电控自动变速器试验台的设计毕业设计.docx

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电控自动变速器试验台的设计毕业设计

毕业设计

本田K24A4发动机MCLA变速器试验系统设计

DesignonHondaK24A4EngineandMCLATransmissionExperimentSystem

摘要

七代雅阁做为本田的新一代产品拥有多项新技术,其发动机在原来VTEC基础上增加了VTC，即现在的i-VTEC。

而自动变速器也升级为5速的MCLA,它继承了前一代变速器的高效性、紧凑性和可靠性等优点。

以此为基础，设计研究可用于实训教学的发动机和变速器实验台对于学习汽车专业的学生来说是十分有益的。

教师在利用此实验台进行授课时，学生更容易理解，记忆也更深刻，学习效率将大幅提高。

论文对本田K24A4发动机和MCLA自动变速器的结构组成进行了讲解，对其工作原理进行了深入的分析，最主要的是在掌握其原理的基础上对实验台进行设计研究。

设计研究包括实验台的组成、检测电路图、实验台面板控制功能、故障设置说明、电控系统常见故障诊断与排除、电控系统自诊断和故障代码。

在整个设计研究过程中都进行了全面的总结和详细的说明，并且在最后强调对实验台的维护及使用注意事项，以便于应用者对实验台更正确、更方便的使用。

关键词：

试验台；设计研究；故障代码；K24A4；MCLA

ABSTRACT

Theseventh-generationAccord,asanewproductionofHONDA,hasmanynewtechnologies,ItsengineonthebasisofVTECincreasetheVTC,isthei-VTECnow.AutomatictransmissionofnewAccordalsoupgradestothefive-speedMCLA,itinheritstheformergenerationofefficiency、compactionandreliability.TakingthisasfoundationtodesignandresearchAccordengineandautomatictransmissionexperimenttablewouldbeusefultoautomobilespecializedstudentsr.Whenteacherusethisexperimenttableinteaching,studentscomprehendmoreeasily,remembermuchdeeperandthestudyefficiencywillbesignificantlyimproved.

ThethesisexplainsthemechanicalstructureofHONDAK24A4engineandMCLAautomatictransmissionandanalysesworkingprincipleindetail.Itisthemaincontentsthattodesignandresearchexperimenttableisbasedongraspingitsprinciple.Thetotaldesignandresearchincludethecompositionoftheexperimenttable,measurecircuitchart,controlfunctionoffront-panel,thedesignofmalfunctionandthespecification,thecommonmalfunctionofautomaticelectroniccontrolsystemandunblock,automaticelectroniccontrolsystemfromdiagnosisandmalfunctioncode.Theoveralldesignandresearchprocessisexplainedandsummarized.Attheenditemphasizesonthemaintenanceoftheexperimenttableandattentivemattersofuse,sothatpeoplecanuseitmorecorrectly,moreconveniently.

KeyWords：

experimenttable；designandresearch；DTC；K24A4；MCLA

1绪论

1.1本田雅阁轿车概述

本田公司创立于1948年，创始人是本田宗一郎。

该公司汽车产量规模名列世界十大汽车制造厂家之一。

同时还是世界上最大的摩托车制造企业。

本田汽车产品主要有雅阁（ACCORD）、思域（CIVIC）、朗程（ODYSSEY）、里程（LIGEND）等。

本田雅阁轿车的雅阁英文名称“Accord（和谐）”是因本田不懈致力于通过先进技术实现人、社会和汽车之间的“和谐（Accord）”而得来的。

1976年6月推出的第一款雅阁对美国本田汽车有限公司和整个汽车行业来说都具有重大意义。

对当时以生产经济型Civic为主的本田来说，它是使本田成为全系列汽车制造商并在美国市场赢得重要地位的第一步。

而对汽车行业来说，雅阁确立了一种新型的车辆,一种将经济性和价值性融合到一起，并且赋予其运动风格和高性能的实用车辆。

第七代完全重新设计的雅阁，于2003年推出，车身内外采取全新的造形设计。

更大、动力更强劲，装备160马力、2.4升、双顶置凸轮轴i-VTEC四缸发动机，可选装5速手动或5速自动变速箱。

引入240马力、3.0升、i-VTECV6发动机，雅阁双门版首次可装备6速手动变速箱。

车型系列的最高配置车型是采用真皮内饰的雅阁EXV6双门版。

另外，还可以选装导航系统。

在2003款的雅阁EXV6四门版上，侧帘幕式气囊和驾驶员与前座乘客前侧气囊成为标准配置，到2005年，作为本公司“人人安全”行动计划的一部分，它变成了每一个雅阁车型上的标准装备。

