司在其生产的汽车中配置电子控制的点火装置，而德国的波许（Bosch）公司则开发出电子控制的燃油喷射装置。1975 年日本汽车也装上了这种装置，可以说是当今汽车电子燃油喷射控制的雏型。Bosch 公司开发的 L 型电子燃油喷射控制系统结构。大约在同一时期，电子技术有了长足的进展，导致一系列利用模拟电路的汽车电子产品的研制与开发。如发动机喷油系

4、统控制，车辆行驶控制，防锁死刹车系统（ABS）和变速控制系统均已成功地应用于实际。由于当时集成电路元器件的价格昂贵，对汽车用户而言，采用电子控制技术所能得到的收益并不很大，从而使得所开发的这些控制系统不能广泛地在汽车中得到应用。关键词：发动机；电控系统；故障检修 III 目录 摘要.II 前言.IV 第 1 章汽车电子控制系统的概述.1 1.1 汽车电子控制系统简介.1 1.2 汽车电子控制系统 ECU 的原理.1 1.3 汽车电子控制系统的组成.2 1.4 汽车电控系统工作原理.3 第 2 章 98 款现代索那塔起动机间歇性停转.4 2.1 案例描述.4 2.2 故障原因分析.4 2.3 故

5、障检测.6 2.4 维修方案.6 第 3 章 辉腾驻车高度非常低.7 3.1 案例描述.7 3.2 故障原因分析.7 3.3 故障检测.7 3.4 维修方案.7 总结.8 致谢.9 参考文献.10 IV 前言 由于电子控制技术在汽车上的广泛应用，使汽车的结构、性能发生了根本性的变化，新的结构原理和装置相继涌现，因此对汽车维修人员提出了更高的要求。目前，我国汽车诊断技术跟国外相比还有很大差距，电控发动机故障诊断系统的研究对改善和提高我国汽车检测诊断技术尤为重要。电控汽油喷射发动机是装有电脑、传感器、执行元件的智能控制发动机。它可以精确控制空燃比，使燃烧充分，显著减少排气污染。同时，由于发动机工作

6、稳定性得到加强，从而降低了噪音。其传感器采集瞬息变化的空气进气量、发动机负荷、水温、进气温度等信号输入电脑，由电脑计算出适时的、恰当的汽油量和最佳点火提前角，并输出控制信号给喷油阀和点火器，使得发动机在各工况下得到最佳性能。汽油在进入发动机的气缸前，需要喷散成雾状和蒸发，并按一定的比例与空气混合，形成可燃混合气，这种可燃混台气中的燃油含量的多少称为可燃混合气的浓度。可燃混合气的浓度应能使混台气任气缸中及时而完全地燃烧。因为燃烧得完全，燃烧的放热量就多，这不仅能使发动机发出更大的功率，而且可使排出废气中的有害物质得到控制；燃烧得及时，可使比油耗下降，热效率提高。因此燃烧的质量即燃烧是否完全和及时

7、，关系到 CO、HC 在汽车排放中的含量以及燃料燃烧放热量的利用程度。其次，由于燃烧放热量主要受限于气缸的充气且，充气虽越大，发动机的功率和扭矩也越大。电子汽油喷射系统就是这样一种能够提高汽油雾化质量、改进燃烧、控制排污和改善汽油发动机性能的汽车电子产品。与传统的化油器供给系统相比，电子汽油喷射系统是以燃油喷射装置取代化油器，通过微电子技术对系统实行多参数控制，可使发动机的功率提高 10，在耗油量相同的情况下，扭矩可增大 20；从 O100kmh 加速度时间减少 7；油耗降低 10；房气排污量可降低 34一 50，系统采用闭环控制并加装三元催化器，排放量可下降 73。电子燃油喷射系统有两种类型

8、；单点汽油喷射系统 SPl(SingIe Point Injection)和多点汽油喷射系统 MPl(MuIti。Point Injection)。化油器车车优先供油后配气如气路阻塞 燃烧不完全废气污染严重电喷车车优先配气后供油如气路阻塞车子乏力不加重污染但需立即维修保养 1 第 1 章汽车电子控制系统的概述 1.1 汽车电子控制系统简介 汽车电子控制系统可以分为以下四个部分:（1)发动机和动力传动集中控制系统。包括发动机集中控制系统，自动化变速控制系统，制动防抱死和牵引力控制系统等；（2)底盘综合控制和安全系统。包括车辆稳定控制系统，主动式车身姿态控制系统，巡航控制系统，防撞预警系统，驾驶员

