电力发动机设计论文Word文件下载.docx

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主要由传感器、PCM和执行器组成。

（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。

感知信息部

件,负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。

（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。

电控发动机的组成如图1.3

1.ECU2.节气门位置传感器3.怠速旁通阀4.空气压力传感器5.汽油滤清器6.爆震传感器7.空气温度传感器8.油压调节器9.喷油器10.氧传感器11.点火线圈12.水温传感器13.分电器14.电动燃油泵

图1.3电控发动机的组成图

1.4发动机电控系统的功用

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。

电控燃油喷射正时、燃油停供及燃油泵的工作。

1.5电控发动机的工作原理

　　　电控发动机的工作原理：

整个电控系统是以发动机电子控制器（简称ECU）为控制核心，以空气量和发动机转速计算出基本喷油持续时间，根据传感器检测与发动机工况有关的参数，对基本喷油持续时间进行修正，以喷油器，点火电子组件和怠速控制阀等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分、喷油时刻和点火时刻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太，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。

2电控发动机常见故障的诊断及步骤

2.1电控发动机故障诊断基本原则

　　对于电子控制发动机，主要从两方面理解，一是机械部分；

二是电子控制部分。

是通过控制不同的执行机构，监测和控制发动机工作。

在使用中，造成发动机故障的原因可能是机械部分，也可能是电子控制部分的问题，其故障诊断的难易程度也不一样。

因此在对电控发动机故障诊断时，我们要分清故障是在机械部分还是在电子控制部分，了解故障的特点，遵循故障诊断的一些基本原则，就可以用较简单的方法准确而迅速地找出故障所在。

电控发动机机械部分的故障特征我们可用常规检查方法和经验法诊断即可，故不再详细叙述。

电子控制部分主要由电控单元ECU、传感器和执行器等组成，而这些零件又是由各种电子元件和电子电路组成。

一般电子元件对过电压、温度十分敏感，一旦这些电子元件或电路损坏，则会使电控部分某一零部件不工作或工作异常，那么在电控发动机上则表现出某些特定的故障现象。

电控发动机的电子控制系统是一个精密而复杂的系统，其故障的诊断也较为困难。

但是，我们如果能够遵循故电控发动机机械部分的故障特征我们可用常规检查方法和经验法诊断即可，故不再详细叙述。

障诊断的一些基本原则，就在发动机出现故障时，先对电子控制系统以外的可能发生故障的部位予以检查。

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、控制器、执行器及线路等进行复杂且又费时费力的检查。

2.1.1先内后外

可以用较为简单的方法准确而迅速地找出故障所在。

2.1.2先繁后简

发生故障时，能以简单方法检查的部位应先予以检查。

我们可以用看、摸、听等检查方法将一些较为显露的故障迅速地找出来。

2.1.3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往往是以某些总成或部件出现故障最为常见，应先对这些常见故障部位进行检查。

若未找出故障原因，再对其他不常见的可能发生故障的部位予以检查。

样做，以迅速地找到故障原因，这可省时省力。

2.1.4代码优先

　　电子控制系统一般都有故障自诊断功能。

当电控发动机运行时，故障自诊断系统监测到故障后，以代码的形式将该故障储存到ECU的存储器内，同时通过“检测发动机”警告灯向驾驶员报警。

这时可人工或仪器读取故障码，并检查和排除故障码所指的故障部位。

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机械故障部位进行检查。

2.1.5先思后行

　　对发动机的故障现象先进行故障分析了解可能的故障原因有哪些，然后再进行故障检查。

这样可避免故障检查的盲目性。

2.1.6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，系统的故障检查将会很困难，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费时。

