汽车汽油机电子控制系统故障诊断

汽车汽油机电子控制系统故障诊断温福军学习单元1基本知识1.汽油发动机产生动力的三个基本要素压缩过程发生异常，压缩压力就会下降。在很多情况下，压缩压力下降将会引起熄火及起动困难通过测量压缩压力、检查气门间隙等，就能够掌握大致的原因所在燃油系统出现异常而不能获得适当的混合气，发动机起动就会变得困难无燃油或供油不足的主要原因有化油器浮子室无燃油、针阀被粘接、燃油管及滤清器被堵塞、燃油箱盖被堵塞点火系统的原因是因为不能获得强的火花而熄灭造成这种现象的主要原因有没有足够的电流、点火正时不对及火花塞故障等2.发动机控制功能发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC）来完成的，其主要功能是控制空燃比、喷油时刻与点火时刻。3.发动机电控系统组成与原理图3-2发动机控制系统组成发动机电控系统组成与原理发动机电子控制系统由传感器、电控单元和执行器三部分组成。传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位电子控制单元（ElectronicControlUnit，ECU）又称为电子控制器，俗称电脑，简称ECU※，是发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制执行器是控制系统的执行机构，其功能是：接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。学习单元2各控制系统概述1.电子燃油喷射（EFI）系统概述电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能图3-3燃油喷射控制3.电子控制点火提前（ESA，ElectronicSparkAdvance）系统概述ESA是与电控汽油喷射装置配套工作的电子点火系统（图3-4）。由电控单元（ECU）来直接控制点火提前角，向晶体管点火器发出点火的信号图3-4点火提前控制根据发动机转速和发动机负荷，ESA适时控制点火正时以便发动机能改进功率，净化废气，同时也是一种有效防止爆震方式。造成爆震主要有以下几点原因：①点火角过于提前②发动机过度积碳③发动机温度过高④空燃比不正确⑤燃油辛烷值过低3.怠速控制（ISC）系统概述ISC系统是控制怠速，当发动机怠速运行时，节气门处于全关位置，即进入发动机的空气量不再由节气门进行调节。怠速控制的实质就是通过怠速执行器调节进气量，同时配合喷油量及点火提前角的控制，改变怠速工况燃料消耗所发出的功率，以稳定或改变怠速转速图3-5怠速控制4.诊断系统概述在发动机的ECU中包括一个诊断系统，ECU不断的监测由各种传感器传来的信号。如果它监测到一个故障的输入信号，ECU用DTC(诊断故障代码)记录该故障并点亮MIL（故障指示灯）。图3-6诊断系统电控系统几个电路1.发动机ECU电源电路发动机ECU的电源电路一般由点火开关、EFI继电器、线路等组成，当今汽车主要采用二种方式：1）点火开关控制式EFI继电器由点火开关控制，当打开点火开关电流进入EFI继电器线圈，使触点闭合给发动机ECU的+B和+B1端子提供电源图3-7点火开关控制式2．发动机ECU接地电路发动机ECU包括了以下三种基本的接地电路。（1）用于发动机ECU工作的接地电路。用于发动机ECU工作的接地电路。E1端子是发动机ECU单元的接地端子，并且通常与发动机进气室相连（2）传感器接地电压（E2,E21）。（3）用于驱动器工作的接地电压（E01,E02）。图3-9发动机ECU接地电路传感器电路大致可分成五类：1）利用电源电压在发动机ECU内部产生恒定电压（VC）2）利用热敏电阻（水温传感器THW,进气温度传感器THA）热敏电阻阻值具有随温度而变化的特性图3-10利用电源电压在发动机ECU内部产生恒定电压利用发动机ECU内部的恒定电压和电阻R提供电压到热敏传感器，通过热敏电阻的阻值变化引起电位变化，由发动机ECU通过检测电位值的变化来检测其温度的信号3）利用电路的开启与关闭a.