从VTEC至i-VTEC．从2003年的i-VTEC到2006年性能发挥出众的i-VTEC（2．4L款最大功率提高7.35kW）。

广州本田在雅阁发动机上所投入的心思是值得称道的，这样的改进确实最能够激发起新用户的购买兴趣的。

i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术．其不仅完全保留了VTEC技术的优点，而且加入了当今世界流行的智能化控制理念。

在提高燃油效率，降低有害物排放方面卓有成效。

i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上，增加了一个称为VTC（Variabletimingcontrol“可变正时控制”）的装置。

一组进气门凸轮轴正时可变控制机构，即i-VTEC=VTEC+VTC。

此时，进气门的正时与开启的重叠时间是可变的，由VTC控制，VTC机构的导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气相位，这在很大程度上提高了发动机的性能。

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。

这样就能按照人的要求进行控制，因此被形象地称之为“智能化”VTEC。

自动变速器不用行星齿轮机构而用常啮合平行轴式的独特结构。

它基本上类似于手动变速方式，但采用多片湿式离合器的分合代替了干式离合器与拨叉换挡。

故可称为改进型AMT。

能实现5个前进档和一个倒档。

该结构虽然在原苏联Bejia3与我国的SH380重型矿用车均有采用，但由于体积较大，能够应用于轿车上的还仅有本田公司一家。

1.2设计研究的主要工作

本论文以本田雅阁轿车为基础，分析、研究、设计其发动机与自动变速器试验系统，所取发动机型号为K24A4、自动变速器型号为MCLA。

本田雅阁轿车运用大量高新技术是汽车技术发展的必然趋势。

设计预期达到的目标主要有以下五点：

（1）介绍本田雅阁K24A4发动机及MCLA自动变速器的特点，比如发动上包括哪些传感器，各传感器有什么特点作用，K24A4发动机与其它相比之有哪不同的控制原理，如果本田的i-VTEC系统等。

对于MCLA自动变速器主要介绍其机械结构，电控系统等。

只有很好地掌握本田发动机与自动变速器的特点才能真正掌握此试验台的使用。

（2）设计制作雅阁轿车发动机自动变速器实验台的面板电路，将制动开关、制动灯、换档电磁阀、锁止电磁阀、各类传感器、各档位显示灯及各传感器信号（电压）指示灯等合理的布置在实验台面板上，然后根据现实中的常发故障在实验台面板电路图上设置了相关的故障检测点。

（3）通过对本田轿车发动机及变速器实验台的电控系统进行研究分析（如电控燃油喷射系统、平行轴式自动变速器等），从而对其工作原理有所掌握，以达到对本田系列轿车的新技术有一定的感知。

（4）对本田发动机变速器实验台电控部分进行故障开关设置与说明。

掌握各传感器、执行器故障时带来的故障现象。

并通过观察及现象分析来对实验台电控部分进行故障排除。

（5）编写本田DTC故障检修索引及症状和故障检修索引，编写试验台使用及维护注意事项等。

2K24A4发动机的结构特点

2.PGM-FI系统

2.1.1燃油喷射正时与喷射持续时间控制

ECM/PCM以发动机转速传感器为主控制信号，其内存储有发动机在各种不同转速和进气量条件下的基本燃油喷射正时与基本燃油喷射持续时间。

在发动机工作时，ECM/PCM根据发动机转速等传感器的信号，将从存储器中读取基本燃油喷射正时与基本燃油喷射持续时间，然后再根据IAT、A/F和TP等传感器的输入信号对该基本燃油喷射正时与基本燃油喷射持续时间加以修正，并通过控制各喷油器的搭铁回路来控制喷油器开始喷射及持续喷射的时间，以得到最佳的喷油正时与喷油量。

2.1.2怠速控制（IAC）

控制的内容主要是发动机负荷控制和电器负荷控制。

怠速控制系统有各种传感器、信号开关、ECM/PCM、怠速控制阀和节气门旁通道等组成。

VSS提供车速信号，TPS提供怠速触点开闭信号，这两个信号，这两个信号用于判定发动机是否处于怠速工况。

如果当TPS的IDL信号为低电平，VSS信号为零，即说明发动机处于怠速工况，如果车速不为零，则说明发动机处于减速工况。

ECT信号用于修正怠速转速。

在ECM/PCM内部储存有不同水温对应的最佳怠速转速，在冷车启动后的暖机过程中，ECM/PCM根据ECT的信号通过控制IAC电磁阀的开度，来控制相应的快怠速转速，并随着发动机水温的升高，怠速转速下降。

