发动机电控检测维修技术毕业论文.doc
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1、(此文档为word格式,下载后您可任意编辑修改!)发动机电控检测维修技术 摘 要汽车发动机电控系统对汽车整体性能产生极其重要的影响,包括汽车的安全性、经济性、舒适性及动力性与排放净化等。较之于传统的油器式发动机系统,电控发动机的优势突出,但由于自身系统的复杂性及故障的抽象性,为汽车电控系统故障诊断与维修增加了难度,间接影响了汽车驾驶的安全性。本文通过对发动机电控系统的组成和原理的分析总结,来更好的处理一些常见故障,在满足对汽车性能需求的同时,还要及时的了解如何更好的保养发动机电控系统,提高它的可靠性。关键词:发动机 电控检测 系统维修。目录摘 要 1 前言 12 发动机电控系统发展 2 2.1
2、 发动机电控的主要控制内容 2 2.2 电控系统的发展 2 2.3 国内外发动机电控系统发展趋势 33 发动机电控关键技术 4 3.1 发动机电控系统组成 4 3.2 发动机电控系统控制内容 4 3.3 电控燃油喷射系统作用 4 3.4 电控燃油喷射系统 4 3.5 发动机电控与电动节油成就启停系统 114 电控系统维修原理 12 4.1 传感器的检测12 4.2 主要执行元件的检测15 4.3 ECU 电脑控制单元的检测17 4.4 以上海别克轿车发动机为例说 明故障诊断与元件检测 17 4.5 维修策略18 4.6 发动机电控系统维修注意事项 195 发动机电控检测与维修经典案例与分析 2
3、16 发动机电控系统维修总结 22参考文献 24 II1、前 言国际经济贸易的发展,以及社会经济的大进步,人们对社会物质的追求也越来越多,特是在这种节奏的社会环境中,更容易引起人们对高科物质的追求。在这些高科技物质当中,对汽车的追求首当其冲 。 由于汽油能源正日益趋竭,环境保护日益迫切,因此现代汽车发动机提出了更严格的要求,要具有满足法规要求的低排放,良好的经济性和足够的动力性 ,实现这一目标的核心技术就是发动的电控系统。现代发动机电控系统可以实现以下控制功能:供油控制、点火控制、进气控制、排放控制、警告控制、自诊断控制、失效保护控制、应急备用控制等。随着汽车电子技术的应用和发展,汽车的电子化
4、、智能化程度越来越高。传统的化油器式发动机逐渐被电控发动机所代替,给汽车维修行业带来了很大的挑战。如何快速地掌握电控发动机的结构原理和故障诊断方法,已成为目前汽车维修业迫切需要解决的问题。本文通过对发动机电控系统的组成和原理的分析总结来更好的处理一些常见故障,在满足对汽车性能需求的同时,还要及时的了解如何更好的保养发动机电控系统,提高它的可靠性。因此掌握汽车发动机电控系统检测与维修就显得尤为重要。2 发动机电控系统发展2.1 发动机电控的主要控制内容目前电控的内容主要包括:燃油喷射控制、点火及爆震控制,此外还有怠速控制、超速保护、减速断油、废气再循环控制、增压控制、可变气阀定时控制、发动机故障
5、自诊断和故障安全系统等。2.2 电控系统的发展2.2.1国外发动机电控系统发展早期的汽油喷射系统采用机械式控制方式,在飞机发动机上得到应用。 60年代,由于电子技术的迅猛发展和受汽车排放法规的影响,汽油喷射技术向一般汽车推广使用。 进入70年代,能源危机和电子技术的发展使电控汽油喷射成为汽车工业的重要发展方向,随着电子技术的发展,电控汽油喷射系统经历了从晶体管,集成电路到微机控制,从模拟式到数字式的发展过程。1967年,德国bosch公司bendix公司专利基础上,率先开发出一套d-jetronic汽油喷射系统,并于70年代首次批量生产,率先达到当时美国加州汽车排放法规的要求,开创了汽油喷射电
6、子控制系统的应用历史。1979年,bosch公司开始生产集电子点火和电子喷油于一体的motronic数字发动机综合控制系统。随后,世界各大汽车生产厂家相继推出自己的产品,包括gm公司的efi系统和tbi系统、ford公司的eec系统、chrysler公司的cfi系统、日产eccs系统、丰田tccs系统、三菱ect-jet系统和lucas的ems系统。1980年,gm公司首先研制成功一种结构简单、价格低廉的tbi系统,得到迅速普及和发展。1983年,bosch也推出了mono-jetronic单点汽油喷射系统。 随着微处理器在汽车上的应用,汽车发动机电控系统的首要任务是根据各种性能指标确定发动机
7、系统的最佳特征,可以相应于各种工况、环境和状态自动作相应调整和补偿。2.2.2国内发动机电控系统发展国内发动机电控起步在20世纪90年代才开始相关研究,起步晚,与国外还有很大的差距。目前我国在汽车电子控制上基本是空白,大量的电子控制都依赖进口,这个大市场基本被外国垄断,因此开发和研制具有自主知识产权的汽车电子产品。在国家政府的鼓励下得到一定得发展。2.3国内外发动机电控系统发展趋势 将动力系统集成一体,对发动机、变速器、差速锁、制动安全、路况进行实时控制,优化动力系统管理,综合发动机其他控制技术,提高发动机输出功率,降低燃油消耗,便于实现自动驾驶技术;结合油电动混合节油新技术,克服油价高,实现
8、低排放低污染,改善电动车里程短成本高的提高行驶里程。3 发动机电控关键技术电子控制系统不但为汽车发展引入新技术创造了条件,而且有助于满足汽车发展的要求,即有利于改善经济性、环保性、安全性和舒适性。3.1发动机电控系统组成发动机电控燃油喷射系统取消传统的机械系统,采用电子控制装置来控制发动机的供油过程。任何一种电子控制燃油喷射系统,都是由喷油油路及各执行部件、传感器和电子控制单元三大部分组成。3.2发动机电控系统控制内容现代发动机控制技术主要有:供油控制、点火控制、进气控制、排放控制、警告控制、自诊断控制、失效保护控制、应急备用控制等。3.3发动机电控系统控制作用电控燃油喷射系统(简称电喷系统)
