【正文】 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 1 緒 論 電控發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)概述 電控發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和功能上均有了較大的改進(jìn)。 本文首先是對(duì)電控系統(tǒng)的組成（信號(hào)輸入裝置、電子控制單元和執(zhí)行元件）進(jìn)行總體論述，接下來(lái)由于應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的子控制系統(tǒng)尤以電控燃油噴射新系統(tǒng)較為復(fù)雜難懂，所以本文對(duì)其結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了詳盡闡述；還有對(duì)其輔助控制系統(tǒng)（怠速控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)和故障自診斷系統(tǒng)）也加以補(bǔ)充；最后是對(duì)汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)故障診斷與方法分析。發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)的層次性、復(fù)雜性 ,其控制功能的集中性 ,導(dǎo)致其故障表現(xiàn)形式的多樣性、復(fù)雜性?，F(xiàn)代汽車上廣泛應(yīng)用的是集中控制系統(tǒng)，它是將多種控制功能集中到一個(gè)電子控制單元上，使汽車上的電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和線路大大簡(jiǎn)化，成本也隨之降低，為電控技術(shù)在汽車上的普及推廣提供了有利條件。 此外，電控系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況的優(yōu)化控制和電控系統(tǒng)的不斷完善，使發(fā)動(dòng)機(jī)的故障發(fā)生率大大降低。 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的分類 電子控制系統(tǒng)有兩種基本類型：即開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 (3)怠速控制系統(tǒng) 汽油機(jī)怠速控制 (ISC)系統(tǒng)是發(fā) 動(dòng)機(jī)輔助控制系統(tǒng)，其功能是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、空調(diào)壓縮機(jī)是否工作、變速器是否掛入擋位等，通過(guò)怠速控制閥對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量進(jìn)行控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)隨時(shí)以最佳怠速轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。 (9)自診斷與報(bào)警系統(tǒng) 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中 ，電子控制單元（ ECU）都設(shè)有自診斷系統(tǒng)，對(duì)控制系統(tǒng)各部分的工作情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 (11)應(yīng)急備用系統(tǒng) 應(yīng)急備用系統(tǒng)的功能是當(dāng)控制系統(tǒng)電腦發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)啟用備用系統(tǒng)（備用集成電路），按設(shè)定的信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以防車輛停駛在路途中。 信號(hào)輸入裝置的類型及功用 發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)所用的傳感器主要有以下十種： (1)空氣流量計(jì)（ MAFS） 在汽油機(jī) L型電控燃油噴射系統(tǒng)中，由空氣流量計(jì)測(cè)量發(fā)動(dòng) 機(jī)的進(jìn)氣量，并將信號(hào)輸入 ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。 (8)車速傳感器（ VSS） 車速傳感器檢測(cè)汽車的行駛速度，給 ECU提供車速信號(hào)（ SPD信號(hào)），用于巡航控制和限速斷油控制，也是自動(dòng)變速器的主控制信號(hào)。 (5)向執(zhí)行元件輸出指令，或根據(jù)指令輸出自身已儲(chǔ)存的信息（如故障信息等）。其實(shí)，噴油器就是一個(gè)電磁閥，噴油器內(nèi)部有個(gè)電磁線圈，外面經(jīng)插座與 ECU相連，噴油器頭部的針閥與銜鐵連為一體。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)，大量空氣進(jìn)入氣缸，進(jìn)氣歧管真空度降低，那么傳感器會(huì)輸出信號(hào)使 ECU 增加噴油時(shí)間，噴出較多燃油以恒定空燃比。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度較低時(shí)， 怠速控制閥開(kāi)啟，以獲得適當(dāng)?shù)目斓∷?。