毕业设计论文汽车发动机故障诊断仪的设计与实现.docx
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毕业设计论文汽车发动机故障诊断仪的设计与实现
摘要
随着电控燃油喷射技术的发展和维修认识水平的不断提高，现代轿车中在对装有电控燃油喷射发动机的汽车进行维修时,使用故障诊断仪对发动机电控单元（ECU）进行检测，并根据ECU存储的故障代码进行检修,大多数能判明故障可能发生的原因和部位,会给维修人员的工作带来很大的方便。
然而，在对汽车维修时，若仅仅靠故障代码寻找故障,往往会出现判断上的失误。
实际上，故障代码仅仅是ECU认可的一个是或否的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位，因此，在对汽车进行维修时应综合分析判断,结合汽车故障的现象来寻找故障部位。
并且有很多故障是不被ECU所记录的，也就不会有故障代码输出，遇到这种情况时，最为可行的办法就是使用故障诊断仪进行数据流的检测,研究发动机静态或动态数据状况,从而找出故障所在。
关键词:
电控发动机,电控系统，故障诊断，解决方法
Abstract
Aselectronicfuel—injectedtechnologydevelopmentandmaintenanceknowledgelevelunceasingenhancement,themoderncarsintoequippedwithelectronicfuel-injectedenginecarmaintenance,usingmalfunctiondiagnosismachineofenginecontrolunit（ECU）fortesting,andaccordingtotheECUstoragefailurecodeoverhaul,mostcandeterminepossiblefaultandthereasonofplace，cangivethemaintenancepersonnelworkbringgreatconvenience。
However，inthevehiclemaintenance，ifonlybyfaultcodesearchforfault,oftencanappearerrorsinjudgementInfact，failurecodeisonlyECUapprovedayesornodefinedconclusion，isnotnecessarilycartruefailurepositions，therefore，onautomobilemaintenanceshouldbeintegratedanalysis,judgement,combinedwithautofaultphenomenontolookforfailurepositions.AndhavealotofthefaultisnotbeECUrecord，therewon’tbefaultcodeoutput，thishappened，mostfeasiblewayisusingmalfunctiondiagnosismachineindataflowtesting，researchenginestaticordynamicdatastatus，soastofindoutthesourceoftheproblems.
Keywords:
electricmotors,electriccontrolsystem，faultdiagnosis,solution
1设计总则
为了改变和突破汽车故障诊断以经验和技艺为主的传统观点，以现代故障诊断理论和技术为基础,建立科学、系统、合理、完善的汽车故障诊断理论及其体系，已成为目前汽车故障诊断的必然要求和技术发展的必然趋势。
随着电子技术、测试技术、信号处理技术的深入发展，在诊断中获得的信息量正在迅速膨胀,面对如此交错复杂的、具有随机性、模糊性和突变性等特征的信息种类和庞大信息，迅速地做出处理并且加以综合利用，是当前及今后汽车诊断中亟待解决的问题。
汽车诊断技术是一个包括数据采集、处理、表达和决策分析的综合技术，具有典型的信息融合的特点，因而将信息融合技术引入到汽车诊断领域必将促进汽车诊断技术的深入发展。
我国的汽车维修市场经过多年的行业管理，在解决修车难、进行行业结构性调整、引导企业改变经营方式、提高修车质量及培育维修市场等方面发挥了不可低估的重要作用.本文就汽车维修与诊断的概况国内外的现状，汽车电控发动机原理，功用及其诊断检测维修方法、步骤、进行了阐述。
1。
2国内外现状
汽车发明至今，已有一百多年的历史.随着世界经济的迅速发展和城市规模的扩大，人民物质生活水平的不断提高，城市交通运输业得到了长足发展，汽车保有量迅速增加.与此同时,由于汽车技术日新月异，新结构层出不穷，电子技术、电脑等新技术在汽车上的应用日益广泛，使汽车维修业既面临着挑战，又带来了新的发展机遇.在美国,目前约有30多万家营业性汽车维修企业,明显呈小型化的特征.据调查，平均每家汽车维修企业管理人员为4到5人，专职维修技工为24人，维修工位为6个。
基本有公路的地方沿途就有维修点，能够及时为顾客提供服务。
同时在维修中,连锁经营唱主角。
在美国的50个州随处可见这种连锁经营模式的汽车维修店。
连锁经营的优势首先在于连锁网络成功地将分散零落、规模不大的区域市场结合起来形成一个巨大而稳定的用户市场，确保了巨大而稳定的经营额。
其次，连锁经营将各连锁店的有限资金集合起来，形成巨大的行销投资,从而快速、有效地提升整体品牌知名度.
