丰田皇冠发动机电控系统的检测与维修Word格式.docx
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三．计划进度：
第8周查阅资料、选型对比调研，确定方案。
第9-10周实际使用汽车故障诊断仪，对丰田皇冠发动机电控系统故障进行诊断与维修。
第11-12周完成论文。
第13周答辩。
四．毕业设计（论文）结束应提交的材料：
1、论文1份（5000字以上）。
2、
3、
指导教师教研室主任
年月日年月
论文真实性承诺及指导教师声明
学生论文真实性承诺
本人郑重声明：
所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。
毕业生签名：
日期：
指导教师关于学生论文真实性审核的声明
已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。
指导教师签名：
日期：
徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评阅表
学号
930707046
学生姓名
朱先春
论文成绩
系部
机电工程技术学院
专业
汽车检测与维修
班级
汽检091
导师姓名
李永康/赵建军
职称
讲师/工程师
题目
指导教师评语
（包含对论文的性质、难度、份量、学生实际完成情况，论文撰写格式、学生学术道德等方面的评价，是否同意答辩等）
指导教师签名：
年月日
摘要
本论文系统地阐述了丰田皇冠发动机电控系统，主要介绍了它的电子控制燃油喷射系统、电子控制点火系统、辅助控制系统、发动机电子控制系统的故障诊断与排除等,以丰田皇冠3.0轿车所使用的2JZ-GE型发动机为主线。
并且着重介绍了丰田独有的领先发动机技术VVT—i（智能可变气门正时系统）。
而VVT—i技术的最大特点是可根据发动机的工况控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角，对配气相位进行优化，通过改变进气门开启的时刻，来调节气门，使得有效的提高了发动机的燃油经济性、动力性、排放性能。
并结合实际的丰田发动机电控维修案例进行故障诊断与排除。
关键词：
电控燃油喷射系统电控点火系统辅助控制系统VVT-i系统故障诊断与排除
Abstract
ThispapersystematicallyexpoundedtheToyotaengineelectroniccontrolsystem,introducesitselectroniccontrolfuelinjectionsystem,electroniccontrolignitionsystem,controlsystem,engineelectroniccontrolsystemfaultdiagnosisandtroubleshooting,ToyotaCrown3.0carsusedbythe2JZ-GEtypeengineasmainline.AndemphaticallyintroducestheuniqueleadingToyotaenginetechnologyVVT-I（variablevalveTiming-Intelligentsystem）.VVT-Itechnologyisthebiggestcharacteristicaccordingtotheworkingconditionoftheenginetocontroltheintakecamshaft,byadjustingthecamangle,thegasdistributionphaseoptimization,bychangingtheinletvalveopentime,toadjustthevalve,whicheffectivelyimprovestheengine'
sfueleconomy,powerperformance,emissionperformance.CombinedwiththeactualoftheToyotaenginerepaircaseforfaultdiagnosisandtroubleshooting.
Keywords:
Electronicfuelinjectionsystem
ElectriccontrolledignitionsystemAuxiliarycontrolsystemAuxiliarycontrolsystemVVT-isystemFaultdiagnosisandelimination
摘要
Abstract
第一章前言………………………………………………………………………1
第二章丰田皇3.0发动机电子控制系统的基本组成与控制原理………………2
第三章丰田皇冠3.0发动机电子控制系统的主要功能…………………………3
§
3.1电子控制燃油喷射系统……………………………………3
3.2电子控制点火系统……………………………………………3
3.2.1电子控制点火系统的组成及工作原理…………………4
3.2.2爆震传感器与爆震控制………………………………5
3.3辅助控制系统……………………………………………5
