正文6汽车构造与维修.docx
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正文6汽车构造与维修
表2-23火花塞类型
项目
内容/说明
图示/示意图
冷型火花塞
火花塞裙部短、受热面积小、散热快,因此裙部温度低些,高热值。
适用于高速、高压缩比的大功率发动机。
高热值火花塞的绝缘体顶部相对较短,被火焰覆盖的表面积和气窝的容积小。
另外由于散热途径较短,散热多,不易造成中心电极温度的上升
热型火花塞
火花塞裙部细长、受热面积大、散热慢,因此裙部温度高些,低热值。
适用于中低速、低压缩比的小功率发动机。
低热值火花塞绝缘体顶部较长,被火焰覆盖的表面积和气窝的容积大。
另外由于从绝缘体根部到
外壳散热较长,所以散热少,容易造成中心电极温度的上升
3.电极消耗
电极消耗量时根据电极材质的熔点、强度、硬度而变化的。
为了减少该消耗量，在电极中使用镍合金或白金、铱等材质，即使是很细小的电极也可以延长寿命，如图2-10所示。
图2-10电极消耗
4.火花塞故障
（1）火花塞烧蚀火花塞顶端有疤痕或是破坏，电极出现熔化、烧蚀现象时，都表明火花塞已经毁坏，此时应该更换火花塞，见表2-24所示。
表2-24火花塞故障
故障表现
故障内容/说明
电极熔化且绝缘体呈白色
这种现象表明燃烧室内温度过高。
可能是燃烧室内积炭过多,从而造成气门间隙过小,进一步引发排气门过热或是冷却装置工作不良造成的
电极变圆且绝缘体结有疤痕
这种情况表明发动机早燃,可能是点火时间过早或者汽油辛烷值过低,火花塞热值过高等原因引起的
绝缘体顶端碎裂
一般来说,爆震燃烧是绝缘体破裂的主要原因。
而点火时间过早、汽油辛烷值低、燃烧室内温度过高,都可能导致发动机爆震燃烧
绝缘体顶端有灰黑色条纹
这种情况的出现表明火花塞已经漏气,必须更换
图2-11火花塞积碳（沉积物）
（2））火花塞上有沉积物如图2-11和表2-25所示。
火花塞绝缘体的顶端和电极间的积炭严重时可能造成发动机内部损坏。
事实上,火花塞出现沉积物或者积炭只是=种直观的表面现象,这有可能是发动应及时维修。
表2-25火花塞积碳（沉积物）
项目
内容/说明
火花塞积碳（沉积物）表现
火花塞上有油性沉积物
当火花塞上出现油性沉积物时,则表明润滑油已进人燃烧室内。
如果只是个别火花塞上有油性沉积物,则可能是气门杆油封损坏造成的。
但如果是各个缸体的火花塞都粘有这种沉积物,则表明气缸出现蹿油气。
火花塞上有黑色积碳
火花塞电极和内部有黑色沉积物,这种一般是积炭,-般是气缸内混合气体过浓所致
CAN总线系统
CAN是英语“controllerareanetwork”的缩写，意为“控制器局域网”。
CAN双线式数据总线系统时一个有两条线的总线系统，通过这两条线数据总线，数据便可按顺序传到与系统相连的控制单元。
这些控制单元就是通过CAN总线彼此相通的（即通CAN总线传递数据）。
CAN双线式数据总线相通目前广泛应用在电控汽车上。
CAN数据总线是一种双线式数据总线：
舒适数据总线或驱动数据总线。
CAN舒适数据总线也叫低速总线，CAN驱动数据总线也叫高速总线。
汽车总线网络布局如图2-14所示。
图2-14汽车总线网络布局
1.基本特点
1各个CAN系统的所有控制单元都并联在CAN数据总线上。
2CAN数据总线的两条导线分别叫CAN-Aigh和CAN-Low线。
两
条扭绞在一起的导线称为双绞线（图2-15）