因此在检修该型车辆时，应准备好维修车型的有关检修数据资料。

特别注意：

电控发动机的故障并非一定出在电子控制系统。

如果发现发动机有故障，而故障警告灯并未点亮（未显示故障代码）大多数情况下，该故障可能与发动机电控系统无关。

此时，就应该像发动机没有装电控系统那样，按照基本诊断程序进行故障检查。

2.2电控发动机诊断的基本方法

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。

2.2.1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。

经验丰富的诊断专家，可以利用直观诊断方法诊断发动机可能出现的绝大多数故障，包括对确定故障性质的初步诊断和确定具体故障原因的深入诊断。

直观诊断的主要内容

（1）看。

即目测检查，其目的是了解电控发动机的电控系统类型、车型，在进入更为细致的测试和诊断之前，能消除一些一般性的故障原因。

①看车型和电控系统类型。

因为不同公司不同年代生产的汽车，电控燃油喷射系统的形式不同，其故障诊断方法也不同；

②拆除空气滤清器，检查滤心及其周围是否有脏物、杂质或其他污染物，必要时更换；

③检查真空软管是否老化、破裂或挤坏；

检查真空软管经过的途径和接头是否恰当；

④检查电控系统线束和连接器的连接状况；

⑤检查每个传感器和执行器有无明显的损伤；

⑥运转发动机（如有可能）并检查进、排气歧管及氧传感器处是否有泄漏。

（2）问。

了解故障出现时的情形、条件、如何发生及是否已检修过等与故障有关的情况和信息。

（3）听。

主要是听发动机工作时的声音：

有无爆震、有无敲缸、有无失速、有无进气管或排气管放炮等等。

（4）试。

根据前述检查，有针对性地试车，以便进一步确定故障

2.2.2自诊断系统

随车故障自诊断可以对系统的故障进行自诊断，在电控发动机故障诊断中是一种简便快捷的诊断方法，但是其诊断的范围和深度远远满足不了实际使用中对故障诊断的要求，常常出现发动机运行不正常而故障产生的原因可能与发动机电控系统无关，另一方面则是由于随车自诊断功能的局限性所造成的，不可能设计出一种自诊断系统对其所有可能产生的故障部位进行诊断。

因此，以直观诊断方法为主进行检查和判断的工作在任何时候对任何系统来说，都是不可替代的。

随车自诊断系统通常只能提供与电控系统有关的电气装置或线路故障，一般只能做出初步诊断结论，具体故障原因，还需要通过直接诊断和简单仪器进行深入诊断。

2.2.3利用简单仪表诊断

利用简单仪表诊断，就是利用以万用表和示波器为主的通用仪表，对电控发动机故障进行诊断的方法。

　　这种诊断方法的特点是：

诊断方法简单、设备费用低，主要用于对电控系统和电气装置的诊断。

因此，这种诊断方法可用于对故障进行深入诊断。

其缺点是：

对操作者的要求较高，在利用简单仪表诊断时，操作者必须对系统的结构和线路连接情况有相当详细的了解，才可能取得满意的诊断效果.

2.2.4利用专用诊断仪诊断

采用专用诊断仪可大大提高对电子控制系统的诊断效率。

但是由于专用诊断仪器成本较高，因此各种电脑诊断仪一般适用于专业化的故障诊断和修理厂。

电控发动机验证故障是否已排除。

若故障未排除，则继续检查故障原因。

2.3诊断步骤

动电控系统（大众车系）故障诊断步骤：

（1）外观检查打开发动机罩，检查发动机部件是否完整，真空管有无脱落，电线插接器有无松脱，是否存在漏油、漏水、漏气、漏电现象，发动机怠速运转是否平稳，排气管是否冒黑烟或有生汽油味等不正常现象。

（2）读码——清码——运行——再读码连接诊断仪，查询故障码，包括永久性和偶发性故障码都要记录，然后清除故障码。

起动发动机，冷却液温度达到80℃以上，发动机转速升至高速运转几秒钟，创造故障再现的条件。

再查询故障码并做记录。

（3）分析故障码使用维修手册查阅故障码发生的原因、影响及排除方法，偶发性故障码也不能忽视，然后作出判断。

如果未存储故障码，要考虑控制单元不不作监视的元件，例如桑塔纳2000GSi的点火线圈和燃油泵，应采用测量方法判断是否存在故障。

（3）阅读数据块数据块可以提供发动机运转状态的实时数据，能正确分析数据块代表诊断者水平的高低。

发动机首先要达到阅读数据块的条件，对读数据块中超出正常值的数据，参照维修手册分析其原因。

（4）测量根据故障现象、故障码内容、数据块数值确定测量项目，可以使用万用表、二极管测试笔、尾气检测仪、燃油压力表、真空表、气缸压力表、示波器、模拟信号发生器、喷油器检测清洗仪、点火正时灯等仪器，选择哪一种仪器的原则是能迅速、准确地判断故障。