3.3.1进气控制系统………………………………………5
3.3.2怠速控制系统………………………………………7
第四章发动机电子控制系统的故障诊断与排除…………………………………8
4.1故障诊断的基本原则与方法………………………………8
4.2丰田皇冠发动机电控常见故障的诊断与排除…………………8
第五章总结……………………………………………………………………12
参考文献……………………………………………………………………………13致谢………………………………………………………………………14
第一章前言
发动机电子控制系统始于20世纪60年代，分为三个阶段：
第一阶段，从20世纪60年代中期到70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70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。
60年代后期到70年代，汽车电控系统多采用模拟电路的ECU（电子控制单元），单独对汽车某一系统，如燃油喷射系统、点火系统等进行控制。
由于在采用模拟电路的ECU控制系统中，如果要增加控制功能，就必须增加与实现该项功能控制逻辑相应的电路，这样必然会使ECU的尺寸增加很大，对于安装空间有限的汽车来讲很不适用。
所以这一时期的汽车电控系统多采用一个ECU控制汽车的一个系统的单独控制方式。
随着电子技术的飞速发展，用于汽车电控系统的ECU由于采用了数字电路及大规模集成电路，其集成度越来越高，微处理机速度的不断提高和存储容量的增加使其控制功能大大增
加，并具有各种备用功能。
另外，与汽油喷射控制、点火控制及其他控制系统相关的各种控制器，由于所用的传感器很多都可通用，如水温传感器，进气温度传感器，负荷、车速（转速）传感器等，因此利用控制功能集中化，就可以不必按功能不同设置传感器和ECU，而是将多种控制功能集中到一个ECU上，不同控制功能所共同需要的传感器也就只设置一个。
这种控制方式就叫做集中控制系统，也就是汽车微机控制系统。
第二章丰田皇冠3.0发动机电子控制系统的
基本组成与控制原理
丰田皇冠3.02JZ-GE型发动机电子控制系统的组成如图2-1所示，主要由信号输入装置、电子控制单元（ECU）、执行器等组成。
控制原理：
采集发动机控制信号，根据采集的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等，从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。
第三章丰田皇冠3.0发动机电子控制系统的主要功能
§
3.1电子控制燃油喷射系统
丰田皇冠3.0轿车的发动机为2JZ-GE型，采用的是压感式电子控制燃油喷射系统（简称EFI）。
EFI系统主要由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统（ECU和传感器）三大部分组成。
1.空气供给系统
功用：
向发动机提供必要的空气，并测量出进入气缸的空气量。
2.燃油供给系统
（1）供油系统组成：
汽油箱、电动燃油泵、输油管、回油管、喷油器、油压调节器、燃油分配管、汽油滤清器
（2）供油系统功用：
向发动机供给混合气燃烧所需的燃油
3.2电子控制点火系统
3.2.1电子控制点火系统的组成及工作原理
1.基本组成
皇冠3.0轿车微机控制无分电器点火系统主要由传感器、电子控制单元（ECU）、点火模块、点火线圈、火花塞等组成。
2.工作原理
在发动机工作过程中,ECU不断地检测各传感器的信号,用于判断发动机工况,并产生与发动机工况相对应的最佳点火时刻,向点火模块发出控制指令,使点火模块控制点火线圈的初级电路。
点火控制包括点火提前角控制（ESA）、通电时间控制（EST）和爆震控制（KNK）三个方面。
1）点火提前角控制（ESA）
①点火提前角的确定
ECU根据有关传感器送来的信号,计算出最佳的点火时刻,输出点火信号（IGt）,控制点火器点火。
②点火提前角的计算
发动机工作时,ECU根据进气量和发动机转速信号,从存储器储存的数据中找到相应的基本点火提前角,再根据有关传感器信号加以修正,得出实际点火提前角,如图2所示。
实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
③点火提前角的控制
初始点火提前角由ECU根据压缩行程上止点位置信号确定,此时的控制信号主要是发动机转速（Ne）信号和起动开关（STA）信号,基本点火提前角由ECU根据进气量和发动机转速信号确定,点火提前角修正包括暖机修正、过热修正、怠速稳定性修正和爆震修正等。
2）点火线圈通电时间控制
当点火线圈的初级电路被接通后,初级电流是按指数规律增长的。
发动机转速和电源电压发生变化对点火线圈初级断开电流的大小产生影响,因此必须对点火线圈的通电时间进行控制。
3）爆震控制
微机控制无分电器点火系统将点火时刻控制在爆震的临界点或有轻微的爆震,此时发动机的热效率最高,动力性和经济性最好。
一旦产生爆震,则采用推迟点火的方法防止爆震。