3控制单元之间的数据交换就是通过这两条导线来完成的,这些数据
可能是发动机转速、油箱油面高度及车速等。
图2-15双绞线（CAN驱动数据总线）
1.颜色特点
①CAN总线的基色为橙色
②对于呷动数据总线来说,CAN-High线上还多加了黑色作为标志色。
③对于CAN舒适数据总线来说,CAN-High线上的标志色为绿色。
④对于CAN-Infotainment数据总线来说,CAN-High线上的标志色为紫色。
⑤CAN-Low线的标志色都是棕色。
图2-16双绞线（CAN-High线和CAN-Low线）
3.CAN总线的布置特点（表2-26）
表2-26CAN总线的布置特点
项目
内容/说明
图示/示意图
CAN总线的布置特点
大众集团使用的CAN数据总线有一个特点:
控制单元之间呈树形连接,这在CAN标准中是没有的
这个特点使得控制单元布线更为完美。
车上CAN导线的实际布置状态称为拓扑结构图,车不同,拓扑结构也不同
图例是驱动线束的CAN拓扑结构图,可以很清楚地看到树形的结构。
1.提高数据传递的可靠性
为了提高数据传递的可靠性,CAN数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送,这两条线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。
2电压变化
在显性状态和隐性状态之间进行转换时CAN总线上的电压变化见表2-27
在静止状态时,这两条导线上作用有相同预先设定值,该值称
为静电平（静电平也称为隐性状态）。
对于CAN驱动数据总线来
说,这个值大约为2.5V。
表2-27CAN驱动数据总线的数据传
项目
内容/说明
图示/示意图
CAN数据总线上的信号变化
在显性状态下,CANHigh线上的电压会升高一个预定值（对CAN驱动数据总线来说,这个值至少为1V）。
而CAN-Low线上的电压值会降低一个同样值（对CAN驱动数据总线来说,这个值至少为1V〉。
于是在CAN驱动数据总线上,CAN-High线就处于激活状态,其电压不低3.5V（2,5V+1V=3,5V）,而CAN-Low线上的电压值最多可降至1.5V（2.5V-1V=15V）因此在隐性状态时,CAN-High线与CAN-Low线上的电压差为0,在显性状态时该差值最低为2V
3.CAN收发器
（1）收发器内的CAN-High线和CAN-Low线上的信号转换表2-28.
表2-28收发器内的CAN-High线和CAN-Low线上的信号转换
项目
内容
说明
（1）控制单元是通过收发器连接到CAN驱动总线上的,在这个收发器内有一个接收器,该接收器是安装在接收一侧的差动信号放大器
（2）差动信号放大器用于处理来自CAN-High线和CAN-Low线的信号,除此以外还负责将转换后的信号传至控制单元的CAN接收区。
这个转换后的信号称为差动信号放大器的输出电压
（3）对于差动信号放大器,用CAN-High线上的电压（UCAN-High）减去CAN-Low线上的电压（UCAN-Low）,就得出输出电压,用这种方法可以消除静电平（对于CAN驱动数据总线来说是2,5V）或其他任何重叠的电压
CAN驱动数据总线的差动信号放大器示意图
（2）CAN驱动数据总线差动信号放大器内的信号转换差动信号放大器内的信号处理见表4-29.
收发器的差动信号放大器在处理信号时,会用CAN-High线
上作用的电压减去CAN-Low线上作用的电压.
