【文章內(nèi)容簡介】 障位置，然后觀察做些基本檢查，看、聽、摸排出非電控故障：查閱，掌握該車的有關(guān)數(shù)據(jù)，索要檢查部件的準確位置、接線和檢測方法；讀取故障碼，觀察數(shù)據(jù)流進行故障分析：進行檢測最終判斷故障位置和找到產(chǎn)生的原因：進行修理后還要進行試驗，做好后備工作。利用數(shù)據(jù)流對電控發(fā)動機典型故障進行故障診斷。本文主要對發(fā)動機不能啟動或啟動困難，怠速不良和加速不良，油耗增加等方面進行研究。 技術(shù)路線和 研究方法 本文首先對發(fā)動的電控策略做研究，說明原理，然后通過實驗斷開一個或多個傳感器，觀察現(xiàn)象并找出故障證明控制策略，觀察數(shù)據(jù)流變化。對實驗數(shù)據(jù)流進行分析總結(jié)數(shù)據(jù)流應(yīng)用方法，對發(fā)動機進行診斷，從而確定故障診斷的基本流程，并做典型的故障分析。技術(shù)路線如圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 6 第 2章 1ZZFE發(fā)動機電控系統(tǒng)的組成及其控制策略 引言 1ZZFE 發(fā)動機是內(nèi)燃機的一種，它是將燃料在汽缸內(nèi)部燃燒得到的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的熱力發(fā)動機。發(fā)動機要實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變，它應(yīng)該具備七個基本組成部分：燃料系統(tǒng)、曲柄 連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、啟動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。一般發(fā)動機總體構(gòu)造都包括以上幾大系統(tǒng)。但由于氣缸數(shù)、氣缸排列方式和冷卻方式不同，其構(gòu)造有些差異。 升 1ZZFE 發(fā)動機具有智能型可變配氣相位系統(tǒng)（ VVTi）、直接點火系統(tǒng)（ DIS）、無回油管供油系統(tǒng)、雙氧傳感器等個性化配置。 發(fā)動機控制系統(tǒng) 發(fā)動機控制系統(tǒng)主要由 ECU、各種傳感器、執(zhí)行元件、發(fā)動機線束等組成。發(fā)動機 ECU 可以分為 EFI（電子控制汽油噴射）控制、 ESA（ 電子點火提前）控制、 ISC（怠速）控制 、 診斷功能、備份功能和失效保護 功能以及其它功能 [11]?？刂葡到y(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況和車輛運行狀況確定最佳噴油量，并控制噴油器以控制噴油量，以及其他執(zhí)行元件，以達到預(yù)期目的。傳感器是裝在發(fā)動機各個部位的信號轉(zhuǎn)換裝置，用來測量或檢測反映發(fā)動機運行狀態(tài)的各種參量，并將它轉(zhuǎn)化成計算機能夠接受的信號后送給 ECU。 ECU 對各種傳感器送來的信號進行處理、運算、分析和判斷后、發(fā)出噴油控制命令，控制噴油器噴出與進氣量相匹配的燃油，使當時工況的空燃比最佳?？刂葡到y(tǒng)的工作原理如圖 所示。 1ZZ 發(fā)動機采用博世 L 行汽油噴射系統(tǒng)。 L 型汽油噴射系統(tǒng)是電 子控制的多點、間歇式汽油噴射系統(tǒng)，它以發(fā)動機的進氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速作為基本控制參數(shù)，從而提高了噴油量的控制精度 [12]。該系統(tǒng)主要由空氣供給裝置、燃油供給裝置、電子控制裝置組成。 控制系統(tǒng)零部件組成 (1)發(fā)動機控制單元 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 控制單元是以一個單片機為核心的微處理器。它的功能就是處理來自整車不同部位的傳感器數(shù)據(jù)，判斷發(fā)動機的工作狀況，再通過執(zhí)行器對發(fā)動機迸行準確的控制。 (2)空氣流量計 (AFS) 熱阻空氣流量計由鉑熱電阻絲、熱敏電阻和狀語塑料殼內(nèi)的控制電路組成。熱阻 曲 軸 位 置 傳 感 器空 氣 流 量 計冷 卻 液 溫 度 傳 感 器節(jié) 氣 門 位 置 傳 感 器進 氣 溫 度 傳 感 器氧 傳 感 器爆 震 傳 感 器怠 速 及 啟 動 控 制燃 油 泵 繼 電 器點 火 正 時碳 罐 控 制 閥空 調(diào) 風 扇噴 油 器發(fā)動機控制單元（ E C U ） 圖 電控發(fā)動機工作控制系統(tǒng)圖 空氣流量計工作原理是位于近期旁路中的鉑熱電阻絲和熱敏電阻檢測進氣溫度的變化。熱電阻絲由控制通過它的當前流量而保持在一定的溫度。當前流量由空氣流量計的輸出電壓測出。電路的構(gòu)成是鉑熱電阻絲和熱敏電阻提供了由功率晶體管控制的一個電橋，以使 A 和 B 的電位相等，從而保持設(shè)定溫度。 (3)節(jié)氣門位置傳感器 (TPS) 節(jié)氣門開度傳感器安裝在節(jié)氣門體內(nèi)，它檢測節(jié)氣門開啟的角度。當節(jié)氣門關(guān)閉時，一個 的電壓施加在發(fā) 動機的 ECU 的端子 VTA 上，施加于發(fā)動機 ECU 的端子 VTA 上的電壓是隨著節(jié)氣門開啟角度按比例增加的，當節(jié)氣門全開時，此電壓約為。發(fā)動機 ECU 根據(jù)從端子 VTA 輸入的這些信號判斷車輛行駛狀態(tài)，用這些狀態(tài)可分別決定空燃比的修正、加濃修正和燃油切段控制等。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 (4)冷卻液溫傳感器和進氣溫度傳感器 冷卻液溫傳感器是用來檢測發(fā)動機的運行過程中冷卻液的溫度，特別用于判別發(fā)動機的啟動是熱啟動還是冷啟動以及有關(guān)進氣冷卻水溫的噴油量的修正值。進氣溫度傳感器裝在空氣流量計上并檢測進氣溫度，進氣溫度越高熱敏電阻阻值越 高。進氣溫度傳感器連接到發(fā)動機 ECU 上，發(fā)動機 ECU 中的 5V 電源電壓由端子 THA 借助于電阻 R 施加到進氣溫度傳感器上。電阻 R 與進氣溫度傳感器串聯(lián)，當進氣溫度傳感器阻值隨進氣溫度的變化而變化時，端子 THA 的電位也變化。根據(jù)這個信號發(fā)動機 ECU增加燃油噴射量以改進冷機運行期間的駕駛性能。 (5)曲軸位置傳感器 (IGT/NE)與凸輪軸位置傳感器 曲軸位置傳感器（ NE 信號）由信號盤和檢波線圈組成。 NE 信號盤有 34 個齒，安裝在曲軸上，發(fā)動機每轉(zhuǎn)一圈 NE 信號就產(chǎn)生 34 個信號發(fā)動機 ECU 根據(jù) G2 信號檢測曲軸角度，并根據(jù) NE 信號檢測曲軸實際角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。凸輪軸位置傳感器（ G2信號）由信號盤和檢波線圈組成。 G2 信號盤在其外圓上有一個齒，并安裝在凸輪軸上。當凸輪軸轉(zhuǎn)動的信號盤上的突出部分和檢波線圈上的空隙就產(chǎn)生變化，致使磁場波動從而使檢波線圈產(chǎn)生電動勢。 NE 信號盤有 34 個齒，發(fā)動機每轉(zhuǎn)一圈， NE 信號傳感器就產(chǎn)生 34 信號，發(fā)動機 ECU 根據(jù) G2 信號檢測標準曲軸實際角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。 (6)氧傳感器 1ZZ 發(fā)動機采用 雙氧傳感器，既同時配備主氧傳感器和副氧傳感器，主氧傳感器安裝在三元催化器之前，用于電子燃油噴射的閉環(huán)控制，副氧傳感器安 裝在三元催化器之后，用于監(jiān)測三元催化器和主氧傳感器的性能是否超出標準。這樣設(shè)計非常科學(xué)合理，提高了發(fā)動機電腦控制的可靠性。 氧傳感器的主要敏感材料的氧化鋯。氧化鋯被排氣加熱 (300℃ )激活后，氧離子穿過氧化鋯元件到達其外部電極，氧化鋯元件感應(yīng)發(fā)動機排氣中的氧的含量并改變其輸出電壓值 [13]。當參與發(fā)動機燃燒的空燃比變稀時，排氣中的氧的聚集含量增加，氧傳感器的輸出電壓降低；反之是輸出電壓值增高。