当发动机水温正常后（80℃），怠速转速恢复正常怠速转速（ACCORD700±50rpm在P/N位）。

根据空调（A/C）开关、自动变速器（A/T）档位开关、和动力转向（PSP）开关等信号向ECM/PCM提供发动机负荷变化的信息。

在ECM/PCM内部也储存有不同负荷下对应的最佳怠速转速。

如当A/C开关或PSP开关闭合时发动机的负荷增大，那么发动机就会因为负荷的增大，引起转速不稳或熄火现象因此在负荷增大之前，需要将发动机转速提高。

当断开A/C或PSP开关时，发动机的负荷又会减小，转速就会增高，不仅增加的油耗，而且会给驾驶带来的一定的困难。

因此在发动机负荷减小前，应先将怠速转速降低，防止怠速过高。

另外，当电器负荷增大时（如大灯、车身电器等）启用时如果电源电压过低，就会影响电控系统的正常工作，因此在电源电压降低时，需要提高怠速转速（发电机转速），以便提高电源电压。

2.1.3点火正时控制（ITC）

汽油机的可燃混合气不是在气缸内瞬时完成的，需要先经诱导期，然后才能进入猛烈的明显燃烧期。

因此，要是发动机发出最大功率，混合气不应该在上止点时进行燃烧，而是适当地提前一些。

基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计ECM/PCM点火系统时确定的点火提前角。

点火提前角的修正主要有暖机修正和怠速修正：

暖机修正：

是指IDL闭合时，发动机冷却液温度变化时，对点火提前角进行的修正，当冷却液温度较低时，应增大点火提前角，以使发动机尽快暖机；当冷却液温度升高时，点火提前角减小。

怠速修正：

为了保证怠速运转稳定而对点火提前角进行的修正。

发动机怠速运转时，由于负荷的变化ECM/PCM会将怠速转速调整到设定的目标转速。

如A/C或PSP开关闭合时，发动机实际转速低于目标转速时，ECM/PCM将根据转速之差，相应地减小点火提前角，使发动机转速平稳，防止怠速熄火。

点火正时控制还采用了一个爆震控制系统，爆震传感器（KS）一旦检测到发动机的爆震信号，点火正时将会自动被推迟。

2.1.4起动控制功能

在起动发动机时，ECM/PCM在得到起动开关信号后，将通过延长各喷油器的搭铁时间以增加燃油喷射持续时间来达到加浓混合气的目的，以便获得发动机起动时所需的浓混合气。

ECM/PCM确定发动机处于启动工况的条件：

⑴.节气门开度<80％；

⑵.转速<400r／min。

2.1.5燃油泵控制功能

⑴.当点火开关刚刚接通ON（Ⅱ）时，ECM/PCM将会为PGM-FI1主继电器线圈提供电流，于是主继电器闭合，主继电器与燃油泵构成的回路便通过燃油泵搭铁2s，于是电动燃油泵工作2s以使燃油系统建立油压。

⑵.若控制系统在2s内得不到起动信号，ECM/PCM将切断对PGM-FI1主继电器线圈的供电，于是主继电器断开，燃油泵停止工作。

⑶.若接通点火开关ON（Ⅱ）后，立即起动发动机，则ECM/PCM将继续为主继电器线圈提供电流，于是电动燃油泵也将继续工作。

⑷.在发动机不运转而点火开关接通ON时，ECM/PCM切断PGM-FI主继电器的接地，ECM/PCM也将切断燃油泵的搭铁回路。

2.1.6燃油切断控制

在节气门关闭时的减速过程中，ECM/PCM将控制喷油器断油，以提高发动机转速在1000r/min以上时的燃油经济性。

燃油切断控制也在发动机转速超过6700r/min时起作用，且不论此时节气门位置如何，从而保证发动机不超速运转。

P/N档时，ECM/PCM在发动机转速5000r/min以上时切断燃油。

2.1.7A/C压缩机离合器控制功能

A/C压缩机是由其离合器继电器控制离合器的接合与分离来控制压缩机的工作的。

当ECM/PCM接收到A/C开关信号（空调系统需要制冷）时，ECM/PCM并不立刻接合离合器运转压缩机，而是先提高可燃混合气的浓度，以确保发动机能平稳地过渡到空调起动状态。

2.1.8失效保护功能

当ECM/PCM检测到某传感器或电路出现故障（当某一传感器发出的信号不正常）时，ECM/PCM不会受其影响，即会自动按原设定程序和数据（为有故障的传感器设置一个预定值）控制发动机继续工作，但车辆的使用性能将有所下降。

2.1.9故障自诊断功能

⑴.当ECM/PCM检测到来自某传感器或执行器的故障信号时，将立即接通故障指示灯（MIL）的搭铁回路，使MIL点亮，同时将故障信息以故障代码（DTC）的形式存储于存储器中。