9、智能支持系统等；（3)智能车身电子系统。自动调节座椅系统，智能前灯系统，汽车夜视系统，电子门锁与防盗系统等；（4)通讯与信息/娱乐系统。包括智能汽车导航系统，语音识别系统，ONSTAR 系统(具有自动呼救与查询等功能)，汽车维修数据传输系统，汽车音响系统，实时交通信息咨询系统，动态车辆跟踪与管理系统，信息化服务系统(含网络等)等。1.2 汽车电子控制系统 ECU 的原理 ECU 的组成部分:输入接口、输出接口、微机（1）输入接 输入接口包括 A/D 转换器和数字输入缓冲器两个部分其作用是将传感器送来的信号变换成微机要求的数字信号。A/D 转换器将那些传感器输出为模拟信号的采样信号转换成数字信号

10、；有些传感器输出虽为数字信号，但在送入微机之前必须进行波形整形或滤波处理才能为微机所接受。数字输入缓冲器的作用即是对这类数字信号进行加工处理。例如图一中输入端子 A 得到开关信号，幅值为 12V，超出了微机电源电压（5V），缓冲器的作用就是将它压缩成微机可接受的开关信号；B 端输入的采样信号为正弦波，它必须有缓冲器进行整流、整形变成矩形脉冲后才能送到微机；C 端获得由触点振动式传感器送来采样信号，并含有严重的干扰噪声；D 端获得的采样信号含有明显高频干扰，这些信号都必须经缓冲器将干扰波滤去才能为微机所接受。2（2）输出接口 微机对采样信号进行分析、比较、运算后，由预定的程序形成控制指令通过输出

11、端子输出。但微机端子只能输出微弱的电信号，不能直接驱动执行元件。为此，ECU 必须通过输出接口把控制指令进行功率放大、译码、乃至 D/A 转换，变成可以推动各种执行元件的强信号。（3）微机微机是汽车电子控制单元的核心，微机的主要部件是具有译码指令和数据处理能力的中央处理器（CPU）。图二为微机基本结构框图，其中图 1-1（a）为微机整体结构，图 1-1（b）为 CPU 结构框图。图中输入/输出(I/O)接口是微机通过 ECU 的输入接口和外部传感器，通过 ECU 的输出接口与外部执行元件进行数据交换和下达控制指令的通道；RAM 和 ROM 组成微机的内存储器；CPU 通过总线与存储器和 I/O

12、 接口连接，微机系统总线由地址总线、数据总线和控制总线组成，它也是微机的重要组成部分。CPU 结构框图表明：它由算数逻辑单元（ALU）寄存器和控制器组成。ALU 的主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算；寄存器用于暂时存储数据或程序指令；控制器的功能是控制程序指令译码及完成其他相关操作。1.3 汽车电子控制系统的组成 汽车电子控制系统主要由传感器，控制单元和执行器三部分组成。根据控制功能不同，汽车电子控制系统可为动力性，经济与排放性，安全性，舒适性，操纵性，通过性和信息控制系统七种类型。根据汽车总体结构，汽车电子控制系统可分为发动机电子控制系统，底盘电子控制系统，车身电子控制系统和综合控制系统

13、四大类。（1）汽车发动机电子控制系统。它主要包括；电子控制发动机燃油 3 喷射系统（EFI），空燃比反馈控制系统（AFC），怠速控制系统（ISC），断油控制系统，燃油蒸汽回收控制系统，排气再循环控制系统，加速踏板控制系统（EAP），微机控制点火系统（MCI），发动机爆震控制系统（EDC），进气控制系统，增压控制系统和汽车巡航控制系统（CCS）第二代车载故障诊断系统（OBD-11）等。汽车底盘电子控制系统。它主要包括；电子控制自动变速系统（ECT），防抱死控制系统（ABS），电子控制制动力分配系统（EBD），电子控制制动辅助系统（EBA），动态稳定控制系统（DSC），驱动防滑控制系统（ASR），

14、电子控制动力转向系统（EPS），电子控制悬架系统（ECS），轮胎气压控制系统（TPC）等。（2）汽车车身电子控制系统。它主要包括；辅助防护安全气nan 系统（SRS），安全带张紧控制系统（STTS），车辆保安系统（VESS），中央门锁控制系统（CLCS），前照灯控制与清洗系统（HAW），刮水器与清洗器控制系统（WWCS），座椅调节系统（SAMS）。（3）汽车综合控制系统。它主要包括；维修周期显示系统（LSID），液面与磨损监控系统（FWMS），车载计算机（OBC），车载电话（CPH），交通控制与通信系统（TCIS），信息显示系统（IDS），控制器区域网络系统（CAN），自动空调系统（ACS），