进入21世纪,随着我国汽车数量的急剧增多,车辆的构成比例也发生了巨大变化,小轿车和轻型汽车在车辆保有量中的比例已占66％以上。
而维修车型也从传统的东风、解放等几个车型发展到目前的上百个品牌车型.汽车维修企业的发展呈两极分化。
除少数特约维修站和一些较具规模，大部分维修企业尚处于维修技术水平低,设备陈旧落后。
从业人员素质差,管理不规范等原始、初级阶段。
这在整体上极大地影响了维修企业经济效益和维修质量的提高。
同时在我国，汽车维修服务的顾客对于服务质量和顾客满意度的意识不强,中国的顾客对于为自己接受的不满意服务去投诉的看法是多一事不如少一事，并且会有一部分顾客认为投诉会显得自己素质低.也很少有顾客为自己接受的不满意服务要求服务人员作出补偿.同时我们也认为，我国汽车诊断技术与国际水平的差距在8年左右，差距主要在于检测仪器的完善程度和可靠性不够.推广和应用先进的检测技术可以为企业的设备管理和维修带来巨大的经济效益。
我国的汽车行业正处于一个迅速的上升期，因此做好汽车维修与诊断工作对整个中国汽车行业的长远发展有着重要的现实意义.因此，作为一名汽车维修方面的专家，我们要有责任感,为我国汽车行业的发展做出自己的应有的贡献。
汽车的动力性、燃油经济性、排气净化性和可靠性能指标都直接与发动机有关。
发动机不仅结构复杂,而且工作条件很不稳定，经常在转速与负荷变化的条件下运转，某些零件还要在高温及高压等苛刻的条件下工作，因而故障率最高，从而导致其性能下降以至不能工作，因此是汽车检测的重点。
发动机在使用过程中,技术状况不断变坏.主要症状有功率下降、燃油和润滑油消耗量增加、废气中的有害气体含量增加及漏水漏气、起动困难和运转中有异响等，评价发动机的技术状况的主要诊断参数有发动机功率，发动机燃油消耗量,气缸密封性,排气净化性，曲轴箱窜气量，气缸漏气率，进气歧管真空度，点火系统的工作状况参数,润滑油压力，润滑油中金属杂质含量，发动机工作温度，发动机异响和振动.汽车诊断技术是随着机器、设备不断完善化、复杂化和自动化发展起来的。
机器在运行过程中，各部件受力，热以及摩擦、磨损等多种物理作用，运行状态不断变化.而机器在运行中一旦发生故障,往往导致严重的后果.这就要求人们在事故发生之前就查明故障并加以消除.在机器的使用过程中，对其运行状态及时作出判断，并采用相应的对策，可以大大提高机器的使用可靠性，充分发挥机器的效能，减少维修费用，获得更大的经济效益，检测诊断的目的和意义是保证交通安全，减少环境污，改善汽车性能，提高维修效益。
随着科学技术的不断发展，汽车的构造趋向于复杂化、机电一体化发展，其故障的的诊断也越来越困难。
因此应用电子测量技术、信号处理技术、传感器技术、计算机技术等研制了多种维修检测设备，研究了先进的检测方法，并在维修领域不断应用,为我国汽车维修行业的不断发展提供了技术支持。
近年来，我国已有多种检测设备研发成功并投入使用，如汽、柴油发动机综合性能分析仪，光导纤维内窥镜，汽油发动机废气分析仪，烟度计,吸收式原子光谱分析仪，便携式辐射温度计,润滑油常规化验及快速简易分析设备，轮胎探伤仪，汽车四轮定位检测仪，汽车侧滑试验台，汽车前大灯检测仪，声发射技术应用于车辆转向系统的探伤等。
但是目前，国外的汽车检测设备已大量应用光、机、电一体化技术,并采用计算机测控,有些检测设备具有专家系统和智能化功能，能对汽车技术状况进行检测，并能诊断出汽车故障发生的部位和原因，引导维修人员迅速排除故障。
要想汽车维修业能跟上汽车制造业的发展步伐，今后我们必须在汽车检测设备智能化方面加快发展速度。
2发动机电控系统的组成及其工作原理
2.1发动机电控系统的组成及其发展
电控发动机的发发展始于20世纪60年代，分为三个阶段：
第一阶段,从20世纪60年代中期,主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造,如在车上装了晶体管收音机；