表2-29差动信号放大器内的信号处理
项目
内容
差动信号放大器内的信号处理
说明
差动信号放大器内的信号处理（以CAN驱动数据总线为例）与CAN驱动数据总线不同,CAN舒适/Infotainment总线上装有一个智能差动信号放大器,为了也能进人所“单线工作模式”,该放大器还要分别使用CAN-Hlgh信号以及CAN-Low信号
图示/示意图
（3）CAN驱动数据总线差动信号放大器内的干扰过滤由于数据总线也要布置在发动机舱内,所以数据总线就要遭受各种干扰。
在保养时要考虑对地短路和蓄电池电压、点火装置的火花放电及静态放电。
差动信号放大器内的信号处理见表2-30。
（4）信号电平
①控制单元信号在收发器内的放大
a.收发器发送一侧的任务是将控制单元内的CAN控制器的较弱信号放大,使其达到CAN总线上的信号电平和控制单元输人端的信号电平。
b.连接在CAN数据总线上的控制单元的作用就像是CAN总线上的一个负载电阻（因为装有电子元件）。
这个负载电阻取决于连接的控制单元数量及其电阻。
表2-30差动信号放大器内的信号处理
项目
内容
差动信号放大器内的干扰过滤
说明
差动信号放大器内的干扰过滤（以CAN驱动数据总线为例）
CAN-High信号和CAN-Low信号经过差动信号放大器处理后（就是所谓的差动传递技术），可最大限度地先出干扰影响。
这种差动传递技术的另一个优点是：
即使在车上的供电电压有波动（例如在起动发动机时），也不会影响各个控制单元的带护具传递（数据传递可靠性）
由于CAN-High线和CAN-Low线扭绞在一起的（双绞线），所以干扰脉冲X就总是有归路地作用在两条线上
由于差动信号放大器总是用CAN-High线上的电压（3.5V-X）减去CAN-Low线上的电压（1.5V-V），因此在经过处后，差动信号中则不再有干扰脉冲。
图示/示意图
C.收发器将CAN信号输送到CAN数据总线的两条导线上，相应地在CAN-High线上的电压则升高，而在CAN-Low线上的电压则降低一个同样大小的值。
对于驱动CAN数据总线来说，一条导线上的电压改变值布低于1V，对于CAN舒适/Infotainment总线来说，这个值布低于3.6V。
②数据总线上CAN-High线和CAN-Low线上的负载电阻
a.最初的数据总线的两个末端有两个终端电阻，相比之下，大众集团使用的是分配式电阻，即发动机控制单元内的“中央末端电阻”和其他控制单元内的高欧电阻。
这样会产生很大的影响，但由于轿车上的数据总线不是很长，所以不会有什么负面作用。
CAN标准中有关数据总线长度规定则布适合用于大众集团的CAN驱动数据总线。
b.CAN舒适/Infotinment数据总线的特点是：
控制单元内的负载电阻不是作用于CAN-High线和CAN-Low线之间，而是体现在每根导线对地或对5V之间。
如果蓄电池电压被切断，则电阻也就消失，这时用欧姆表无法测出电阻
数据总线上CAN-High线和CAN-Low线上的负载电阻如图2-17所示。
1.通过网关将三个系统联成网络
由于电压电平和电阻配置不同,所以在CAN驱动数据总线和CAN舒适/Infotainment数据总线之间无法进行耦合连接。
另外这两种数据总线的传输速率是不同的,这就决定了它们无法使用不同的信号。
这就需要在这两个系统之间能完成一个转换。
这个转换过程是通过所谓的网关来实现的。
根据车辆的不同,网关可能安装在组合仪表内、车上供电控制单元内或在自己的网关控制单元内。
由于通过CAN数据总线的所有信息都供网关使用,所以网关也用作诊断接口。
目前是通过网关的K线来查询诊断信息的,从Touran车开始是通过CAN数据总线诊断线来完成这个工作的。
图2-17数据总线上CAN-High线和CAN-Low线上的负载电阻
2.网关原理
网关的主要任务是使两个速度不同的系统之间能进行信息交换。
用火车站作为例子来清楚地说明网关的原理（图2-18）
在站台A（站台，英文名叫网关）到达一列快车（CAN驱动数据总线，100kBit/s），车上有数百名旅客。
在站台B已经有一辆火车（CAN舒适/Infotainment数据总线，100kBit/s）在等待，有一些乘客就换到这辆火车上，有一些乘客要换乘快车继续旅行。
车站/站台的这种功能，即让旅客换车，以便通过速度不同的交通工具到达各自目的地的功能，与CAN驱动数据总线和CAN舒适/Infotaninment数据总线两条系统网络的网关功能室相同的。
图2-18用火车站作为例子来清楚地说明网关的原理
OBD-‖系统
OBD即onboarddiagnostic的缩写,是车载诊断系统。
OBD
主要有4种。
①OBD-I（未适用OBD限制的地区）。
②OBD-Ⅱ（美国、加拿大）。
OBD-Ⅱ是由美国加利福尼亚州
颁布的,现在已经用于美国全国和加拿大,限制非常严格。
除了尾
气排放限制外,还需限制蒸发排放。
③E-OBD（欧洲）。
E-OBD被全世界所广泛采用,检测尾气
排放性能的劣化.