其作用是?duì)進(jìn)入進(jìn)氣歧管的廢氣量進(jìn)行控制，使一定量的廢氣流入進(jìn)氣歧管進(jìn)行再循環(huán)。 20 世紀(jì) 60 年代，隨著汽車數(shù)量的日益增多，在汽車發(fā)達(dá)國(guó)家相繼制定了嚴(yán)格的排放法規(guī)，以限制汽車排放污染物的數(shù)量； 20 世紀(jì) 70 年代，受能源危機(jī)的影響，迫使各國(guó)紛紛制定汽車燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)；在這一背景條件下，汽油噴射技術(shù)也得到了進(jìn)一步的完善和發(fā)展。 EFI 系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)混合氣濃度（即空燃比）的高精度控制，比化油器式汽油機(jī)供給系統(tǒng)和 K 型、 KE 型汽油噴射系統(tǒng)有明顯的優(yōu)越性。 ①同時(shí)噴射 同時(shí)噴射是將各缸的噴油器并聯(lián)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，所有噴油器由同一個(gè)噴油指令控制，同時(shí)噴油、同時(shí)斷油。 ① D 型電控燃油噴射系統(tǒng) “ D”是德語(yǔ) Druck（壓力）的第一個(gè)字母。 ①多點(diǎn)噴射系統(tǒng) 是在每缸進(jìn)氣門(mén)處裝有 1 只噴油器，由電子控制單元（ ECU）控制噴油，因此常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 多點(diǎn)噴射又稱為多氣門(mén)噴射。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)與多點(diǎn)噴射系統(tǒng)的控制原理相似，空氣量可采用空氣流量計(jì)直接計(jì)量，也可采用絕對(duì)壓力傳感器間接測(cè)量。噴油器及發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品性能存在差異或由于磨損等引起性能參數(shù)變化時(shí)，就不能使混合氣準(zhǔn)確地保持在預(yù)定的濃度（空燃比）上。 噴油正時(shí)控制 在采用間歇噴射方式的電控燃油噴射系統(tǒng)中，電腦必須控制噴油器噴油的開(kāi)始時(shí)刻，這就是噴油正時(shí)控制。當(dāng)確定某缸活塞運(yùn)行到排氣行程上止點(diǎn)某一位置時(shí)， ECU 輸出噴油控制信號(hào)，接通噴油器電磁線圈電路，該缸即開(kāi)始噴油，如北京切諾基發(fā)動(dòng)機(jī)在各缸排氣行程上止點(diǎn)前 64176。 （ 2） 異步噴油正時(shí)控制 ①起動(dòng)時(shí)異步噴油正時(shí)控制 在部分電控燃油噴射系統(tǒng)中，為改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，除同步噴油外，在增加一次異步噴油。在汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量的控制是通過(guò)對(duì)噴油器噴油時(shí)間的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 電壓修正是因?yàn)閲娪推鞯膶?shí)際噴油時(shí)刻比 ECU 發(fā)出噴油指令的時(shí)刻晚，即存在一段滯后時(shí)間，是噴油器噴油的實(shí)際時(shí)間比 ECU 確定出的噴油時(shí)間短，導(dǎo)致噴油量常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 17 不足，使實(shí)際空燃比高于發(fā)動(dòng)機(jī)要求的空燃比。電壓修正：考慮蓄電池電壓變化的修正。發(fā)動(dòng)機(jī)的高速、大負(fù)荷工況下耗油較多時(shí)，燃油泵以高速運(yùn)轉(zhuǎn)；發(fā)動(dòng)機(jī)在低速、中小負(fù)荷工作時(shí)，使燃油泵以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，以減少不必要的燃油泵磨損和電能消耗。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷增大時(shí)或發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，冷卻水未達(dá)正常溫度之前，別外還有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇降低到怠速時(shí)， ECU 控制怠速控制閥使進(jìn)氣量增大，從而使怠速轉(zhuǎn)速提高，防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)或熄火；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷減小時(shí)， ECU 控制怠速控制閥使進(jìn)氣量減少，從而使怠速轉(zhuǎn)速降低，以免怠速轉(zhuǎn)速過(guò)高。各個(gè)國(guó)家都立法對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排放進(jìn)行嚴(yán)格的控制。 ② 碳?xì)浠衔铮?HC） 汽車排氣中含有多種碳 氫化合物，現(xiàn)已分析出的有 200 多種。 NO2 有劇烈的毒性，長(zhǎng)期暴露在 低濃度下，會(huì)使人發(fā)萎縮性病變，引起呼吸機(jī)能障礙。 （ 3）氮氧化合物和碳煙的生成機(jī)理 ① NOx的生成機(jī)理 ： NOx是空氣在燃燒室的高溫條件下，由氧和氮的反應(yīng)所形成的，它和其它廢氣成分不同，不是來(lái)自燃料。 ① 改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況 它是通過(guò)配氣相位、點(diǎn)火時(shí)刻等的優(yōu)化調(diào)整和燃燒室、火花塞等的優(yōu)化設(shè)計(jì)配置來(lái)達(dá)到的。 ： 可以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)之后，向發(fā)動(dòng)機(jī)供給熱空氣。如圖 9： 圖 9 催化轉(zhuǎn)換器 1支承環(huán) 2波紋網(wǎng)眼環(huán) 3支承環(huán) 4密封墊 5整體化催化反應(yīng)器載體 6溫度傳感器 ③ 曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 25 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有部分可燃混合氣和燃燒產(chǎn)物會(huì)經(jīng)氣缸、活塞環(huán)竄入曲軸箱內(nèi)，它們含有 HC 等有害氣體，不能排向大氣，應(yīng)進(jìn)行凈化。 發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，如果偶然出現(xiàn)一次不正常信號(hào)， ECU 自診斷不會(huì)判斷為故障。 如果由于某種原因，偶爾出現(xiàn)一次不正常信號(hào)，如上所述， ECU 并不會(huì)判定為故障。 ③ ER 方式（ Engine Running）：即打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的方式。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 27 ③ OBD— Ⅱ診斷座仍保留了通過(guò)跨接診斷的引腳從故障指示燈或 LED 燈、電壓表上讀取故障碼的功能。 ，并跨接顯示燈閃爍讀出故障碼，或跨接檢測(cè)儀器如百分率表、閉角表、電腦檢測(cè)儀等直接讀取故障信息資料。自動(dòng)變速器故障碼可用顯示燈跨接 OBD— Ⅱ診斷座的 4端子，由跨接燈閃爍讀出。若又閃亮，說(shuō)明系統(tǒng)仍存在故障，需進(jìn)一步診斷。 ④ ECU 不能監(jiān)測(cè)氣缸壓力的高或低，或者各缸壓力的均勻度。 注意：使用拔掉蓄電池負(fù)極電纜的方法清除故障碼，將會(huì)使汽車上石英鐘和音響等裝置內(nèi)存中的內(nèi)容一起清除掉。 將 OBD— Ⅱ 16 針診斷座 5與 6跨接或 將 TE1 與 E1 端子跨接，由儀表板上“ CHECK ENGINE”燈閃爍讀出。 （ 5）故障碼的讀取和消除方法 ①故障信息的顯示方法大致有以下幾種： “檢查發(fā)動(dòng)機(jī)”（ CHECK ENGINE）警示燈閃爍故障碼，或由 ECU 上的指示燈指示。 OBD— Ⅱ隨車診斷系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： ①按照 SAE 標(biāo)準(zhǔn)，提供統(tǒng)一的 16 腳診斷座，安裝于駕駛室儀表板下方。 ② KOEO 方式（ Key On， Engine off）：即打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，但不起發(fā)動(dòng)機(jī)的方式。 ECU 只常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 26 要收不到該反饋信號(hào)，就判定點(diǎn)火系統(tǒng)發(fā)生故障。如水溫傳感器（ THW）正常工作時(shí)，其輸出電壓信號(hào)在 ~范圍內(nèi)變化。催化轉(zhuǎn)換器有氧化還原型催化轉(zhuǎn)換器和三效催化轉(zhuǎn)換器。改變?nèi)紵以O(shè)計(jì)、加強(qiáng)氣體的渦紊流、優(yōu)化火花塞配置，都可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放產(chǎn)生影響 。 （ 4） 排氣污染的控制 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染的控制方法大致可分為機(jī)內(nèi)凈化和機(jī)外凈化。排煙能妨害 視野，惡化照明，引起交通事故。 ③ 氮氧化合物（ NOx） 汽車排出的氮氧化合物中， 95％是一氧化氮（ NO），二氧化氮（ NO2）只占 3％～4％。由于 CO 與血紅蛋白結(jié)合能力較 O2 強(qiáng)大 200～300 倍，故吸入的 CO 就會(huì)優(yōu)先與血紅蛋白相結(jié)合，結(jié)果造成血液的輸氧能力下降，而 CO 一旦與血紅蛋白結(jié)合在一起就很難解離，要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間（ 12~14h）才能消失其毒害作用。 ③故障排除 ： 此故障大多是由于 EGR 閥被積炭卡死在常開(kāi)位置所造成的，消除EGR 閥上的積炭或更換 EGR 閥，故障即可排除。 （ 3）控制系統(tǒng) ECU 根據(jù)空氣流量計(jì)信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)確定基本噴油時(shí)間，在根據(jù)其他傳感器對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正，并按最后確定的總噴油時(shí)間向噴油器發(fā)出指令，使噴油器噴油或斷油。打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)但不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，應(yīng)適時(shí)切斷燃油泵控制電路，使燃油泵停止工作。 