电控发动机故障诊断与维修毕业设计.doc
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1、电控发动机故障诊断与维修 汽车检测与维修机电工程系 201 1024 年 月 日 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 24日2目录摘 要III第1章 电控发动机的总论11.1电控发动机的概述11.2 电控发动机的工作原理与组成1第2章 电控汽油喷射发动机燃油供给系统52.1电控汽油喷射系统的基本组成52.2电控汽油喷射发动机燃油供给系统的工作原理6第3章 电控发动
2、机的常见故障诊断与排除73.1电控发动机故障诊断的基本原则和方法73.2电控燃油喷射系统主要元件的检测11第4章 汽车电控发动机故障案例分析144.1故障现象描述144.2故障原因分析144.3故障检诊断与维修过程14总 结16参考文献17致谢18摘 要 随着社会的进步、科学的发展,汽车行业的发展亦是突飞猛进,汽车开始走进千家万户,成为了人们必不可少的交通运输工具;既然是“工具”就少不了保养、维护及修理;然而作为汽车的心脏:发动机的护理则是重中之重。本文就现代汽车应用最为广泛的电控发动机(电控部分)进行分析和探讨,首先叙述其工作原理和组成,然后主要讲电控发动机的常见故障和电控发动机与传统发动机
3、,区别最大的燃油供给系统的分析和检修;在此基础上列举了个别车型的故障实例分析等。内容深入浅出,简明翔实,注重理论和应用并举。 关键词:电控发动机,电控燃油喷射系统,电子控制单元,执行器;故障诊断与维修1818第1章 电控发动机的总论1.1电控发动机的概述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
4、得到最佳性能。电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系。电控发动机的燃油供给系取消了化油器,却增加了不少电子自动控制装置。其中包括许多传感器,执行元件和ECU。是利用安装在发动机上的各种传感器,将不同的物理量分别转换成电信号,由电脑,即电控单元(ECU)对其燃料系统、点火系统、发动机怠速、排放和进气等进行集中控制,使发动机具有良好的动力性、经济性、排放性和稳定的怠速。 电控发动机不仅要完成化油器所要完成的任务,而且要完成化油器难以完成的任务。例如,使可燃混合气的空燃比浓度能控制在所需要的范围内。化油器式发动机油路和电路划分的非常清楚,互相影响不大。而电控发动机燃油供给系统增加了电子控制
5、部分,这就使得油路和电路相互联系,它不仅影响发动机燃油系的工作,而且还影响发动机的正常运行。由于电控发动机电子控制装置的增加,这就使发动机的整个结构(包括电控系)更为复杂。1.2 电控发动机的工作原理与组成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、大气压力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。电控发动机由电子控制系统、电控燃油喷射系统、电子进气系统、点火系统组成。1.2.1电子控制系统电子控制系统由信号输入装置(如
6、:传感器)、电子控制单元ECU以及执行元件组成,如图1-1所示。图1-1发动机电控系统的基本组成ECU是发动机电子控制系统的核心。它完成发动机各种参数的采集和喷油量、喷油定时的控制,决定整个电控系统的功能;传感器将发动机工况与环境的信息通过各种信号即时、真实的传递到ECU;电控系统要完成的各种控制功能,是靠各种执行器来实现的。在控制过程中,执行器将ECU传来的控制信号转换成某种机械运动或电器的运动,从而引起发动机运行参数的改变,完成控制功能。1.2.2发动机电控系统待测量参数 识别气缸的凸轮轴位置、曲轴位置、发动机转速、进气管绝对压力、空气质量流量、冷却水温度、进气温度、节气门位置、爆燃信号、
7、排气氧含量、排气再循环率、燃油泵电压、发动机起动拖转信号与车速信号等发动机状态信号。然后根据这些被测信号判断发动机的工作状态,ECU根据发动机状态参数对对喷油参数(如喷油量、喷油定时、喷油压力、喷油速率等)进行最优的综合控制,使发动机保持最佳状态运行。该系统控制功能齐全,控制精度高,动态响应快 (采用电磁阀控制喷油量,可以很精确喷油定时的控制精度高于0.5A。),并提供故障诊断功能,使可靠性得以提高。不但提高了发动机动力性、经济性及排放性能,而且改善了发动机的低温起动性能,使得怠速平稳,工况过渡圆滑。1.2.3电控燃油喷射系统现代电子控制燃油喷射式汽油机,以直接与间接测出的空气量信号为基础(传