④J-OBD（日本）。
J-OBD是在OBD-I的基础上加入了失火和燃油系统监测等。
1.OBD的任务
车载诊断系统OBD对排放及相关进行监控。
车载ECM/PCM随时监视与排放相关部件的状态,检测导致排放恶化的部件及系统的故障和劣化情况。
当检测到异常时,ECM/PCM将点亮MIL,或使其闪烁,向驾驶人报警
2.主要监控项目
在OBD法规中,要求通过监视下述项目来检测排放气体恶化状况。
①发动机失火。
②燃油供给系统。
③三元催化器。
④蒸发排放系统。
⑤前氧传感器。
⑥后氧传感器。
⑦EGR系统。
⑧其他对排放气体的恶化及检测的执行有影响的一般部件。
1.故障码设置标准
由于汽车生产商不断地更新和改进发动机控制系统,市场上有各种不同的国产和进口系统。
不同生产商以及同一个生产商的不同车型、相同车型不同生产时间的车载诊断数据的读取和系统维修方法都有所不同。
这就是为什么在进行维修诊断时,必须使用相应维修手册的原因。
但是,现在已经制定了标准,要求对所有车的电控系统采取一个标准化的测试步骤,这就是人们通常说的OBD-Ⅱ,在该系统中,车辆会采用相同的术语、缩写及元件的定义描述。
同样执行相同诊断步骤，并显示相同的故障码。
无论生产商是否相同,OBD-Ⅱ系统的大部分故障码都可以用来显示相同的故障。
而有一些故障码仅仅对应一个特定的系统,或者各个系统代表不同的含义。
故障码是一个五位数的代码,同时含有数字和字母。
SAE（美国汽车工程师学会）规定OBD-Ⅱ故障码由5位组成,见表2-31。
表2-31故障码组成
举例故障码：
P1352
P
1
3
52
第一位是英文字母,代表动力系统。
如果是“B”,则代表车身;如果是“C”,则代底盘
第二位“1”,代表汽车制造厂商。
若为“0”,则代表SAE定义故障码
第三位“3”,代表SAE定义的故障码范围。
如果这一位为“1”,则表示燃油或空气测试不良;“'表示燃油测试不良或喷油器线路,“3”表示点火系统不良或发动机间歇熄火;“4”表示废气控制系统辅助装置不良;“5”表示汽车或怠速控制系统元件不良;“6”表示电脑或输出控制元件不良
第四、五位“52”,代原厂故障码
2.诊断端子设置和自诊断
OBD-‖系统是世界各个汽车制造厂商采用相同标准的诊断插座（16针）、相同定义的故障码以及相同的资料传输标准（SAE或ISO）的诊断系统。
只要通过一台仪器，即可对各种汽车进行故障判断。
诊断座端子如图2-19所示，诊断座端子含义见表2-32.