9、是60年代末开始发展起来的,较之早期普遍使用的化油器供油系统,其突出优点在于空燃比的控制更为精确,可实现最佳空燃比;而且电喷技术提高了汽油的雾化、蒸发性能、加速性能更好、发动机功率和扭矩显著升高。目前,电喷系统主要采用开环与闭环控制(反馈控制)相结合的方式。对诸如暖机、怠速等需要供给浓混合气的工况采取开环控制,此外则通过排气管中设置的氧传感器测量实际空燃比来进行反馈控制。3.4电控燃油喷射系统电控燃油喷射系统的组成 电控燃油喷射系统主要由燃油供给系统(油路)、空气供给系统(气路)和控制系统(电路,包括各种传感器、电子控制器和执行器)三大部分组成。3.4.1燃油供给系统图一燃油供给系统的作用是:
10、向气缸内供给燃烧所需要的汽油。 燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器、节温定时开关和冷起动阀(冷起动喷油器)等部件。 3.4.2空气供给系统空气供给系统根据发动机的工作状况提供适量的空气,同时向ECU传递信息,并根据ECU的指令完成空气量的调节。发动机的空气供给系统可采用可变进气歧管、连续可变气门正时、可变气门升程、分层燃烧、电子节气门、废气涡轮增压、怠速控制阀等技术.可变进气歧管工作原理在高转速时的进气歧管短,因为它能使得进气更顺畅;在低转速时的进气歧管长,因为发动机低转速时发动机进气的频率也是低的,长的进气歧管能聚集更多的空气,因而非常适合与低转速
11、时发动机的进气需求相匹配,从而可以改善扭矩的输出。另外,长进气歧管还能降低空气流速,能让空气和燃料更好的混合,燃烧更充分,也可以产生更大的扭矩输出。连续可变气门正时工作原理VVTi系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值,曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算,计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置,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VVTi控制器的不同油道上。 可变气门升
12、程工作原理VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统,是本田的专有技术,它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化,而适当地调整配气正时和气门升程,使发动机在高、低速下均能达到最高效率。+在VTEC系统中,召回其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面,分别顶动摇臂轴上的三个摇臂,当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接,左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门,使两者具有不同的正时及升程,以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门,召回只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时,发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中,电脑对这些信息进行分析处理。当达
13、到需要变换为高速模式时,电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀,召回使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞,使三只摇臂连接成一体,使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时,电脑再次发出信号,打开VTEC电磁阀压力开头,使压力机油泄出,气门再次回到低速工作模式。分层燃烧技术工作原理发动机利用一个高压泵,使汽油通过一个分流轨道(共轨)到达电磁控制的高压喷射气门。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流,使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内,以分层填充的方式推动,使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如果稀燃技术的混合比达到25:1以上,按照常规是无法点燃的,因此必须采用由浓
14、至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气,混合比达到12:1左右,外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后,燃烧迅速波及外层。电子节气门工作原理驾驶员操纵加速踏板,加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元,控制单元首先对输入的信号进行滤波,以消除环境噪声的影响,然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图,计算出对发动机扭矩的基本需求,得到相应的节气门转角的基本期望值。废气涡轮增压工作原理废气涡轮增压器利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,带动同轴的叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入气缸。当发动机转速增快,废气排出速度与涡
15、轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入气缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整发动机的转速,就可以增加发动机的输出功率了。怠速控制阀等技术当发动机怠速负荷增大时,ECU控制怠速控制阀使进气量增大,从而使怠速转速提高,防止发动机转速不稳或熄火;当发动机怠速负荷减小时,ECU控制怠速控制阀使进气量减少,从而使怠速转速降低,以免怠速转速过高。3.4.3发动机电控系统3.4.3.1传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同,可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类。它通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内,曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主