第二阶段，从20世纪60年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；
第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。
图2。
1作为说明：
图2。
1电控发动机的发展
发动机电控系统：
又称发动机管理系统EMS（EngineManagementSystem）、发动机集中控制系统，就是将多项目控制集中在一个动力控制模块PCM（PowerControlModule）或发动机控制单元ECU（EngineControlUnit）上完成，共用传感器。
主要由传感器、PCM和执行器组成。
图2。
2发动机电控系统的组成
1）传感器:
进气压力传感器、发动机转速传感器、节气门位置、进气温度、冷却液温度、爆震传感器、氧传感器（怠速螺钉位置传感器VAF）等组成，用来检测发动机运行参数,并送至控制单元。
2）PCM:
接受传感器的输入信号,分析计算后产生输出信号送至执行器
3）执行器:
油泵、喷油器、点火器、ISC阀、EVAP阀、风扇、故障灯等组成，接收控制单元的输出信号,产生执行动作，实现各种控制。
如图2。
2所示：
2.2发动机电控系统的工作原理
该系统一般按三个阶段进行工作。
第一阶段是输入阶段,它是计算机工作的第一步。
在这个阶段，传感器检测发动机的各种工作状态，并把代表这些状态变化的电信号送给ECU。
第二个阶段是ECU处理阶段，即计算机控制的第二步.在此阶段分析来自传感器的信号，决定是否对发动机的工作状态进行调整（若要调整则进入第三个阶段）。
第三阶段，ECU执行它来自处理阶段完成的对发动机状态进行调整的决定，代表这些决定的电信号送给执行器，执行器作物理调整，改变发动机的工作状态，使其处于最佳的工作状态.这些阶段在发动机电子控制系统工作稳定、快速地循环重复,每秒循环的重复次数高达数千次。
发动机电子控制系统中的传感器、ECU和执行器形成了相互联系的一个整体，任何一部分都不可缺少。
在整个系统中ECU是核心，但传感器和执行器同等重要。
事实上，对发动机电子控制系统进行检修时,诊断、检查和分析最多的是传感器，而不是电控单元ECU。
其工作原理如图2。
3所示：
图2。
3电控发动机工作原理
2.3发动机电控系统的功用
发动机电控系统的功用是控制燃油喷射和点火,除此以外，还控制发动机的起动、怠速转速、空燃比、极限转速、减速断油、燃油蒸发、废气再循环、爆震、发动机输出电压、电动燃油泵和系统自诊断等辅助功能。
其主要功用是控制燃油喷射。
该系统根据各传感器输送来的信号，能有效控制混合气空燃比，使发动机在各种工况下，空燃比达到最佳值，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。
该系统可分为开环和闭环两种控制。
电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时、燃油停供及燃油泵的工作。
2。
4发动机电控系统的优点
1）提高发动机经济性、动力性、改善排放指标.发动机电子控制系统能够根据车辆的状况准确、稳定地控制喷油量、点火时刻及配气相位等,改善燃烧，提高执效率，保证适度的空燃比，可使排放系统有条不紊的工作,因此具有较高的燃油经济性，动力性和排放性能。
2）发动机电子控制系统中的绝大多数部件是没有机械运动的固态件，因此没有机械磨损，不必要定期更换和调整，简化了维护和检修过程。
3）系统的自诊断功能可自动检查和记忆发动机故障,为技术人员的检修提供了方便。
4）发动机电子控制系统可靠性高，一般100000KM内不会出问题。
5）装有发动机电子控制系统的车辆自动化程度高，驾驶员驾驶方便、省力、舒适。
6）大规模的社会化生产,使计算机系统的成本越来越低,经济效益越来越高,为大规模装车使用提供了必要的技术和物质基础,也使整车的成本越来越低.