图2-19诊断座端子
端子号
含义
端子号
含义
端子1
生产商自由使用
端子2
J1850总线（+）
端子3
生产商自由使用
端子4
车身接地
端子5
信号接地
端子6
生产商自由使用
端子7
ISO9141-2“K”线
端子8
生产商自由使用
端子9
生产商自由使用
端子10
J1850总线
（一）
端子11
生产商自由使用
端子12
生产商自由使用
端子13
生产商自由使用
端子14
生产商自由使用
端子15
ISO9141-2“L”传输线
端子16
蓄电池
OBD-Ⅱ诊断模式采用高效的输出明码编码方式以及压缩数据
包方式传递信息,读取与清除故障码可在瞬间完成。
OBD-Ⅱ诊断
座仍保留了通过跨接诊断座的引脚从故障指示灯或LED灯、电压
表上读取故障的功能,不过这种码多是两位数码,信息量远远少于
OBD-Ⅱ标准码,有些故障码无法用此种方式输出。
巡航控制系统
巡航控制系统是一种利用电子控制技术保持汽车自动等速行驶的系统。
当汽车在高速公路上长时间行驶时,接通巡航控制主开关,设定希望的车速,巡航控制系统将根据汽车行驶阻力的变化,自动增大或减小节气门开度,使车按设定的车速等速行驶,驾驶员不必操纵加速踏板。
巡航控制系统在车辆上的位置如图2-20所示。
图2-20巡航控制系统在车辆上的位置
巡航控制系统由巡航控制开关、传感器、巡航控制单元ECU、执行器等组成。
巡航控制开关和传感器将信号送至ECU,ECU根据这些信号计算出节气门的合理开度,并给执行器发出信号,调节节气门的开度,保持汽车按设定的车速等速行驶。
1.巡航控制开关
巡航控制一般采用手柄式开关,安装于转向盘下方如图2-21所示。
也有的采用按键式开关,装在转向盘上。
巡航控制开关包括主开关（MAIN）、设定/减速开关（SET/COAST）、恢复/加速开关（RES/ACC）和取消（CANCEL）开关,如图2-21所示。
图2-14巡航控制开关
2.车速传感器
车速传感器的类型有电磁式、霍尔式、光电式、舌簧开关式等。
车速传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。
对于巡航控制系统而言，车速传感器信号的作用是巡航控制ECU用于巡航车速的设定及将实际车速与设定车速进行比较，以便实现等速控制。
3.节气门位置传感器
节气门位置传感器信号可同时用于发动机控制、自动变速器控制和巡航控制等。
对于巡航控制系统而言，节气门位置传感器信号的作用是巡航控制ECU用于计算输出与节气门开度的关系，以确定输出量的大小。
4.节气门控制摇臂传感器
节气门控制摇臂传感器可对巡航控制ECU提供节气门摇臂位置信号。
节气门摇臂位置传感器为电位计式，该信号的作用是巡航控制ECU根据节气门摇臂位置信号对节气门进行控制。
5.巡航控制单元ECU的功能（表2-33）
表2-33巡航控制单元ECU功能
项目
功能说明
等速控制功能
ECU将实际车速与设定车速进行比较,确定节气门是否应该开大或关小,并根据实际车速与设定车速的差值,计算出节气门开大或关小的量;然后对执行器进行控制,保证汽车按设定的车速等行驶
设定车速调整功能
当汽车以巡航控制模式行驶时,如果需要使设定车速提高或降低,则只要操作恢复/加速或设定/减速开关,就可以使设定车速改变,巡航控制ECU将记忆改变后的设定车速,并按新的设定车速进行巡航行驶
取消和恢复功能
当汽车以巡航控制模式行驶时,如果接通取消开关或接通任何一个其他的退出巡航控制开关,巡航控制ECU将控制执行器使巡航控制取消。
取消巡航控制以后,要想重新按巡航控制模式行驶,只要操作恢复/加速开关,巡航控制ECU即可按原来的巡航控制行驶
车速下限控制功能
车速下限是巡航控制所能设定的最低车速。
不同的车型稍肩不同,-般为40km/h。
车速低于40km/h时,巡航车速不能被设定,巡航系统不能工作。
当巡航行驶时,如果车速降至40km/h以下,则巡航控制将自动取消,且巡航ECU存储器内存储的设定车速将被清除
车速上限控制功能
车速上限是巡航控制所能设定的最高车速,一般为200km/h
安全电磁离合器控制功能
当汽车以巡航控制模式行驶时,如果因为下坡汽车车速高于设定车速15km/h,则巡航控制ECU将切断巡航控制系统的安全电磁离合器使车速降低。
当车速降低至比设定车速高出不足10km/h时,安全电磁离合器再次接通,恢复巡航控制
