奥迪A6发动机电控系统的工作原理与故障诊断毕业论文.docx

1、奥迪A6发动机电控系统的工作原理与故障诊断毕业论文毕 业 论 文论文题目： 奥迪A6发动机电控系统工作原理与故障诊断毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设

2、计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日

3、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7

4、）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序

5、清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良

6、中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及

7、附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精

8、神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日（一）奥迪A6发动机主要的电子控制系统.2

9、（三）发动机动力不足或加速不良的故障诊断13（四）发动机爆震的故障诊断.13（一）热车易熄火、熄火后不易启动故障案例分析与诊断15（二）动力不足、加速不良故障案例分析与诊断16奥迪A6发动机电控系统工作原理与故障诊断摘要：电控发动机的应用使得发动机故障大大降低，提高了发动机的动力性、燃油经济性；改善了发动机的加速、减速性能以及启动性能。本论文围绕着奥迪A6发动机电控系统的工作原理与故障诊断，介绍了奥迪A6发动机电控系统的组成与工作原理，发动机电控系统常见故障的诊断以及具体案例的分析与诊断等。关键词: 奥迪A6发动机电控系统；发动机电控系统组成；工作原理；故障诊断一、 概述汽车作为现代人的代步工

10、具已经越来越普及，越来越成为我们生活中的一部分，随着科技的发展呈结构复杂化、系统功能多样化、控制自动化和智能化、显示信息智能化发展，电子控制系统在汽车中占有越来越重要的地位，由以机械故障为主体发展为以电控系统故障为主体，为了改变和突破发动机电控系统故障诊断的传统观点，以现代故障诊断理论和技术为基础，建立科学、系统、合理、完善的发动机故障检测诊断系统，已成为目前汽车发动机故障检测诊断行业的必然要求。这给汽车的故障诊断与检修带来了困难和挑战，对维修设备的科技含量要求越来越高，对故障诊断与检修的方法要求也越来越高。为了及时发现和排除故障，各国都纷纷投入大量的人力、物力对汽车电控系统的故障诊断进行不断

11、的研究、开发。随着汽车的保有量越来越多，其电控系统故障诊断和检修也越来越重要，诊断技术已日益趋于完善。目前，我国自主开发的汽车电子产品正处于加速发展阶段。汽车发动机电子控制系统的开发与应用已逐渐从过去的院校和研究机构的研发向以企业为主导并以产业化为目标的局面发展。随着奇瑞、吉利等民营汽车制造企业的崛起、国家的政策支持和国内汽车市场的发展潜力将给汽车发动机电子控制系统开发商带来难得的机遇。尽管市场巨大，但生产汽车发动机电子产品也充满了挑战。发动机电子产品对于汽车电子产业来说是技术门槛最高的一块，也是当前利润率最好的产业，其在汽车电子产业中的产值和规模也是最大。所以，未来几年，来自国际知名品牌垄断

12、企业的打压以及国内大批厂商的涌进也是自主开发汽车发动机电子产品目前所面临的现状。发动机电控技术是21世纪我国车用发动机发展的方向。按照汽车电子装备产品“十五”规划，我国将在“十五”期间加快发展汽车电喷系统、ABS和安全气囊三大电子装备。EFI系统是我国集中发展、扶植的汽车产品关键总成和系统零部件。目前国内EFI系统产品有单点喷射式和多点喷射式，控制方式即有单独控制，也有集中控制，具有很大的发展潜力。随着理论和技术的进步，发动机电控系统工作原理的应用和实用化也必将成为一个重要的发展方向。近期出台的“国家汽车产业政策”、“国家汽车消费政策”和“国家汽车电子发展规划”中，都明确国家支持汽车发动机电控

13、技术的研发和发展，这种政策导向将对国内汽车发动机电控技术发挥重大的推动作用。二、 奥迪A6发动机电控系统的组成与工作原理（一） 奥迪A6发动机主要的电子控制系统 1、电控燃油喷射系统包括喷油量控制、喷射正时控制。ECU主要根据空气流量传感器提供的进气量信号确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器）信号对喷油量进行修正，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较佳值、在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。2、电控点火系统主要功能是点火提前角控制、通电时间（闭角）控制和恒流控制。奥迪A6采用了单缸独立