3典型实例的分析与解决方案
3。
1启动困难
发动机启动困难是指启动发动机时，起动机能带动发动机按正常速度旋转，有明显的启动征兆，但不能启动,或需要连续多次启动或长时间转动起动机才能启动。
冷车难启动指冷车启动时要启动几次才行，而热启动时一次启动即能完成，其根本原因是混合气过稀或过浓。
常见的故障原因有：
喷油器不喷油或雾化不良；水温传感器故障；燃油压力过低；进气管积炭；进气系统漏气；怠速控制阀故障等。
冷车难启动可按以下顺序检查：
（1）进行发动机故障自诊断,检查故障码。
如有，可按显示的故障码进行修理。
影响发动机启动性能的部件一般有：
曲轴位置传感器、水温传感器、空气流量计等。
（2）检查高压火花。
若总线火花太弱，应检查蓄电池电压是否正常。
若正常,应更换高压线圈；若总线火花正常而分缸线火花较弱或断火，说明分电器盖、分火头或高压线漏电。
将分电器盖扣于机体上（搭铁良好部位），用螺钉旋具插入分电器盖各高压线孔，将中心高压线线头对准螺钉旋具金属杆部分且离开6—8mm，然后启动发动机。
如该间隙下跳火，说明分电器盖漏电。
检查分火头是否漏电，可将分电器上中心高压线拔下，拆下分电器盖,将中心高压线头对准分火头且离开6-8mm，然后启动发动机。
如在该间隙下跳火,说明分火头漏电。
（3）检查空气滤清器。
若滤芯过脏堵塞，发动机也难启动,可拆掉滤芯后启动发动机，如能正常启动，则应更换滤芯。
（4）检查进气系统有无漏气。
采用空气流量计测量进气量的燃油喷射系统,如在流量计的后面漏气,将使混合气过稀，严重时发动机无法启动。
应检查流量计后面的进气软管有无破裂，各处接头卡箍有无松脱，曲轴箱通风软管是否接好。
（5）检查燃油压力。
若油压偏低，应检查燃油滤清器、油压调节器及燃油泵有无故障。
（6）检查点火正时.方法与前述相同。
（7）检查火花塞。
火花塞间隙应在0.8-1。
2mm之间。
若火花塞的表面有大量的汽油,说明汽缸中有呛油现象.此时，应将全部火花塞拆掉,断掉喷油嘴电路，将节气门全开，启动发动机几次即可。
如果仍出现呛油现象,应拆卸喷油嘴，检查喷油嘴有无漏油。
（8）检查空气流量计。
如果空气流量计没有空气流量信号输出，发动机将无法工作。
应查看空气流量计本体有无开裂、测量板是否有卡滞、转轴是否松旷等。
如有上述不良情况应更换空气流量计。
若无，应用万用表测量空气流量计各端子间的电阻及输出信号是否正常.如不正常应更换空气流量计.
（9）检查水温传感器。
水温传感器无信号输出或输出信号不准确，将影响发动机ECU对喷油量的修正，造成混合气过浓或过稀，使发动机不能启动、运转不平稳、停转或间断运转。
水温传感器的好坏主要通过检测其不同温度时的电阻值，看是否符合规定值来确定.