在不发生爆震的情况下,ECU对点火采用开环控制;
当发生爆震时,ECU检测到爆震传感器的爆震信号,对点火进行闭环控制。
上述控制过程是指发动机在正常状态下点火时刻的控制过程。
当发动机起动、怠速或汽车滑行工况时，设有专门的控制程序和控制方式进行控制。
3.2.2爆震传感器与爆震控制
最佳点火提前角在接近临界爆震点，同时又不能使发动机发生爆震。
要使点火系统达到这样的性能要求，除了必须采用电子控制的点火系统外，对点火提前角还必须采用爆震反馈控制。
爆震控制方法
爆震传感器的作用：
是对发动机的气缸压力或其他能对发动机爆振做出判断的相关参数进行检测，并将信号送入发动机ECU。
3.3辅助控制系统
辅助控制系统包括进气控制系统（包括进气惯性增压控制系统、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统等）、怠速控制系统等。
3.3.1进气控制系统
1.进气惯性增压控制系统
进气惯性增压控制系统利用进气的惯性效应来提高充气效率，从而提高发动机的动力性
和经济性。
进气惯性效应与压力波传播路线的长度有关，不同的转速要求不同的长度。
要改
变进气压力波传播路线的长度，以适应不同转速惯性增压的需求，对过去化油器式发动机是比较困难的。
现在，在电子控制的汽油机中，可以通过改变进气管的长度，或改变压力波的波长来实现。
谐波增压装置是一种利用空气动力学原理形成的，它是一种利用气流惯性产生的压力波来提高充气效率，以提高发动机功率和转矩的。
一些中高级汽车的进气常采用谐波增压系统，简称ACIS。
皇冠3.02JZ-CE发动机ACIS结构皇冠3.02JZ-GE发动机在其他结构不变的基础上增加了谐振室（大容量真空气室）、进气增压控制阀（控制阀）、真空驱动器（膜片式驱动装置）、电磁真空通道阀（电磁阀）和真空罐等。
2.废气涡轮增压控制系统
废气涡轮增压是车用发动机广泛采用的主要增压方式。
它是将发动机排出废气的部分能量转化为机械能，从而带动同轴的压气机叶轮旋转，压气机将压缩后的空气充入气缸实现增压。
3.可变气门正时系统
VVT—i（VariableValveTimingIntake）系统是指"
智能可变气门正时系统”。
VVT—i系统是丰田独有的领先发动机技术。
（1）VVT—i系统的组成
VVT—i系统由传感器、ECU和凸轮轴正时机油控制阀、控制器等部分组成。
根据发动机曲轴位置传感器、空气流量计、进气歧管压力传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器和水温传感器等信号，ECU计算出各个行驶条件下的最佳气门正时，控制凸轮轴正时油压控制阀动作。
控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置（如图3-8,3-9,3-10所示），也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT—i控制器的不同油道上，使进气凸轮轴在40。
范围内保持最佳气门正时，以提高发动机特性。
（2）VVT-i系统的工作过程
提前
根据ECU电脑发出的提前控制信号，凸轮轴正时机油控制阀处在如图3-8所示位置，在油压作用到正时提前侧叶片室，使凸轮轴向正时提前方向转动。
滞后
根据ECU电脑发出的滞后控制信号，总油压作用到正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动，如图3-9
保持
发动机ECU根据工况计算出预定的正时角，预定的正时被设置后，使凸轮轴正时机油控制阀处在空格位置，保持气门正时直到移动状况改变，从而改变气门正时，如图3-10
3.3.2怠速控制系统
1.怠速控制的作用
怠速控制就是怠速转速的控制。
根据发动机工作温度和负载，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
2.原理
ECU根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发动机是否处于怠速状态，然后根据冷却液温度、空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查出该工况下的目标转速（即能稳定运转的怠速转速），再与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计算出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（调节进气量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。
第四章发动机电子控制系统的故障诊断与排除
4.1故障诊断的基本原则与方法
1.基本原则：
（1）先简后繁、先易后难的原则
（2）先思后行、先熟后生的原则
（3）先上后下、先外后里的原则（4）先备后用、代码优先的原则
2.故障诊断方法
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所采用的手段，可分为：