在对车辆进行检修时，通过规定的方法可以读取MIL所显示的故障代码，以帮助判明故障部位。

⑵.ECM/PCM将为MIL指示灯在刚接通点火开关ON（Ⅱ）时提供约2s的搭铁电流，以便系统进行自检和检查MIL灯泡的状况。

⑶.故障代码一旦存人存储器，即使关闭点火开关或故障已被排除，故障信息将仍然存在，直到故障己排除并用规定方法将故障代码清除时为止。

为了防止发生错误显示，ECT传感器和EGR系统以及其他的自诊断功能使用“两次行驶循环检测方式”，即在发动机工作过程中，如果偶然出现一次不正常的信号（如发动机转速在1600r/min时，CKP传感器丢失了3～4个脉冲信号）,ECM/PCM将不会判定其为故障，以免MIL出现误显示，但ECM/PCM仍会将该故障信息存储于存储器中。

当点火开关再次接通ON（Ⅱ）或关闭之后，若又重新出现上述相同的故障，ECM/PCM则将点亮故障指示灯MIL以提醒驾驶人员。

2.2PGM-FI的故障自诊断系统的使用

广州本田雅阁轿车PGM-FI系统的故障自诊断是依靠ECM/PCM控制模块通过时刻检测各电路信号的电压来实现的。

当发动机各控制电路正常时，ECM/PCM的输入与输出信号电压将在规定范围内变化，而当某电路出现超过规定范围的信号电压时，PGM-FI故障自诊断系统便由ECM/PCM判定该电路信号出现故障，

图2-1数据传输插接器位置

于是立即点亮仪表板上的故障指示灯MIL，并同时将故障信息以故障代码的形式存储于ECM/PCM的存储器中，以便维修时通过一定的方法读取故障代码[1]。

本田汽车电控系统自诊断连接头有两个：

一个是两个端子的SCS接头；另一个是三个端子的DLC接头（如图2-1所示）。

SCS（servicechecksignal）为“维修检测信号”的缩写。

当电控系统存在故障时，短接SCS接头可以从仪表板上的指示灯（MIL）中读取故障码；DLC（datelintconnector）为“数据传输接头”的缩写，使用诊断仪器，可以通过DLC接头和车载电脑交换数据，帮助排除故障。

2.2.1故障代码的人工读取方法

1．当仪表板上的故障指示灯（MIL）点亮时，应按以下方法读取系统故障代码。

⑴.关闭点火开关OFF；

⑵.将专用工具短路插头SCS（07PAZ-0010100）与位于驾驶席侧仪表板下方的维修检查插头（2芯）相连接；

⑶.接通点火开关ON（Ⅱ）；

⑷.根据仪表板上的故障指示灯（MIL）的闪烁频率读取故障代码（DTC）。

接通点火开关ON（Ⅱ）后，故障指示灯（MIL）将通过闪烁时间的长短和次数来显示故障代码，如图2-2所示。

故障代码最多由两位数构成。

故障代码1~9通过单独的短闪烁来显示。

故障代码10～41通过一系列的长、短闪烁综合来显示。

长闪烁的次数代表故障代码的十位数，短闪烁的次数代表故障代码的个位数。

如长闪烁2次，短闪烁1次，则表示故障代码为21（查寻故障代码内容表即知为VTEC电磁阀故障）如果有多个故障代码信息存在，MIL将按由小到大的顺序依次闪示。

故障代码显示一般难以一次读准，因此至少要通过两次或两次以上的读取以验证正确的故障代码。

图2-2故障码的显示

2．用HONDAHDS专用检测仪读取故障代码的方法

⑴.关闭点火开关（OFF）；

⑵.连接HONDA专用诊断仪HDS；

⑶.打开点火开关（ON）；

⑷.读取故障码，并记录冻结数据帧；

⑸.清除故障码，关闭点火开关off；

⑹.断开HDS。

2.2.2故障码的清除及说明

排除故障之后，需清除电脑中存贮中的故障码，使电脑归零。

其方法是关闭点火开关，拆下发动机室内熔断丝，继电器盒内的BACKUP（7.5A）熔断丝10s以，或拆除蓄电池负极线10s以上，即可清除电脑中存贮的故障码。

但如果音响系统有防盗功能则不能使用这个方法，须使用诊断仪器来清除。

如果没有诊断仪器．则需要找到电脑拔掉电脑所有的插头，10s后装复即可。

通过MIL读取的故障代码与使用HDS所读取的故障码有所不同，HDS显示的故障码，已经进行OBDⅡ标准化。

从MIL读取的一个故障代码，它就包含有几个故障码的含义，如用HDS读取的故障码有P0716、P0717和P0718等分别是主轴转速传感器性能不良、无信号和间歇性故障等，而从D位指示灯读出的故障代码只有15。