14、点火，系统可使发动机在不同转速、不同负荷条件下，根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，并根据蓄电池电压及转速等信号控制点火线圈初级电路的通电时间，从而改善发动机的燃烧过程，使发动机输出最大的功率和转矩，而将油耗和排放降低到最低限度。此外，系统还能进行爆震控制。3、进气控制系统功用：根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。包括谐波进气增压系统（ACIS）、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统、电子控制节气门系统（ETCS）等。4、怠速控制系统怠速控制（ISC）系统能在发动机怠速工况下，根据发

15、动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。5、排放控制系统对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制主要包括汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统、废气再循环（EGR）控制系统，氧传感器及三元催化转化（TWC）控制系统，二次空气喷射控制系统等 。6、自诊断系统以故障灯来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按ECU中预先设定的参考信号值工作，使发动机能继续运转以便能尽快送到维修站检

16、修，但发动机的性能有所下降。 （二） 奥迪A6发动机电控系统的基本组成汽车电控系统可以简化为传感器、电控单元ECU和执行器三大组成部分。传感器是感知信息的部件，功用是向ECU提供汽车运行状况和发动机工况等。ECU接受来自传感器的信息，经信息处理后发出相应的控制指令给执行器。执行器即执行元件，其功用是执行ECU的专项指令，从而完成控制目的。传感器、ECU和执行器三部分的相互工作关系，如图1所示。图1 传感器、ECU和执行器三部分的工作关系1、奥迪A6发动机电控系统中的传感器1）发动机冷却液温度传感器（ECT）奥迪A6发动机冷却液温度传感器（ECT）是一个负温度系数的传感器。随着温度的升高，ECT

17、 电阻值会下降。电控单元ECU可利用冷却液温度信号在如下情况下用做修正因素：冷启动加浓冷机时用于修正喷油和点火提前角怠速控制减速时关闭燃油在预先确定的温度下，ECT 传感器也可用于启动如下系统：热氧传感器控制爆震传感器控制废气再循环控制2）凸轮轴位置传感器(CMP)奥迪A6凸轮轴位置传感器（CMP）位于左侧气缸盖内的凸轮轴末端。曲轴位置传感器信号和凸轮轴位置传感器用于识别三缸的点火上止点。启动发动机时，电控单元ECU接收到上述两种信号后才会触发第一个点火点和喷射点。3）曲轴位置传感器（CKP）奥迪A6曲轴位置传感器（CKP）可识别三缸的上止点位置。位于三缸上止点前 62 度处的曲轴平衡重上有一

18、个凹槽，以该凹槽作为参考点，曲轴每转一圈，该凹槽使参考传感器发出一个同步信号。发动机启动时，参考传感器的信号和 CMP 的信号同时用来识别三缸点火的上止点位置。4）废气再循环（EGR）温度传感器奥迪A6废气再循环（EGR）温度传感器位于废气再循环阀的出口处，该传感器可通知电控单元ECU：EGR阀工作正常，传感器可测量再循环废气的温度。5）发动机速度（RPM）传感器发动机速度（RPM）传感器是一种感应拾取器，位于发动机缸体左侧的飞轮附近。它有一个环形齿轮，环形齿轮圆周上有 135 个齿。环形传动齿轮每转动一个齿，电控单元ECU 就接收一个电压脉冲信号，并以此确定发动机转速、点火和喷油点火位置。5

19、 秒钟内收不到 RPM传感器信号，电控单元ECU就不启动发动机。RPM 传感器在出厂前已调整好，如果传感器托架有变化，请以气缸体上的托架位置标志为参考点重新调整。6）氧传感器图2 氧传感器示意图l-接触部分2-陶瓷衬套3-传感陶瓷4-护套（排气端）5-电线接头6-碟形弹簧7-护套（空气端）8-外壳（-）9-电极（-）10-电极（+）奥迪A6车上采用的氧传感器是一种加热型传感器如图2所示，用于测量废气中的氧气含量。电控单元ECU根据氧传感器反映的氧的含量确定空燃比的浓度。传感器位于排气系统的左、右催化式排气净化器的前部，左右侧气缸的空燃比是独立调节的，每侧气缸有独立的氧传感器和催化式排气净化器，

20、电控单元ECU用两个氧传感器即可分别探测出每侧气缸的氧气含量。电控单元ECU根据相应传感器上的电压信号来判断每个气缸体的燃油喷射量。7）爆震传感器（KS）奥迪A6每个进气歧管的下部缸盖上都有一个爆震传感器（KS），电控单元ECU用两个爆震传感器可以精确地感应到气缸的爆震。KS1位于气缸体的右侧，用来监测 1、2、3 缸；KS2位于气缸体的左侧，用来监测 4、5、6 缸。 8）空气流量计（MAF）奥迪A6采用了热线式空气流量计，热线式空气流量计用于测量发动机中的空气流量。传感器箱体包括一个产生空气涡流和若干脉冲的阻板，传感器信号用于计算喷油量、点火提前角、控制废气再循环和油箱的通风。9）节气门位