自动取消功能
当汽车以巡航控制模式行驶时,若出现执行器驱动电流过大,伺服电动机始终朝节气门打开的方向旋转时,则巡航控制ECU存储器内存储的设定车速将被清除,巡航控制模式将被取消,主开关同时关闭
自动变速控制功能
当具有自动变速器的汽车以巡航控制模式行驶时,如果上坡时变速器在超速挡,车速降至比设定车速低4km/h以上时,巡航控制ECU将超速挡取消信号送至自动变速器ECU,取消自动变速器超速挡
当车速升至比设定车速低2km/时,巡航控制ECU将超速挡恢复信号送至自动变速器ECU,恢复自动变速超速挡
续表
项目
功能说明
诊断
功能
如果巡航控制系统发生故障,巡航控制ECU的自诊断系统能够诊断出故障,并使仪表板上的巡航指示灯闪烁以便提醒驾驶员
同时,巡航控制ECU将故障码存储在存储器内
通过巡航控制指示灯的闪烁或使用故障诊断仪可以读取故障码
6.执行器
巡航控制系统的执行器由ECU控制,根据ECU的控制信号
控制节气门的开度,以保持车速恒定。
巡航控制系统执行器有真空
驱动型和电动机驱动型两种。
①根据位于方向盘上的以下巡航控制开关的启动,巡航控制系统将启用并调整车速:
On/off（打开/关闭）、+RES（+恢复）、-SET（-设置）。
②为了启用巡航控制系统,确保车速在40km/h以上,将巡航“ON/OFF（接通/关闭）”开关置于ON的位置,并瞬时按下“SET（设置）”开关。
发动机控制模块将启用巡航控制系统并记录车速。
发动机控制模块向仪表板组合仪表（IPC）发送一组GMLAN串行数据信息,以点亮仪表板组合仪表上的巡航启用指示灯。
③在巡航控制系统启用时踩下加速踏板,允许驾驶员操控巡航控制系统,以使车辆加速超过当前设置的车速。
松开加速踏板时,车速下降,并恢复到当前设置的车速。
发动机控制模块（ECM）将根据制动踏板位置（BPP）传感器、接通/关闭开关、巡航控制取消开关发出的信号,停用巡航控制系统。
①使用制动踏板时,巡航控制系统将停用。
车身控制模块（BCM）通过制动踏板位置传感器信号电路监控制动踏板位置传感器,当踏板达到汲限位置时电压信号增加。
发动机控制模块通过一项直接输人和-项来自车身控制模块指示刹车状态的GMLAN串行数据信息,监控制动踏板位置信号。
当两个信号都指示制动踏板踩下时,发动机控制模块将关闭巡航控制系统。
②当巡航控制“ON/OFF（接通/关闭）”开关置于“OFF”位置时,或巡航控制“Cancel（取消）”开关启用时,巡航控制系统也将停用。
③每次停用巡航控制系统时,发动机控制模块将记录系统停用的原因发动机控制模块的存储器会记录最后8次断开的原因。
①发动机控制模块没有检测到车身控制模块（BCM）,启用制动踏板。
②设置了巡航控制系统故障诊断码。
③车速低于40km/h。
④车速过高。
⑤车辆挂驻车挡（P）、倒挡（R）、空挡（N）或一挡。
⑥发动机转速过低。
⑦发动机转速过高。
⑧系统电压不在9~16V之间。
⑨防抱死制动系统（ABS）/牵引力。
1.系统组成及功能（表2-34）
表2-34系统组成及功能
项目
图示/示意图
内容/说明
车距调控系统感应器G529和车距调节系统控制单元J428
感应器和控制单元安装在同一壳罩内。
若感应器/控制单元任一发生故障,则必须更换整个单位元件
车距调控系统感应器G259发射模数化频率信号并接收反射信号。
控制单元对雷达探测信号及其他附加输人信号进行处理。
通过这些信号可以在雷达探测范围内众多物体中找出作为进行相关调控参照物的车辆
续表
项目
图示/示意图
内容/说明
自适应巡航定速系统操作员及驾驶员应知信息
通过位于转向柱左侧的操作杆来进行操作
操纵杆有两个位置
接通系统只需将该操纵杆向司机向推至自适应巡航系统的“oN”位置即可
关闭系统只需将操纵杆推至自适应巡航系统的“OFF”位置即可
启动发动机后,根据这个操纵杆的位置情况,自适应巡航系统会处于BERE1T模式（操纵杆在“ON”位置）或AUS模式（操纵杆在“OFF”位置）。
该系统在接通后就处于BEREIT模式。
这时转速表上还没有显示任何信息。
只有在按下SET按键后,自适应巡航系统才会真正进人AKTIV模式
自适应巡航定速系
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