（10）检查冷启动喷油嘴及汽缸压缩压力。
启动发动机,用示波器检测冷启动喷油嘴接线端是否有脉冲.若无,应检查冷启动喷油嘴控制电路；若有脉冲，应检查喷油嘴是否堵塞.检查汽缸压缩压力应不低于0。
8MPa。
3.2怠速太低
怠速太低的原因有：
怠速控制阀故障、怠速空气通道堵塞、节气门位置传感器信号不正确、空气流量计或进气压力传感器信号不良、氧传感器信号错误、油压过低、喷油器故障、点火正时不正确、真空管插错、点火系统故障、开关信号不良、废气再循环阀故障、ECU故障和发动机机械部分故障等。
怠速过低一般按如下顺序进行检查。
①检查有无故障码，若有,应按故障码内容检查。
②检查进气系统各管路插头、各真空软管、EGR系统和嫩油蒸发控制系统有无漏气。
③检查怠速控制阀的动作、步级数是否正常.怠速时接通空调开关、转方向（动力转向开关接通）、或换挡杆从P挡或N挡挂入D挡怠速必须提速.如果怠速太低或上述开关接通时怠速下降，造成怠速不稳甚至熄火，说明怠速控制系统有故障。
应检修线路、怠速控制阀及开关信号.④检查燃油压力是否过低.⑤检查空气流量计（或进气歧管压力传感器）信号是否正常.⑥检查空气滤清器.⑦检查汽缸压缩压力.⑧检查调整气门间隙。
3.3怠速过高
发动机冷车时能以正常快怠速运转,但热车后仍保持快怠速,导致怠速过高。
怠速过高主要是怠速时进气量过多或发动机控制信号错误。
若进气系统由于某种原因造成进气量过多时，控制系统会根据进气量配置相应数量的混合气，使怠速升高;燃油喷射系统因喷油压力过高或喷油器泄漏等原因也会引起怠速过高。
造成怠速过高的原因有进气温度传感器、水温传感器、节气门位置传感器、空气流量计（或进气歧管绝对压力传感器）故障、开关信号故障、怠速控制阀故障、节气门体故障、喷油器故障、真空泄漏、发动机控制单元故障或匹配设定问题等.
故障分析与排除:
节气门不能全闭,将引起怠速过高。
检查节气门转动轴是否有卡滞现象，如有，应拆检节气门体,重新调整怠速。
进行发动机故障自诊断,按故障码进行修理。
检查附加空气阀，热车后，附加空气阀应关闭，如不关闭，将使怠速过高。
可用钳子包上软布,将附加空气阀进气软管夹紧。
如转速下降，说明该阀不能关闭,应检修。
检查水温传感器，测量其阻值是否符合规定;用钳子包上软布将曲轴箱强制通风阀软管夹紧,如果发动机转速随之下降，则说明曲轴箱强制通风阀漏气,使发动机进气量过大，应更换通风阀。
3。
4怠速不稳与喘车
怠速不稳的特征是怠速时发动机抖动,转速表指针快速摆动.怠速喘车的特征是发动机转速忽高忽低，汽车起步或加速时抖动厉害，加速困难。
怠速不稳的原因主要是混合气过浓或过稀，燃烧不完全，如：
发动机缺缸（某缸无高压火，点火能量小，喷油器不喷油,雾化不良，该缸压缩力过低等）。
点火高压低，能量小，高压线漏电.燃油系统油压过低，喷油器喷油不良，各缸喷油器喷油量不平衡.传感器信号不正确使发动机控制电脑控制喷油信号与实际工况不匹配。
废气排放控制系统故障。
发动机机械部分和真空漏气等。
造成怠速喘车的原因与怠速抖动不稳类似，但怠速控制阀故障、真空漏气和废气再循环阀在怠速时不能关闭，是发生怠速喘车的主要原因。
另外，某传感器信号不良，或某部件发生故障，由于信号大小不同，部件损坏位置或损坏程度不同，可能造成怠速过低、过高、或不稳，也可能造成怠速喘车。
故障分析与排除：
①底盘故障.当变速器处于空挡时，发动机工作正常,故障原因可能出现在底盘。
首先，离合器打滑可能造成汽车起步或加速时抖动；其次，制动器拖滞同样易造成汽车抖动。
②进气系统漏气。
检查进气软管是否破损,接头是否松脱，废气再循环系统EGR阀是否不能关闭等。
③空气滤清器是否堵塞.④燃油压力是否偏低，如果偏低，应分别检查燃油压力调节器、燃油滤清器、燃油泵。
⑤检查喷油器是否有堵塞现象。
⑥检查点火系统。
检测点火正时是否合适,高压火花是否弱。
如果弱，应检查点火系统是否漏电;火花塞电极间是否有积炭；间隙是否合适;是否会出现缺火现象.⑦是否有个别缸不工作。
⑧检查电子控制系统的各传感器。
如空气流量计、歧管压力、水温、进气温度、节气门位置和氧传感器等。
3.5消声器放炮
发动机工作不正常，排气管放炮，发动机无力.