21、置传感器（TPS）节气门位置传感器（TPS）与节气门关闭位置（CTP）开关都在节气门箱体的底部。TPS传感器连接在节气门轴上，由电控单元ECU 提供5V电源。随着节气门位置的变化电控单元ECU可接收到TPS 电桥的各种电压信号。电控单元ECU的电压信号可确定节气门转盘的位置和节气门运动的速度。该数据用于：减速加浓节气门全开加浓节气门阀电位计也可用来代替空气流量计信号注：节气门关闭位置开关（CTP）和节气门位置传感器（TPS）都在节气门箱体的底部。10）压力传感器压力传感器的功用是把压力信号转变为电压信号，它在汽车上主要有两个方面的应用。一是用于气压的检测，包括进气真空度、大气压力、气缸内的气压

22、等；二是用于用于油压的检测，包括变速箱油压、制动阀油压及悬架油压等。11）油门踏板位置传感器奥迪A6采用了电子油门，以分压电路原理工作，ECU供给传感器5V电压，电子油门踏板通过转轴与传感器内部的滑动电阻器的电刷连接，加速踏板位置传感器位置改变时，电刷与接地端的电压发生改变，ECU将该电压转变成加速的位置信号，加速踏板位置传感器同时输出两组信号给ECU，保证输出信号的可靠性。2、发动机电控单元(ECU)电控单元(ECU)又称为电子控制组件, 是发动机控制系统的核心部件。电控单元主要由输入回路、单片微型机(单片机)和输出回路三部分组成，基本结构与工作过程如图3所示。电控单元ECU：根据传感器信号

23、对控制过程作出决策，并驱动执行器对被控对象实施最优控制，其控制过程可归纳为三个步骤：1) 实时数据采集：检测传感器信号的瞬时值，将模拟量转换为数字量，并将所有的数字量转换为与微处理器兼容的逻辑电平。2) 实时决策：分析来自传感器的关于被控对象的状态信号，按预定的控制策略，决定下一步的控制过程，产生目标控制量。3) 实时控制：将实时决策产生的目标控制量转化为一组指令，并适时地输送到执行器。因实时决策产生的都是数字量，故实时控制过程就是适时地将这些数字量转化为模拟量提供给执行器，同时实现满足驱动执行器需求电平的转换。 发动机电控单元的主要功用是接收各种传感器和控制开关输入的发动机工况信号, 根据电

24、控单元内部预先编制的控制程序和存储的试验数据, 通过数学计算和逻辑判断确定适应发动机工况的喷油时间和点火提前角等参数, 并将这些参数转换为电信号控制各种执行元件完成执行动作, 从而使发动机保持最佳运行状态。发动机工作时, 空气流量传感器检测进入气缸的进气量信号, 曲轴位置传感器检测发动机曲轴的转速信号, 节气门位置传感器检测驾驶员操作的节气门开度信号, 这三个信号作为计算确定燃油喷射量的主要信息输入ECU,再由ECU计算确定基本喷油量。与此同时，ECU还要根据冷却液温度传感器、进气温度传感器和氧传感器等输入的信号计算确定辅助喷油量, 用以对基本喷油量进行必要的修正, 最终确定实际喷油量。当实际

25、喷油量确定后,ECU再根据曲轴位置传感器输入的曲轴转速和转角信号、 确定最佳喷油时刻和最佳点火时刻, 并向执行器发出控制指令, 控制喷油器、点火线圈等动作, 实现相应的控制功能。3、发动机电控系统中的执行器执行器又称执行元件, 是控制系统的执行机构, 其功用是接受ECU发出的控制指令并完成具体的执行动作。奥迪A6发动机电控系统常用执行器有以下几种: 1）电动燃油泵电动燃油泵的主要任务是供给燃油系统足够的具有规定压力的汽油， ECU通过控制燃油泵继电器来控制电动燃油泵的启动/停止如图4所示。 图4 电动燃油泵工作示意图2）电磁喷油器电磁喷油器是发动机电控油喷射系统的一个关键的执行器，它接受ECU