8、感器),由电控单元计算出发动机燃烧所必需的汽油量,对喷油器提供开启信号,通过喷油器(执行器)的开启给发动机提供适量的燃料。其组成如图1-2所示。 图1-2电控制燃油喷射系统特点:具有良好的使用性能;冷起动性能得到提高;加速性能得到改善;动力性能大大提高;工作稳定性能得到加强;具有良好的燃料经济性能 。环保性能充分改善电控发动机在使用过程中若发生故障,用故障自诊断系统或使用专用的检测诊断设备诊断时,无故障码显示或者是有故障码但不是故障的真正原因,此时若更换故障码所指示的相应部件故障仍然存在排除不了,这种故障就称之为疑难故障,亦称软故障,疑难故障的诊断往往是非常困难的。它要求维修人员要有相当坚实的
9、理论基础和分析问题的能力,排除疑难故障往往要耗费相当长的时间只有这样才能找出故障的真正原因,电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系,电控发动机的燃油供给系取消了化油器却增加了不少电子自动控制装置。其中包括许多传感器执行元件和ECU。它不仅要完成化油器所要完成的任务,而且要完成化油器难以完成的任务。例如:使可燃混合气的空燃比浓度能控制在所需要的范围内,化油器式发动机油路和电路划分的非常清楚互相影响不大,而电控发动机燃油供给系统增加了电子控制部分这就使得油路和电路相互联它不仅影响发动机燃油系的工作而且还影响发动机的正常运行。由于电控发动机电子控制装置的增加这就使发动机的整个结构(包括电控
10、系)更为复杂,由于结构复杂所以它的故障排除就更复杂和困难一些。特别是我们很多维修人员和技术人员对电控这一部分都不甚熟悉这就更增加了排除故障的困难,根据实际工作中发生的各种故障现象疑难故障大致有以下五种情况:一是间歇性故障,二是虚假性故障,三是交叉性故障,四是潜伏性故障,五是人为故障。间歇性故障的特点是:时有时无不是持续性发生。征兆表现不稳定。其原因大多是由于某些插头或导线接触不良所致。 虚假性故障的特点是故障现象以非电控形式出现故障真正原因难,以查明而导致发生故障的真实原因不是机械部分而是电控部分。如某些传感器失灵误导ECU发出错误,指令进而使故障恶性循环造成机件的严重损坏。 交叉性故障的特点
11、是电控与非电控部分同时出现综合性故障非电控故障掩盖了电控故障,此时只重视机械方面故障的排除,而忽视和掩盖了电控系统方面的故障。 潜伏性故障的特点是有故障存在没有明显的故障,征兆通常为隐蔽状态而只有在特定条件下(如受振动、受热、受潮湿)其症状才会显现出来。人为性故障的特点是:人为造成电控系统新的故障。其原因是驾驶员反映情况有误或车载自诊断系统紊乱(出现假码或乱码)时维修人员未经科学分析和详细检测而使电控部分产生了新的故障。第2章 电控汽油喷射发动机燃油供给系统2.1电控汽油喷射系统的基本组成电控汽油喷射系统由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。2.1.1空气供给系统空气供给系统
12、主要由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等组成。2.2.2燃油供给系统燃油供给系统主要由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路等组成。如图(1-3)图(1-3)燃油喷射系统2.2电控汽油喷射发动机燃油供给系统的工作原理当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出
13、油口输出。2.2.1电控汽油喷射系统的类型按喷油器数量分:多点燃油喷射(MPI)、单点燃油喷射(SPI);按汽油喷射方式分:连续喷射系统、间歇喷射系统;按喷射装置的控制方式分:机械控制式(K型)、机电结合控制式(KE型)和电子控制式(EFI型)喷射系统。电控燃油喷射系统是通过控制喷油时间的长短来控制喷油量的,实现对可燃混合气浓度的精确控制。这种系统目前被广泛地采用;按空气量的检测方式分:进气管绝对压力传感器式和空气流量传感器式两大类;按喷油器的喷射位置分:缸内直喷和缸外喷射。缸内直喷是指喷油器将汽油直接喷射到气缸燃烧室内,因此需要较高的喷射压力(0304MPa);缸外喷射是指进气支管或进气门前
14、喷射。2.2.2电控汽油喷射系统的优点电控汽油喷射系统能准确测量发动机的进气量,并根据发动机工况(转速、负荷)和目标空燃比,精确计量喷油量,在各种工况下均能配制最佳空燃比的混合气;进气系统取消了喉管,进气阻力大大减小,提高了发动机的充气效率;燃油以一定压力喷射,雾化质量高;多点燃油喷射系统,各缸混合气均匀性好;采用氧传感器反馈控制,能使空燃比控制在合适的范围内。空燃比控制系统动态响应快;能自动实现冷车快怠速,有附加装置(如空调)工作时高怠速;减速断油功能,当节气门关闭而发动机转速超过预定转速时,ECU控制喷油器停止喷油;能根据进气温度、海拔高度变化,对空燃比进行修正。第3章 电控发动机的常见故