15、雷达车距控制系统，倒车防撞报警系统（PWS）等。1.4 汽车电控系统工作原理 以发动机转速和负荷作为反映发动机实际工况的基本信号，参照由试验得出的发动机各工况相对应的喷油量和喷油定时脉谱图来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、大气力压等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时或点火定时，然后通过执行器进行控制输出。4 第 2 章 98 款现代索那塔起动机间歇性停转 2.1 案例描述 98 款韩国现代索那塔(SONATA)轿车，冷车起动初期起动机工作出现间歇性停转现象。该车为 98 款 EF 型车，行主里程 12100km。在一般情况下起动正常，就是在冷车起动初

16、期，出现起动机间歇性不工作的现象。一旦起动成功，当水温上升到 20以上时，一切便正常。2.2 故障原因分析（1）分析 EF 型车的起动电路与起动继电器有关的继电器，有置于车内继电器盒内的防盗装置继电器和置于发动机舱接线盒内的起动继电器。起动电路见图4-1。图 2-1 启动电路 1蓄电池；2蓄电池接地；3飞轮；4电磁线圈；5磁性杠杆；6发动机；7主动小齿轮；8超越式单向离合器；9电动机；10启动电磁线圈；11启动电机；12启动继电器；13点火保险丝；14、22机舱接线盒；15点火开关；16、21车内接线盒；17 防盗状态；18非防盗状态；19继电器盒；20防盗继电器；23镇定开关 5(2)起动电

17、机转动时的过程 将点火开关置于，起动”位置时，12V 电源经车内接线盒内的保险丝(10A)，再经车内继电器盒内的防盗继电器触点(2-4)，流过发动机舱接线盒。这时如果锁定开关位于，P”或，N”位置时，上述 12V 电源流经车内继电器盒的起动继电器线圈，至发动机舱左侧减振器旁的车体搭铁端，从而起动继电器投入工作。另一方面，防盗继电器触点 2 处的电源，又经旁路至防盗继电器线圈端子3。起动继电器投入工作，使其触点接通起动电磁线圈电路上的电源。当起动离合器投入工作时，从蓄电池供给的电源流经起动机，使起动机转动，从而使发动机也跟着转动。(3)起动电机不转动时的过程。防盗继电器的功用是当驾驶员摁下遥控器

18、锁定按钮时，可以自动锁上 4 个车门和行李箱盖及机盖，并使警示灯先点亮之后即刻熄灭。这时该车即进入防盗警戒状态。如果此时非驾车人要强行开启机盖或行李箱盖或各车门时，警告灯电路和警报器电路即可接通，随即发出报警信号。在这种情况下，如果使点火开关处于，接通”位置，那么本来处于 ETACS(电子时间和警报装置)监控之中的机盖开关、行李箱盖开关及 4 个车门开关中的某一个被打开时(机盖和行李箱盖开关的电压从 5V 降至 0V，各车门开关电压从 12V降至 0V)，ETACS3 号端子被搭铁，接通防盗继电器线圈电路，使防盗继电器断开触点(注:该继电器为常闭式)，从而断开自点火开关至起动继电器电路。所以，

19、即使接通了点火开关，起动机也不会转动。检测相关电路：(1)检测机舱接线盒内保险丝(30A)是否良好。(2)检测点火开关 AM 端子电压是否为 12V。(3)应检测车内接线盒 15 端子电压。但是在车上进行该项检查难度大，所以先拆下车内继电器盒盖，检测防盗继电器 1 号端子电压即可。如果此处电压不足12V，可以认定自车内接线盒至防盗继电器 1 号端子之间的配线不良，或车内接线盒不良。(4)在接通点火开关时检测锁定(inhibtor)开关 7 号端子电压；使变速手柄 6 位于，P”或，N”位置时，检测锁定开关 8 号端子电压。(5)检测起动继电器端子电压。在正常情况下，其 86 号端子电压应为 1

20、2V，85 号端子应为 0V。如果检测结果 85 号端子电压为 12V，说明继电器搭铁不良，因而不能起动。(6)检测起动继电器 30 号端子电压。30 号端子通过保险丝直接与蓄电池相连，故在关闭点火开关时，其端电压应为 12V。结果：该故障属于间歇性故障，所以无论谁检查，都要花费时间。经电路检测发现，该车故障原因是由于起动继电器工作线圈搭铁点(G15，图 1 中的黑色箭头)处紧固螺丝(M10)松动，造成起动继电器线圈搭铁不良，是该继电器间歇性不工作的结果。2.3 故障检测 根据该车维修履历，知道曾进行过如下工作:第 1 次，更换了起动机和蓄电池；第 2 次，检测电源电流结果正常(15mA)，又