D 型：根據(jù)發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和進(jìn)氣管絕對(duì)壓力信號(hào)確定基本噴油時(shí)間； L 型：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和空氣流量計(jì)信號(hào)確定基本噴油時(shí)間。 ECU 根據(jù)冷卻液溫度傳感器信號(hào)（ THW）信號(hào)和內(nèi)存的冷卻液溫度 — 噴油時(shí)間曲線確定基本噴油時(shí)間，根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器信號(hào)（ THA）信號(hào)對(duì)噴油時(shí)間作修正（延長(zhǎng)或縮短）。 噴油量控制 噴油量控制是電控燃油噴射系統(tǒng)最主要的控制功能之一，其目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染。但這種噴射方式的噴射驅(qū)動(dòng)回路通用性好，其電路結(jié)構(gòu)與軟件都比較簡(jiǎn)單，因此目前這種噴射方式還占有一定地位。4 缸發(fā)動(dòng)機(jī)順序噴射控制電路其特點(diǎn)是噴油器驅(qū)動(dòng)回路數(shù)與氣缸數(shù)目相等。所以，目前普遍采用開(kāi) 環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方案。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定在電腦中的控制規(guī)律工作，只受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)變化的控制，簡(jiǎn)單易行。 單點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)在每個(gè)進(jìn)氣行程開(kāi)始的時(shí)候噴油，采用的是順序噴射方式，又稱獨(dú)立噴射方式。 缸內(nèi)直接噴射技術(shù)是近年來(lái)研究和開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)，它是將噴油器安裝在氣缸蓋上，把燃油直接噴入氣缸內(nèi)，配合缸內(nèi)組織的氣體流動(dòng)形成可燃混合氣，容易實(shí)現(xiàn)分層燃燒和稀混合氣燃燒，可進(jìn)一步提高汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性。 （ 2）按對(duì)空氣量的計(jì)量方式分類 電控燃油噴射系統(tǒng)必須對(duì)進(jìn)入氣缸的空氣量進(jìn)行精確 的計(jì)量，才能通過(guò)對(duì)噴油量的控制，實(shí)現(xiàn)混合氣濃度的高精度控制。 間歇噴射方式是指在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，將汽油間歇地噴入進(jìn)氣道內(nèi)。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 在現(xiàn)代汽車上， K 型和 KE 型汽油噴射系統(tǒng)已經(jīng)淘汰， EFI 系統(tǒng)因其更優(yōu)越的性能而成為現(xiàn)代車用汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)的主流。 K 型汽油噴射系統(tǒng)是利用機(jī)械方式控制汽油噴射量。 （ 3） EGR 閥 EGR 閥 是 一個(gè) 用來(lái)控制反饋到進(jìn)氣系統(tǒng)的 廢氣再循環(huán) 量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。怠速轉(zhuǎn)速是通過(guò)控制旁通節(jié)氣門(mén)體的空氣量來(lái)調(diào)整的。在設(shè)計(jì)制造方面，為了避免油管內(nèi)汽油在高溫下形成氣泡，影響噴油效果，噴油器在進(jìn)氣管上的安裝位置必須能保證較好地隔絕從發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的熱量，供 油管路的布置也必須考慮到這一點(diǎn)。隨著控制功能的增加，執(zhí)行元件也將相應(yīng)增加。 (3)確定計(jì)算輸出指令所需的程序，并根據(jù)輸入信號(hào)和相關(guān)程序計(jì)算輸出指令數(shù)值。 (7)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器（ ECTS） 冷卻液溫度傳感器給 ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度 信號(hào)，作為燃油噴射控制和汽常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 7 油機(jī)點(diǎn)火控制的修正信號(hào)。目前廣泛應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)中，同一傳感器的信號(hào)，可用于需要此信號(hào)的、不同功能的子系統(tǒng)控制中。 此外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)工作影響較大的傳感器或電路發(fā)生故障時(shí)，失效保護(hù)系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)停止發(fā)動(dòng)機(jī)工作。 (7)巡航控制系統(tǒng) 駕駛員設(shè)定巡航控制模