15、障诊断与排除3.1电控发动机故障诊断的基本原则和方法3.1.1电控发动机故障排除的基本原则电控发动机的电子控制系统是一个精密而又复杂的系统,其故障的诊断也较为困难。而造成电控发动机不工作或工作不正常的原因可能是电子控制系统,也有可能是电子控制系统外的其他部分的问题。故障检查的难易程度也不一样。如果我们能够遵循故障诊断的一些基本原则,就可能以较为简单的方法迅速找出故障所在,电控发动机故障诊断排除的基本原则可概括为:(1)先外后内;在发动机出现故障时,先对电子控制系统以外的可能故障部位予以检查。这样可避免本来是一个与电子控制系统无关的故障,却对系统的传感器、电脑、执行器及线路等进行复杂且又费时费力
16、的检查,即真正的故障可能是较容易查找到却未能找到。 (2)先简后繁;能以简单方法检查的可能故障部位先予以检查。比如直观检查最为简单,我们可以用看( 用眼睛观察线路是否有松脱、断裂; 油路有否漏油、进气管路有无破损漏气等) 、摸( 用手摸一摸可疑线路插接器连接有无松动; 摸一摸火花塞的温度、喷油器的振动来判断火花塞、喷油器是否工作; 摸一摸线路连接处有无不正常的高温以判断该处是否接触不良等) 、听( 用耳朵、或借助于起子、听诊器等听一听有无漏气声、发动机有无异响、喷油器有无规律的“喀嗒”声等) 等直观检查方法将一些较为显露的故障迅速地找出来。直观检查未找出故障,需借助于仪器仪表或其他专用工具来进
17、行检查时,也应对较容易检查的先予以检查。能就车检查的项目先进行检查。(3)先熟后生;由于结构和使用环境等原因,发动机的某一故障现象可能是以某些总成或部件的故障最为常见,先对这些常见故障部位进行检查,若未找出故障,再对其他不常见的可能故障部位予以检查,这样做,往往可以迅速地找到故障,省时省力。(4)代码优先;电子控制系统一般都有故障自诊断功能,当电子控制系统出现某种故障时,故障自诊断系统就会立刻监测到故障并通过“检测发动机”等警告灯向驾驶员示警,与此同时以代码的方式储存该故障的信息。但是对于有些故障,故障自诊断系统只储存该故障代码,并不报警。因此,在对发动机作系统检查前,应先按制造厂提供的方法,
18、读取故障代码,并检查和排除代码所指的故障部位。待故障代码所指的故障消除后如果发动机故障现象还未消除,或者开始就无故障代码输出,则再对发动机可能的故障部位进行检查。(5)先思后行;对发动机的故障现象先进行故障分析,在了解了可能的故障原因有哪些的基础上再进行故障检查。这样,可避免故障检查的盲目性: 既不会对与故障现象无关的部位作无效的检查,又可避免对一些有关部位漏检而不能迅速排除故障。(6)先备后用;电子控制系统的一些部件性能好坏,电气线路正常与否,常以其电压或电阻等参数来判断。如果没有这些数据资料,系统的故障检判将会很困难,往往只能采取新件替换的方法,这些方法有时会造成维修费用猛增且费工时。所谓
19、先备用后用是指在检修该型车辆时,应准备好维修车型的有关检修数据资料。除了从维修手册、专业书刊上收集整理这些检修数据资料外,另一有效的途径是利用无故障车辆对其系统的有关参数进行测量,并记录下来,作为日后检修同类型车辆的检测比较参数。如果平时注意做好这项工作,会给系统的故障检查带来方便。3.1.2电控发动机故障诊断的基本方法电控发动机故障诊断按其诊断的深度可分为初步诊断和深入诊断。初步诊断是根据故障的现象,判断出故障产生原因的大致范围。深入诊断是根据初步诊断的结果对故障原因进行分析、查找,直到找出产生故障的具体部位。电控发动机故障诊断按诊断故障所采用的手段,可分为: 直观诊断、利用自诊断系统诊断、
20、简单仪表诊断和专用诊断仪表器诊断等。3.1.2.1直观诊断直观诊断就是通过人的感觉器官对汽车故障现象进行看、问、听、试、嗅等,了解和掌握故障现象的特点,通过人的大脑进行分析、判断得出结论的诊断方法。直观诊断方法,也称经验诊断或人工诊断,它的基础是进行故障诊断操作的人员必须首先掌握被诊断系统的结构和工作原理,对其可能产生故障的现象、原因有一定的了解,并能掌握关键部件的检查方法。对于电控发动机,当发动机工作不正常,而自诊断系统却没有故障代码输出时,尤其需要操作人员以直观诊断法进行检查、判断,以确定故障的性质和产生的部位。直观诊断方法根据诊断者的经验和对诊断车辆的熟悉程度,在运用的范围上有极大的差别
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