所以如果条件允许，建议使用HDS读取故障码。

2.3PCM（动力系统控制模块）电路图（如下图2-3）

图2-3PCM电路图

2.4PGM-FI系统的传感器组成

2.4.1进气歧管绝对压力（MAP）传感器

进气歧管绝对压力传感器（ManifoldAbsolutePressureSensor）用以检测进气歧管的绝对压力。

该传感器是利用压电效应的原理，通过压力转换元件和电桥将进气歧管的绝对压力转换为电压信号并输入给ECM/PCM。

ECM/PCM根据该信号和发动机转速传感器的信号计算出进入发动机的空气量。

ECM/PCM即以此信号作为燃油喷射和点火控制的修正信号。

2.4.2发动机冷却液温度（ECT）传感器

发动机冷却液温度传感器（EngineCoolantTemperatureSensor）用以检测发动机冷却液的温度。

ECT传感器安装在发动机冷却液通道上，其内部设有一负温度系数热敏电阻。

当发动机冷却液温度升高时，热敏电阻阻值下降。

热敏电阻阻值随温度的这种变化，将引起ECT电压值的变化。

发动机在启动工况时，基本喷油量由该信号决定；在正常运转过程中ECM/PCM将根据此电压信号对燃油喷射持续时间和点火提前角作出适当的修正。

该信号还作为暖机控制、废气再循环控制和燃油蒸发排放控制等一些控制的参照信号。

2.4.3节气门位置（TP）传感器

节气门开度传感器实质上是与节气门轴相连的旋转式可变电阻器。

在节气门的怠速开度下，传感器的输出电压为0.5V，而在全开时传感器输出电压为4V。

该传感器作为反应发动机负荷的主要信号之一。

在安装时，因为是以怠速时的开度为基准进行调整的，所以全开时输出电压值是参考值。

此外，在检测时应该注意，只能在点火开关闭合的状态下测量传感器的输出电压值。

利用节气门开度传感器输出的信号，可进行的控制有：

减速时中断供油、加速加浓、减速稀释以及重负荷时全开加浓修正，该传感器还作为进气流量传感器失效后的参考信号。

图2-4发动机传感器分布图

2.4.4空燃比（A/F）传感器

A/F传感器位于三元催化转换器的上游，可以在较广的空燃比范围内工作。

其传感陶瓷管的内、外表面均涂覆多孔销，传感陶瓷管的内表面置于大气中，外表面置于车辆排放的气体中，当其内外表面的氧浓度不同时，其上就会产生电动势，当电动势经ECM/PCM内的A/D转换后，变为信息输入到微电脑中与理想的判别值进行比较，当电动势高于判别值时，即空燃比较浓时，反馈控制使其变稀，当电动势低于判别值时，反馈控制使其变浓，控制组件最后通过控制燃油喷射时间，使发动机吸入的混合气达到理想的空燃比。

A/F传感器传输电压值在0.1V～1V之间，但有时会高于1V；A/F传感器输出较高的电压时，表示混合气较浓；输出较低的电压时，表示混合气较稀（信号电压每8s变化在10次以上。

否则PCM/ECM便认为A/F传感器有故障）。

传感器内配有一个加热器。

A/F传感器的敏感元件氧化锆在250～260℃以上的温度时才能正常工作，为了保证发动机在进气量小、排气温度低的情况下，氧传感器也能参加工作，故在氧传感器中设有一个对氧化锆元件进行加热的加热器。

因而，常称之为加热型A/F传感器。

2.4.5副加热氧传感器（HO2S）

副氧传感器位于三元催化转换器上，其工作原理与A/F传感器相同，但电压值变化较小。

它用于检测转换器下游的废气氧含量，并向ECM/PCM发送信号以相应地变更燃油喷射持续时间。

2.4.6大气压力（BARO）传感器

本田雅阁轿车的大气压力传感器（Barometricsensor）设在ECM/PCM内，它用来检测大气的压力。

大气压力传感器提供一个模拟信号反映大气压力的高低，其显示数值范围应该在0～5V之间，ECM/PCM将根据大气压力传感器输入的信号来修正燃油喷射和点火正时的控制，该传感器还作为进气流量传感器失效后的参考信号。

2.4.7曲轴位置（CKP）传感器

曲轴位置传感器能起到两个作用，分别是反映发动机曲轴转速和曲轴位置，该传感器信号作为燃油喷射和点火控制的主控信