故障分析与排除：
①检查点火时间，如果点火时间过迟,将使排气行程排出的废气在排气管中继续燃烧,引起排气管放炮。
②用喷油器校验器检验喷油器是否有滴漏现象，如有，应予更换。
③检查冷启动喷油器是否有不正常供油现象，是否有滴漏现象，如有,应予更换.其次应检查温度时间开关工作是否正常.④检查燃油压力调节器。
如压力偏高，易引起排气管放炮。
⑤检查电子控制系统的各传感器。
包括检查空气流量、歧管压力、水温、进气温度、节气门位置和氧传感器等.
3。
6发动机动力不足、加速不良故障
发动机动力不足，指的是发动机无负荷运转时正常,负荷运转时加速缓慢，上坡无力。
踩下加速踏板后发动机转速不能马上升高,有迟滞现象，加速反应迟缓,甚至转速不升反降，踩到底时车速提不高。
燃油系统油压过高或过低、喷油器喷油不良、传感器信号错误、点火高压低、能量小、点火正时不正确、汽缸压缩力低、排气管堵塞等。
在电喷发动机上出现加速迟钝，主要原因是三元催化装置的阻塞和排气时背压过高。
因为三元催化装置是用镀有铑和铂层的微孔陶瓷构成的.发动机排出的废气通过这些小孔排出，随着轿车使用时间的延长，废气中的碳粒和含铅燃油中的铅堵塞了这些小孔，造成排气阻力明显增加,从而加速不良。
原因如下：
①检查空气滤清器。
如果堵塞，进行清洗或更换。
②检查燃油压力。
怠速时燃油压力约为3OOkPa,加速时应能上升5OkPa左右。
若油压过低，检查汽油滤清器、喷油嘴以及油压调节器或汽油泵的情况，应进行清理、更换或修理。
③自诊断有无故障码。
如有，按故障码进行修理。
④测量进气管真空度.怠速时真空度应≥66.7kPa,如真空度太小，说明进气系统有漏气，应检漏。
⑤检查点火正时.怠速时点火提前角应为10°—15°左右,加速时应能自动加大到20°—30°.如有异常，应检查点火控制系统或更换电脑。
⑥拆检火花塞、高压试火。
如跳火不正常，检查点火器、点火线圈是否接触不良。
⑦检查节气门位置传感器。
对于开关型节气门位置传感器，在节气门全闭时,怠速开关触点应闭合，节气门打开时，怠速开关触点应断开；节气门接近全开时，全负荷开关触点应闭合。
对于线性输出式节气门位置传感器，在节气门由全闭到全开变化时，其信号端子与接地端子间的电阻值应连续增大,如有异常，应修理或更换。
⑧检查空气流量计或歧管压力传感器。
如有异常，应修理或更换。
检查水温传感器，其温度变化阻值应随之变化，否则应更换。
⑨检查节气门。
将加速踏板踩到底，如节气门不能全开，应调整。
⑩检查蓄电池电压、汽缸压力。
如异常应修理或调整。
3.7.氧传感器故障
氧传感器工作失常会影响电脑ECU对混合气空燃比精确的控制，带来发动机动力性、经济性的下降和排气净化性的恶化。
此时发动机易出现怠速不稳、缺火、喘抖和油耗增加等现象。
通常情况下氧传感器出现故障或线路连接不良时，ECU会存储记忆并警告。
氧传感器早期损坏的原因有：
使用了含铅汽油,使铅沾附在传感器的工作面而发生铅“中毒”;发动机维修时使用了硅密封胶，加之汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅,导致氧传感器失效；有时发动机温度过高，也易导致氧传感器的早期损坏。
该传感器尽管有氧化锆、二氧化钛等形式，其检测方法、数据也有差异，现介绍一种普遍适用的检测方法:
将传感器的接线板拆下,使电压表的测头触及传感器端的接头。
先使发动机在怠速暖机状态下，电压表的数据应大于基准值（浓混合
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