利用开关装置（IDL,NSW）。当电压开启和关闭，会使传感器检测到开关开启/关闭。图3-11利用热敏电阻图3-12利用电路的开启与关闭4）利用发动机ECU以外的电源（STA,STP）当另外一个电器设备启动时发动机ECU通过检测被提供的电压值来判断它是否运行，例如车辆运行时施加了制动，制动灯开关闭合接通5）利用传感器自身产生的电压（G,NE,OX,KNK）由于传感器自身发电和输出功率，就不需要外加电压，发动机ECU通过产生的电压和频率来确定它的工况图3-13利用发动机ECU以外的电源图3-14利用传感器自身产生的电压电子燃油喷射系统（EFI）EFI系统组成与基本原理①电控汽油喷射系统易于控制燃油供给量②电控汽油喷射可以提高发动机功率③由于汽油喷射系统不对进气加热，使得压缩温度较低，不易发生爆震，故可采用较高的压缩比来改善热效率④化油器系统很大程度上依赖进气管的设计，特别是在低温启动时，由于燃油附着在进气管内壁，会使ＨＣ排放增加，还容易引起加速相应滞后⑤电控汽油喷射系统的控制自由度大，对动力性、经济性和排放等可以实现多目标控制⑥电控汽油喷射系统具有良好的耐热性能2.EFI组成与基本原理电控汽油喷射系统由电控单元（ECU）、传感器和执行器三个部分组成图3-15是电子燃油喷射系统的组成电控单元（ECU），它是系统的核心控制元件。ECU一方面接收来自传感器的信号；另一方面完成对信息的处理工作，同时发出相应的控制指令来控制执行元件的正确动作ECU传感器A传感器B传感器C执行器X执行器Y执行器Z图3-16电控汽油喷射系统组成EFI进气系统进气系统组成功用：进气系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。组成：进气系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进行温度传感器、节气门位置传感器、进气歧管、辅助空气阀及空气滤清器等组成种类：根据测量空气流量的方式不同，进气系统有质量流量式的进气系统（用于L-EFI系统）、速度密度式的进气系统（用于D-EFI系统）和节流速度式的进气系统三种L-EFI（空气流量控制型）EFI系统采用空气流量计直接测量进气歧管中流入的空气量该进气系统利用空气流量计直接测量吸入的空气量，通常用测得的空气流量与发动机转速的比值作为计算喷油量的标准D-EFI（歧管压力控制型）这种EFI用于测量进气歧管的压力，利用进气空气密度，探测进气量D-EFI利用进气歧管绝对压力传感器测得进气歧管中的绝对压力，然后根据绝对压力值和发动机转速推算出每一循环发动机吸入的空气量进气系统主要零部件的结构及检测1）空气滤清器：电控汽油喷射发动机的空气滤清器与一般发动机的空气滤清器相同空气流量传感器空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片（翼板）式、量芯式、热线式、卡门涡旋式等几种。下面分别介绍其结构、工作原理以及检测。叶片式空气流量传感器图3-20叶片式空气流量传感器的结构1-进气温度传感器2-电动汽油泵触点3-卷簧（回位弹簧）4-电位计5-导线连接器6-CO调节螺钉7-旋转翼片（测量片）8-电动汽油泵静触点在叶片空气流量传感器内，通常还有一电动汽油泵开关图3-23叶片式空气流量传感器的工作原理1-滑动臂2-镀膜电阻3-空气出口4-旋转翼片（测量片）5-旁通气道6-空气进口图3-24叶片式空气流量传感器电路原理1-电动汽油泵开关2-可变电阻3-固定电阻4-热敏电阻（进气温度传感器）卡门涡旋式空气流量传感器在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比反光镜检出式图3-31反光镜检出式卡门涡旋式空气流量传感器1-空气进口2-进气歧管3-光敏三极管4-簧片5-压力基准孔6-涡旋发生器7-卡门旋涡8-整流栅超声波检出式图3-32超声波检出式卡门旋涡式空气流量传感器1-超声波发射器2-超声波发生器3-通往发动机4-与涡流数对应的疏密声波5-整形后的矩形波（脉冲）6-接ECU7-旁通气道8-超声波接收器9-卡门涡旋10-涡流发生器11-涡流稳定板图3-33丰田凌志LS400车卡门涡旋式空气流量传感器与ECU的连接电路进气歧管压力传感器进气歧管绝对压力传感器用于D型汽油喷射系统。