以上检测仪器的操作请阅读仪器说明书和有关资料。

（5）故障排除根据故障诊断结论，可进行更换元件、修理、剥开线束查找故障点、清洁接地点、清洁节气门、清洁气门和进气道等工作。

（6）诊断仪检测、试车再一次使用诊断仪检测，对于加速闯车、行驶熄火必须进行路试，待故障完全排除后方能竣工交车。

2.4基本检查

检查电控发动机故障，首先要掌握电控发动机的控制原理、传感器和开关信号的信号类型和标准数值。

能看懂电路图，了解机械系统的结构特点和参数。

其次要掌握检测流程，先查什么，后查什么。

查到某一个部件时产生两种情况，如正常怎么继续检查，不正常又怎么检查。

不同的故障现象，检查流程不一样，但基本流程差不多。

根据不同的故障现象，有的项目可以省略不查，有的需重点检查。

（1）检查发动机熄火后的蓄电池电压，应不低于11V，否则应充电或更换。

（2）检查发动机能否转动，若发动机根本不转，则按本节故障征兆一览表进行检查。

（3）检查发动机能否起动，若不能起动，则应分别检查燃油压力、高压火和点火能量、点火系，若仍不能起动，则按故障征兆一览表进一步进行检查。

（4）检查空气滤清器，若脏污或堵塞，应清洗或更换滤心。

（5）检查怠速转速是否正常，若不正常，则按故障征兆一览表进行检查。

（6）检查点火正时，若不正常，应进行调整或更换相应部件。

（7）若仍不能排除故障，则按故障征兆一览表进行检查。

2.5症状模拟方法

在排除故障时，最困难的是有故障而无明显的故障症状，这给故障的诊断工作带来了许多困难。

这时应对故障进行彻底的全面分析，然后模拟与车辆出现故障时相同或相似的条件和环境，使故障再现，从而验证故障征兆，诊断故障，并找出有故障的部件或零件。

例如对于那些只有在发动机冷态下才出现的故障，或者车辆行驶时由于振动引起的问题等，都不能仅仅根据发动机热态和车辆静止时对故障征兆的验证来确诊。

再者，振动、高温和潮湿等可能引起的故障难以在使用中再现。

因此故障征兆模拟试验便成为一种诊断故障的有效方法，这种试验可以在车辆静况下进行。

在模拟试验前，应缩小可能发生故障电路的范围，然后进行试验，判断被测试的电路是否正常，同时也验证故障征兆。

2.5.1振动法

当汽车在颠簸的道路上行驶或受剧烈振动出现故障时，可用振动法进行试验。

在垂直和水平方向轻轻摇动连接器，并仔细检查连接器两端导线是否松脱或断路；

在上下左右各方向轻轻摇动配线，并仔细检查导线塑料外套有无破损，连接点有无松脱或断路；

用手指轻拍零件和传感器，检查其是否失灵。

对继电器不可用力拍打，否则可能使继电器断路。

或其他加热器件、设备对可能引起故障的零部件或传感器进行加热，检查是否出现故障，此方法还能修复由于受潮而引起故障的部件。

但必须注意加热温度不得高于60℃，以免损坏电子元器件。

2.5.2水淋法

当故障在雨天或高湿度环境下产生时，可用水喷淋在车辆上，检查是否发生故障。

但应注意不可将水直接喷淋在发动机电控零部件、电子元器件和用电设备上。

2.5.3电器全接通法

当怀疑故障可能是用电负荷过大而引起时，可逐个接通电气负载，检查是否发生故障。

3电控汽油喷射系统主要元件的检测

电控系统由传感器、ECU、执行机构和线束组成。

ECU不断检测传感器的性能参数，经计算、处理后，再控制执行机构动作。

若主要元件出现故障，可读取故障代码、确定故障部位和维修方法。

3.1主要执行元件的检测

3.1.1电动汽油泵

（1）电动汽油泵的控制：

装有电控燃油喷射（EFI）系统的汽车，只有发动机运转时，油泵才开始工作。