26、送来的喷油脉冲信号，喷油脉冲宽度决定喷油器针阀开启时间，即决定喷油量大小。 3）点火线圈由ECU控制点火线圈初级电流通断并在次级线圈中感应出高压电使相应气缸的火花塞跳火，点燃混合气。4）怠速控制阀怠速控制阀的主要作用是控制发动机的怠速转速。ECU对发动机怠速的控制包括两的方面，一方面是发动机在正常怠速运转时稳定怠速转速，做到防止发动机熄火和降低油耗的目的；另一方面是在发动机怠速运转状态下，当发动机的负荷增加（例如接通空调、动力转向等）情况下，自动提高怠速转速，防止发动机因负荷增加而导致熄火。5)废气再循环电磁阀ECU控制废气再循环电磁阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降低气罐燃烧

27、温度，从而降低NOx的产生。6)节气门控制单元对节气门体进行控制，怠速开关、怠速节气门电位计以及电位计向控制单元提供节气门的位置信息，在怠速范围内控制单元控制怠速电机通过齿轮传动来控制节气门的开度。7) 故障显示灯（MIL）奥迪A6跟所有汽车一样配有故障显示灯，位于仪表板上。点火开关打开时，MIL 会亮（约持续 10 秒钟）；自诊断系统诊断到与排放控制相关的系统出现故障时，MIL 也会亮。（三）奥迪A6发动机电控系统的工作原理电控系统是以一个发动机电子控制单元为控制中心，利用安装在发动机不同部位的传感器测得发动机的各种工作参数，按照由ECU而设定的控制程序，精确地控制喷油量、点火提前角，使发动

28、机在各种工况下都能以最佳状态工作，即最佳的动力输出，最经济的油耗，最佳的尾气排放。系统采用多点顺序喷油控制，其控制策略包括启动控制、怠速闭环控制、空燃比闭环控制、碳罐控制、过渡工况控制、点火角控制、爆震控制、空调控制、滑行断油和超速断油控制、三元催化器的加热和保护控制、系统自诊断等。三、奥迪A6发动机电控系统常见故障与诊断方法（一）发动机不能启动或启动困难的故障诊断1、症状定义发动机启动机困难是指启动机能带动发动机按正常运转，但发动机不能启动或需要连续多次启动或长时间转动才能启动。2、可能的原因和排除方法使发动机正常启动必须具备足够的点火能量和正确的点火正时、恰当浓度的混合气以及正常的气缸压缩

29、压力等三个条件。如果有其中一个条件不能满足，就会引起发动机不能启动或启动困难。一般在维修此类故障时，需检查以下项目：1）进行故障自诊断，检查有无故障代码。2）检查启动时启动机能否转动。如查启动机不运转，则先检查蓄电池电量及启动线路。如果启动机能转动但发动机不能运转，则检查启动机与发动机啮合部分以及发动机机械部件。3）若将加速踏板踩到中等开度位置再启动时，发动机能启动，说明故障应为怠速控制系统有问题或进气管漏气或者堵塞或燃油供给系统有问题（如混合气过浓）。4）检查启动时火花塞有没有电火花。若没有电火花或是火花很弱，则检查点火系统。5）检查燃油系统供油是否正常。6）检查EGR系统的密封、连接和操作

30、是否正常。在发动机启动过程和怠速运转过程中，废气再循环系统应处于完全关闭的状态，而如果由于某程原因，EGR阀在发动机启动过程或怠速运行过程中错误打开，将造成实际参与燃烧的新鲜空气量减少，混合气过稀，而这会导致发动机启动困难或不能启动。7）检查发动机冷却液温度传感器电路和电阻值是否符合规范。8）检查进气歧管绝对压力（或质量空气流量传感器）是否有问题。9）检查曲轴位置传感器间隙和电阻值。10）检查基本的发动机机械问题。（二）发动机怠速不稳或易熄火的故障诊断发动机怠速不稳一般包括怠速太高、怠速太低和发动机怠速运转不平稳三种情况，下面分别介绍。1、怠速过高电控发动机的控制系统具有在冷车时发动机以较快的怠速转速运转，而热车后又能恢复正常的怠速转速的功能。但是，如果发动机在热车后仍保持较快的怠速，即为怠速转速过高故障，怠速过高主要是怠速时进气量过多、喷油过多或发动机控制信号错误等造成的，其通常原因有节气门卡滞，关闭不严，怠速调整不当，附加空气阀故障，怠速控制阀故障，水温传感器故障，空调开关、动