它根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。在当今发动机电子控制系统中，应用较为广泛的有半导体压敏电阻式、真空膜盒传动式两种图3-47半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器1-滤清器2-塑料外壳3-MFI过滤器4-混合集成电路5-压力转换元件皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器的检测图3-48半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路（皇冠3.0）图3-49传感器电源电压的检测图3-50拆下传感器真空软管图3-51测量传感器输出的信号真空膜盒式进气歧管绝对压力传感器图3-52膜盒式进气歧管绝对压力传感器的结构1-膜盒2-感应线圈3-至进气歧管4-铁心5-回位弹簧1-膜盒2-感应线圈3-至进气歧管4-铁心5-回位弹簧图3-53膜盒式进气歧管绝对压力传感器工作原理节气门体图3-56节气门的外观和结构图a）节气门体的外观b）结构原理图1-怠速调速螺钉2-旁通通路3-节气门4-节气门轴5-稳压箱（缓冲室）6-加速踏板7-加速踏板金属丝8-操纵臂9-回位弹簧10-节气门位置传感器11-辅助空气阀12-通冷却水管路13-缓冲器图3-57线性式节气门位置传感器的结构a)构造b）内部电路c）与ECU的连接电路1-电阻体2-检测节气门开度用的电刷3-检测节气门全闭的电刷Vcc-电源端子VTA-节气门开度输出端子IDL-怠速触点E2-地线4-怠速触点开关5-滑动触头6-节气门位置传感器图3-58线性式节气门位置传感器输出特性1-怠速信号（IDL端子输出）2-节气门开度信号（VTA端子输出）EFI燃油系统图3-62EFI燃油系统构成图1.燃油滤清器燃油滤清器把含在汽油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物质除去，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定运转，提高可靠性图3-63燃油滤清器a)总体结构b)滤心元件构造电动汽油泵EFI用电动汽油泵外装串联式——滚柱式内装式——滚柱式旋涡式次摆线电动汽油泵控制电路自动保护功能的电动汽油泵控制电路图3-67电动汽油泵控制电路（二）a）油泵的转速控制电路b）具有自保护功能的电动汽油泵控制电路1-点火开关2-主继电器3-断路继电器4-电动汽油泵控制继电器5-电阻器6-油泵开关7-电动汽油泵8-蓄电池9-机油压力开关10-发电机开关11-油泵继电器图3-68油压和进气歧管真空度喷油器的检测用手接触喷油器，应有振动感，如图3-74所示，或用听诊器(可用旋具代替)搭在喷油器上，应听到清脆的“嗒嗒”声(电磁阀开、关声)。图3-74用手指检查喷油器的工作情况检测喷油器线圈的电阻断开点火开关，拔下喷油器的插头，用万用表电阻档测量喷油器线圈的电阻值，图3-75检查喷油器电阻3)喷油质量检测安装喷油器测试件检测喷油量学习单元4EFI电控系统图3-80电子控制系统部件总体构成图1-断路继电器2-主继电器3-起动装置4-电动汽油泵5-油箱6-汽油滤清器7-蓄电池8-曲轴位置传感器（分电器）9-点火开关10-点火线圈11-大气压力传感器12-空气滤清器13-进气温度传感器14-空气流量计15-冷起动喷油器16-空气阀17-节气门位置传感器18-燃油压力调节器19-O2传感器20-温度时间开关21-冷却水温度传感器22-控制系统部件1.水