16、要的传感器之一,它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号,用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器又称为气缸识别传感器,凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。进气压力传感器电喷发动机中采用进气压力传感器来检测进气量的称为D型喷射系统(速度密度型)。空气流量计主要分类:叶片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线
17、式空气流量计、热膜式空气流量计。空气流量计是测定吸入发动机的空气流量的传感器。电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气,必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量,以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障,ECU得不到正确的进气量信号,就不能正常地进行喷油量的控制,将造成混合气过浓或过稀,使发动机运转不正常。爆震传感器在发动机电子控制系统中,当点火时刻采用闭环控制时,就能有效地抑制发动机产生爆燃。爆燃传感器(Detonation sensor,DS)是点火时刻闭环控制必不可少的重要部件,其功用是将发动机爆燃信号变换为电信号传递给ECU
18、,ECU根据爆燃信号对点火提前角进行修正,从而使点火提前角保持最佳。水温传感器冷却液温度传感器通常称为水温传感器,安装在发动机冷却液出水管上,其功用是检测发动机冷却液的温度,并将温度信号变换为电信号传送给ECU。ECU根据发动机的温度信号修正喷油时间和点火时间,从而使发动机工况处于最佳状态运行。负温度系数水温传感器在电控系统中普遍使用。进气温度传感器。进气温度传感器安装在进气管路中,其功用是检测进气温度,并将温度信号变换为电信号传送给ECU。进气温度信号是各种控制功能的修正信号。如果进气温度传感器信号中断,就会导致热起动困难、废气排放量增大。氧传感器前氧传感器安装在排气管内,由于排气中的氧气浓
19、度可以反应空燃比的大小,所以,在电子控制燃油喷射系统中广泛使用氧传感器。后氧传感器主要检测三元催化器的尾气净化效率。节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上,它将节气门开度转换成电压信号输出,以便微机控制喷油量。节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种型式。节气门体装在空气流量计后方的进气管上,节气门位置传感器、怠速旁通气道、怠速调整螺钉等组成。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。3.4.3.2电控单元工作原理:发动机转速和负荷反映的是发动机实际工况的基本信号,ECU据此用自身事先存储的相应数值确定出基本的喷油量和喷油定时,然后,ECU再根据水温、大气温度和氧传感器等传感器传
20、来的信号,对喷油量和喷油定时进行修正,从而得到最佳的喷油量、喷油定时及点火正时,最后通过执行器进行控制输出便完成了这个工作过程。优点:控制精度高,动态响应迅速,很大程度上提高了发动机的动力、经济和排放性能。缺点:和传统化油器式发动机相比结构稍显复杂,机电融为一体,所以对维修技术人员要求较高。3.4.3.3电控控制策略点火控制以最新微机点火控制系统来说,微机控制点火系由爆炸传感器、ECU、点火线圈、火花塞组成。由传感器检测发动机的工况电脑判断是否在压缩行程上止点前某一时刻,若是则控制点火线圈初级通断,产生次级高压由火花塞生成高压电火花点燃可燃混合气。燃油供给控制 控制系统由传感器、执行器和电控单
21、元组成,根据曲轴转速传感器、进气流量传感器、进气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和氧传感器等信号,按照原先存储的数据,实施精确计算和准确控制空燃比,通过节气门电机控制发动机负荷和转速,实现最优燃油经济型、动力性和舒适性。排放控制发动机排放系统包括排气管、后处理装置及消声器等在内。为了使汽车发动机的排放达到较低的法规限值要求,仅仅改善燃料品质及发动机工作过程是不能实现的。需要通过排气后处理系统才能达到目的。目前国内大部分汽车还没有排气后处理装置,然而根据国外汽车排放控制技术发展的趋势,汽车不仅需要装后处理器,而且要设计控制排放的整个系统,成为发动机供油、冷却、润滑等系统之外的一个新系统,
22、简称为排放系统采用废气再循环比率控制、点火定时控制、催化器加热控制都有利于改善性能和排放。警告控制根据发动机技术状况,实时监测控制参数,当输入或推理超出存储范围值,并在发动机控制单元中写入故障代码,点亮发动机故障灯,警示驾驶员,以便保护发动机。自诊断控制现代汽车的电控系统都配备有自诊断系统, ECU 的自诊断系统主要用于检测电子控制系统各部件的工作情况。自诊断系统具有以下功能:a检测电子控制系统的故障.b将故障代码存储在 ECU 的存储单元中。c 提示驾驶员 ECU 已检测到故障,应谨慎驾驶。d启用故障保护功能,确保车辆安全运行。e 协助维修人员查找故障,为故障诊断提供信息。 失效保护控制和应
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