即使点火开关接通，只要发动机没有转动，油泵就不工作。

一般都是当发动机点火开关置于“ON”位时，油泵运转2秒后停止，发动机启动后油泵才继续工作。

（2）电动汽油泵的检测：

①拆下油泵。

②用欧姆表测量油泵线圈的电阻。

在20℃时，标准电阻值为0.2~3.0Ω。

如超出标准电阻值范围，则应更换油泵。

③将蓄电池正极与油泵正极相连，负极与油泵负极相连，检测油泵的运转情况。

注重：

必须在10秒内完成，以免油泵线圈烧毁。

3.1.2怠速控制阀（ISC）

（1）步进电机式怠速控制阀的检测：

①拆下怠速控制阀，检测线圈的电阻是否正常。

②给怠速控制阀的四个线圈依次通电，怠速控制阀应逐渐关闭；

若依相反顺序通电，则怠速控制阀逐渐打开。

如怠速控制阀工作不正常，应更换怠速控制阀。

③检测连接线束和ECU控制是否正常。

（2）电磁式怠速控制阀的检测：

①拆下怠速控制阀，测量电磁线圈的阻值是否符合要求。

②分别给两个线圈施加电压，阀门应交替开启和关闭。

如不正常，应更换怠速控制阀。

3.1.3喷油器

（1）喷油器驱动方法：

喷油器驱动方法有两种：

电压控制方法和电流控制方法，电压控制方法的驱动电路适用于低阻值喷油器和高阻值喷油器，电流控制方法的驱动电路只适于低阻值喷油器。

（2）喷油器及其控制电路的检测：

①喷油器检测。

主要进行喷油器线圈的电阻、喷油量、雾化效果及针阀卡滞和泄漏的检测。

②喷油器电路检测。

主要检测喷油器与ECU间的导线和连接器是否良好。

4ECU电脑控制单元的组成及检测

4.1电控单元的组成

硬件部分主要包括系统电路、电源电路、输入采集接口电路、输出ECU驱动电路等

1.系统电路：

系统电路以所选定的单片机为核心，主要有存储区扩展电路、时钟电路、复位电路、通信电路等。

2.输入接口电路：

输入接口主要将从传感器中采集到的转速、油门踏板位置、冷却水温度等各种发动机信号进行放大、整形、电压转换、滤波处理等，保证实时准确地为CPU提供发动机的各种参数，以便CPU进行监控。

3.驱动电路：

驱动电路主要是将CPU根据发动机状态和操作人员的要求计算得到的控制信号放大驱动，实现对油量控制机构和定时控制机构的控制。

如图所示

ECU工作电路图

4.1.2导线连接器的检测 

　　检测与ECU相连的导线连接器时，可用手轻微摇动连接器，察看是否有松动，若有松动，应拨下连接器，检查接触片是否被腐蚀，若有腐蚀现象，需用铜刷或电器接触清洁剂将其除去。

安装时，可用专用的导电油脂涂抹，以防腐蚀。

一根为ECU的电源线，一根为信号线，另一根为搭铁线。

其检测步骤为：

①点火开关旋到“OFF”位置，断开传感器导线连接器，用万用表欧姆挡测量连接器上各接线与搭铁之间的电阻，确定搭铁线。

②点火开关置于“ON”位，用万用表电压挡测量其他两根导线与搭铁之间的电压，电压为参考电压的为电源线，剩下的一根导线即为信号线。

③接好传感器导线连接器，启动发动机，测量传感器信号端子和搭铁端子间的电压是否随发动机工况的变化而变化。

4.1.3ECU的基本检测

1.检测注意事项：

1）不得损坏导线、连接器，避免短路或接触较高的电压。

2）慎重使用电子检测设备和仪器，高电压会使ECU芯片内部电路短路或断路。

检测时，最好使用兆欧级阻抗的数字表。

3）没有适当的工具和有关知识，禁止拆卸、检测ECU。

4）所有的高压元件距离传感器或执行装置的控制线至少25mm以上。

5）防止静电对ECU的损害。

2.导线连接器的检测:

检测与ECU相连的导线连接器时，可用手轻微摇动连接器，察看是否有松动，若有松动，应拨下连接器，检查接触片是否被腐蚀，若有腐蚀现象，需用铜刷或电器接触清洁剂将其除去。

3.ECU的基本检测：

1）检测ECU的电源线、搭铁线是否良好，导线连接器是否正常。

拔下电缆连接器，查看其内部有否锈蚀、触针是否弯曲，并检查ECU上的所有搭铁线是否有腐蚀。

如果上述检测一切正常，可用替代法确定ECU是否有故障。

2）检测ECU的闭环控制情况。

在氧传感器良好的情况下，启动发动机并使其怠速运转，检测氧传感器的信号电压。

在正常情况下，其信号电压应在0.1~0.9V之间不停的变化，否则，说明ECU有故障。

5电控发动机常见故障诊断

起动故障一般表现为不能起动（无初始燃烧）和起动困难。

发动机起动困难是指起动机能带动发动机按正常速度旋转，有明显的起动征兆，但不能起动，或需要连续多次起动或长时间转动起动机才能起动。

起动困难又包括冷起动困难和热起动困难两种情况。

冷起动困难和热起动困难的影响因素和检查方法大体相同，就混合气浓度而言，有混合气过稀和混合气过浓两种情况。

影响供油的故障可能出现在燃油质量、燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、冷起动喷油器、喷油器和水温传感器上；

影响进气的故障多表现为空气滤清器堵塞、进气系统漏气和怠速控制阀故障等。

5.1不能起动

发动机不能起动（无初始燃烧）的故障原因有：

点火系统不点火、点火正时失准、喷油器不工作、冷起动喷油器不喷油、喷油压力过低、喷油器堵塞或漏油、喷油控制信号不良、燃油泵不工作、进气系统漏气、气缸压力过低等。

其检查与排除方法如下：

（1）检查有无故障码，若有，应按故障码内容进行检查。

（2）检查起动时，发动机能否转动：

①当起动时，起动机不转，应按起动系统故障原因进行检查。

首先检查蓄电池存电情况和极柱连接与接触情况；

如果正常，则检查起动线路、熔断器及点火开关。

如果起动时，起动机能转动而发动机不能转动时，为起动机与发动机啮合部分故障。

②当起动时，发动机转速正常，而就是发动机不起动，应对点火系、燃油喷射系统及进气系统分别进行检查。

断及排除方法对于采用电控燃油喷射式发动机，其起动时不需踩加速踏板。

如果起动时将加速踏板全踩下或反复踩加速踏板以求增加供油量往往会使控制系统的溢油功能起作用，从而导致喷油器不喷油，造成不能起动。

（3）将加速踏板踩至中等开度位置再起动，如此时发动机能够起动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，应逐项进行检查。

如果踩下加速踏板到中等开度位置仍然不能起动，应进行下一步检查。

（4）外观检查。

检查进气管路有无漏气；

检查各连接器、加机油口盖、机油尺、各软管的连接、曲轴箱强制通风装置软管有无漏气或破裂。

（5）检查点火系统有无高压火花。

若没有或火花弱，应检查高压线、分电器、点火线圈、点火器、点火电路、曲轴位置传感器和ECU等的工作情况。

（6）检查高压线是否漏电。

（7）检查各缸火花塞的工作情况。

如果火花塞是湿的，应检查喷油器有无泄漏、喷油器线路有无短路、冷起动喷油器有无漏油、冷起动喷油器温度时间开关有无失效等。

（8）检查燃油系统的供油情况。

在确认燃油箱有油的情况下，检查燃油管路中的油压。

对丰田轿车，可跨接诊断座的端子FP和+B，使油泵强制运转，用手在供油软管处应感觉到有供油压力。

如果油压不正常，应分别检查熔断器是否熔断、油管是否泄漏或变形、油泵继电器是否有故障；

检查燃油泵、