21、更换了蓄电池和锁定开关。第3 次，更换起动继电器，并检查过搭铁线。2.4 维修方案 如果维修人员对于起动电路和电路各接点在车上的接线比较熟悉，那么在排查中会应用自如，可省时省力，提高工作效率。比如，在该排查中，用外接线直接连接锁定开关 8 号端子与起动继电器 86 号端子，然后进行冷车起动，查看是否重复故障现象。通过该项检查可确认该段配线有无异常。同理可利用外接线直接将起动继电器 85 号端子与车体搭铁，以此确 认该继电器搭铁良好与否。表 2-2 起动继电器端子电压 7 第 3 章 辉腾驻车高度非常低 3.1 案例描述 一辆辉腾轿车，在长时间行驶后停下，该车的车身高度非常低，且会听到明 显的压

22、缩机工作声音。3.2 故障原因分析 接到车子后，将车辆开到诊断工位发现仪表显示发动机及电控悬架指示灯常 亮；借用大众专用诊断仪调取所有故障代码（11、12、13、14），车身高度传感器信号故障。确认有故障存在且故障码删除后又会重新出现。查看维修资料，故障可能发生的症状部位，车身高度传感器继电器故障；传感器与 ECU 之间电故障；ECU 故障。3.3 故障检测 （1）拆下前轮胎，脱开车身高度传感器连接器，将点火开关置于 ON 位置，测量车身高度传感器连接器端子 1 与车身搭铁之间的电压，发现与供电电压一样，说明前车身高度传感器继电器正常。（2）检查悬架 ECU 与车身高度传感器之间的配线与连接器

23、，发现电压与供 电电压一样，说明，配线与连接器没问题。（3）更换一只完好的车身高度传感器，故障消失，说明是车身高度传感器损坏。3.4 维修方案 在此次维修中，我们使用了逐一排查法，因为不能具体得知是哪个部件出现 故障，所以用逐一排除法是很有用的，再有就是及时询问车主以前有没有关于电 控系统的维修，这样可以减少维修时间，提高维修效率故障排除。确定问题是车身高度传感器损坏。将换一个全新的车身传感器。8 总结 上述为汽车电控系统常见故障，每一类故障又表现出不同的故障现象，并且各自有不同的故障原因。当发动机出现上述常见故障现象，又确定不了故障原因时，应找出每种故障可能的原因，逐一进行排除，直到最后确诊

24、并修复。电控汽车故障分析与诊断应遵循“询问、查阅资料、直观检查、调取故障码、检测和试验”检修过程和规律，采用逐一排除的方法，将确定故障的范围一步步缩小，最终找到故障部位。随着汽车技术的不断发展，对汽车维修人员的要求也越来越高，汽车维修技术人员只有不断学习现代汽车技术相关知识和理论，更好的掌握汽车电子控制系统的保养，故障判断及排除方法，学会使用各种检测仪器设备，不断总结维修经验，提高维修技术水平，才能适应汽车维修技术日新月异的发展。9 致谢 在学院学习生活的三年里，我在各位老师孜孜不倦地教诲下，通过自己的努力，顺利完成了大学三年的学习任务。首先，应当感谢学院的各级领导给我们营造了良好的学习氛围和

25、舒适的生活环境，以及对我们学业上的重视与关怀。特别是对本次毕业设计给予了大量人力、物力的支持。在本次毕业设计中，我的指导老师严谨细致、不辞辛劳和精益求精的教学态度，使我深受感动，这对我在本次毕业设计中取得的成绩起了决定性的作用。在此致以衷心的感谢。此外，也要向对我课程设计提出指导性意见的各位系领导以及各位老师表示由衷的谢意。当然，也要感谢在设计中关心帮助过我的各位同学。我知道我的这次设计还存在着许多缺陷和不完善的地方，将会在今后的生活和工作中不断的去学习。总之，在此次设计中取得成绩，还是在这大学所学到的知识，都是老师孜孜不悔地教导中才能取得的。在此得到的锻炼使我在今后的人生道路上受益非浅。1

26、0 参考文献 1乔伟高.现代汽车电子装置结构原理与维修.高等教育出版社，2005 2陈志恒.胡宁.汽车电控技术.高等教育出版社，2003 3屠卫星.汽车底盘结构与维修.人民交通出版社，.2001 4齐峰.汽车电控实务.机械工业出版社，2009 5凌永成.于京诺。汽车电子控制技术，中国林业出版社，2006 6迟瑞娟.李世雄.汽车电子技术.国防工业出版社，2008 7马友良.汽车底盘电子控制系统原理与维修.辽宁科技出版社，1999 8张西振.汽车发动机电控技术第 2 版.机械工业出版社，2009 9王遂双等主编 汽车电子控制系统的原理与维修 北京：北京理工大学出版社1998 10冯渊主编 汽车电子控制技术 北京：机械工业出版社1999 11周建平等主编.汽车电气设备构造与维修.北京：人民交通出版社.2005.8 12张宝成等主编.汽车电子技术与维修.北京：国防工业出版社.1998