直观诊断、利用自诊断系统诊断、简单仪表诊断和专用诊断仪器诊断等。
4.2丰田皇冠发动机电控常见故障的诊断与排除
案例一
故障现象：
一辆日本丰田皇冠3.0轿车,配备2JZ-GE型发动机,A340E型自动变速器。
据驾驶员反映,该车在低速、中速区域（<
80km/h）行驶极为正常,但当车速达到100km/h以上时,就会出现严重的“惰车”现象,并且在急加速的时候,发动机的响应性极差,同时可以听到排气管内有较为清晰的“放炮”声。
维修工艺单：
发动机电控故障分析表（表1）
用户姓名
***
登记车号
*号
登记年月日
2011年10月
车牌号
苏C****
选修日期
2011年10月14日
里程表读数
108059Km
故障发生的情况
发生故障日期
2011年10月12日
多长时间发生一次故障
√连续□间断（次/天）
故障发生的条件
天气
√晴天□阴天□雨天□雪天□其他
气温
□炎热天□热天√冷天□寒冷天
地点
□高速公路□一般公路□市内□上坡□下坡□粗糙路面□其他
发动机工况
□起动前□起动后□怠速□无负荷√行驶（□匀速√加速□减速）□其他
发动机水温
□冷机□暖机时□暖机后□任何温度√其他
故障现象
发动机不能起动
□不能运动□怠速高□怠速低□怠速粗暴□其他
起动困难
□起动时运转转速低□其他
怠速不良
□怠速不稳□怠速高□怠速低□怠速粗暴□其他
动力不足
□加速迟缓□回火√放炮□喘振□敲缸□其他
发动机熄火
□起动后立即熄火□踩加速踏板后□松加速踏板后□空调工作时□其他
其他
高速“惰车”
故障指示灯状态
□常亮□有时亮√不亮
工作流程：
故障维修:
首先进行常规检查，发动机舱整齐清洁,各管路、连线排列有序,连接可靠;
空气滤清器和机油滤清器都很干净,绝无堵塞的可能。
读取发动机故障码。
跨接检查插接器中的TE1和E1端子,打开点火开关,仪表盘上的“CHECK”警示灯显示正常码,表明发动机控制系统正常。
由于该车低速、中速时运行正常,故进一步的检测重点应当放在供油和点火正时的控制上。
从燃油箱中拆出电动燃油泵,发现其吸油滤网很干净,无阻塞的可能。
用数字式万用表查得油泵线圈的电阻为0.24Ω,正常（标准值为0.2～0.3Ω）。
按规范要求装复电动燃油泵,接好油管后,在主油道中接上压力表检查供油系统压力。
跨接故障检查插接器的+B和FP端子,打开点火开关,油泵工作后压力表的读数为275kPa（正常值为265～304kPa）,表明电动燃油泵供油及系统压力均正常。
检查点火系统中的分电器、火花塞无烧蚀或击穿现象,点火线圈初级绕组、次级绕组的阻值符合要求。
用点火正时灯检查发动机点火正时,正时皮带轮上的正时标记（凹槽）与正时皮带罩上的10°
刻度线对准,点火正时符合要求。
用火花塞做跳火试验,火花强烈。
以上检查表明发动机点火系统工作正常。
又因为在急加速时才发生故障，所以在发动机急加速时测量油泵,将测量结果与标准值进行比较,因油泵正常,所以怀疑压力调节器和供油ECU存在故障。
先排除压力调节器存在的故障,然后重点检查供油ECU。
1）检查蓄电池电压,为12.5V;
用数字式万用表检查故障检查插接器+B端子对地的电压为
12.5V,证明为电动燃油泵提供的电源、电压、线路连接均正常可靠。
2）拔下电动燃油泵控制ECU的线束插头,跨接发动机检查插接器的+B和FP端子。
用数字式万用表检查发电机控制ECU上FPC端子的输出电压:
起动发动机,当发动机以700r/min怠速运转时,发动机控制ECU上FPC端子的输出电压为3.0V（正常值为2.5～3.0V）;
突然加速至6000r/min时,FPC端子的输出电压为6.0～6.5V（正常值为4.0～6.0V或更高）,说明发动机控制ECU上FPC端子的电压正常。
3）从发动机故障检查插接器上拆下跨接线,并插上电动燃油泵控制ECU的线束插头。
用数字式万用表检查电动燃油泵控制ECU上FP端子的输出电压:
起动发动机,当发动机以700r/min怠速运转时,FP端子的输出电压为8.9V（正常值为8～10V）;
突然加速到6000r/min时（可感觉到响应性极差,转速上升缓慢）,FP端子的输出电压为8.9～9.5V（正常值为12～14V）,并且波动较大,电压不稳定。
很明显,当汽车高速行驶时,燃油泵控制ECU上FP端子的输出电压太低,电动燃油泵只能维持较低的转速,造成燃油供应不足,压力波动大,使汽车在高速行驶时出现“惰车”现象。
结论：
根据上述检查,可以判定该车高速时出现“惰车”和排气管“放炮”的故障现象是由燃油泵控制ECU失效造成的,发动机在高速时供油不足,使混合气过稀,从而出现上述现象。
案例二
故障现象：
一辆日本的丰田皇冠3.0轿车，装备2JZ-GE型发动机。
该车启动时发动机起动困难，在行驶过程中油耗明显过大。
发动机电控故障分析表（表2）
√连续□间断（次/天）
□高速公路□一般公路□市内□上坡□下坡□粗糙路面√其他
□起动前□起动后□怠速□无负荷√行驶（□匀速□加速□减速）□其他
□冷机□暖机时□暖机后□任何温度□其他
□起动时运转转速低√其他
动力不
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