由此向 ECU 反饋發(fā)動機實時的空燃比狀態(tài)。 (7)爆震傳感器 (KS)和車速傳感器 (VSS) 爆震傳感器安裝在發(fā)動機缸體 上，檢測發(fā)動機的爆燃狀況。發(fā)動機發(fā)生爆燃時，發(fā)動機的震動傳給傳感器，壓電晶體由于機械振動產(chǎn)生壓力的變化，轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，如果發(fā)動機出現(xiàn)爆震，則延長點火正時以抑制爆震。車速傳感器用來測量汽車的行駛速度，此信號主要用于發(fā)動機怠速及汽車加速、減速是的空燃比控制。它的齒盤裝在變速器的輸出軸上，轉(zhuǎn)子軸每轉(zhuǎn)動一圈，車速傳感器輸出一個脈沖信號， ECU根據(jù)這些脈沖信號的頻率確定車輛速度。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 (8)怠速空氣控制閥 怠速空氣控制閥是由步進電機推動一錐形閥與節(jié)氣門閥體加工成型的針閥閥座構(gòu)成，固定于節(jié)流閥體上?？刂崎y的步進電機 配置有兩個電磁線圈， ECU 通過這兩個電磁線圈控制步進電機直線動作，進而驅(qū)動針閥進退和怠速空氣閥的開度。 EFI控制系統(tǒng) 電子燃油噴射（ EFI）系統(tǒng)應(yīng)用各種傳感器來探測發(fā)動機工作狀態(tài)和汽車行駛狀態(tài)，發(fā)動機 ECU 計算出來最佳的燃油噴射量，并使噴油器噴射燃油。 LEFI（空氣流量計型），這種系統(tǒng)采用空氣流量計直接測量進氣歧管中的空氣量通過測量進氣渦流，如圖 所示。 圖 電子燃油噴射系統(tǒng)控制圖 燃油泵 燃油泵安裝于油箱中與燃油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器和燃油表等結(jié)合為一整體。馬達帶 動油泵葉輪壓縮燃油，燃油泵停止時單向閥關(guān)閉，以維持燃油管路的殘余壓力，這樣更有助于使發(fā)動機重新啟動。若沒有殘余壓力，在高溫時很容易出現(xiàn)氣阻使發(fā)動機重新起動變得很困難，當出油口側(cè)壓力過高時，安全閥開啟，防止燃油壓力過高，如圖 所示。 噴油器 噴油器根據(jù)發(fā)動機 ECU傳來的信號，將燃油噴射進氣缸的進氣口。發(fā)動機 ECU傳來的信號使電流在電磁線圈中流動，拉動針閥，此時閥門開啟，噴射燃油。由于 針閥行程是固定的，燃油噴油量是由流入電磁線圈的時間來控制，如圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 圖 燃油泵 圖 噴油器 燃油泵的控制 （ 1）基本原理 燃油泵只在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時工作。若發(fā)動機不在運轉(zhuǎn)，即使點火開關(guān)開啟，燃油泵也不會運作。 （ 2）燃油泵的速度控制 這種控制能使燃油泵速度變慢，當燃油過多時，可以減少燃油泵的磨損，減少電能消耗。 （ 3）燃油泵關(guān)閉系統(tǒng) 汽車有這樣的機械裝置，當車輛發(fā)生碰撞或翻車 ,空氣囊充氣脹開時當駕駛員空氣囊、前排乘客空氣囊或座椅側(cè)空氣囊充氣脹開時，燃油泵控制系統(tǒng)能使燃油泵停止運轉(zhuǎn)，以保證安全。 燃油噴射方法和噴油正時 燃油噴射方法有獨立噴射燃油到每個氣缸；或者同時 噴射燃油進入所有氣缸。也黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 11 有各種不同的噴射正時﹐比如 ,按設(shè)定正時噴射﹑根據(jù)進入空氣量或發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變 圖 兩組噴射 化噴射燃油?；镜娜加蛧娚浞椒ê蛧娚湔龝r。此外，噴油量越大，開始噴射的時間越早。 本發(fā)動機是 組群噴射式：進氣管多點噴射，曲軸每轉(zhuǎn)兩圈﹐燃油依次噴入每組氣缸一次，如圖 所示。 燃油噴射時間控制 發(fā)動機 ECU 通過改變噴射時間來改變每次注入氣缸內(nèi)的燃油量。準確的燃油噴射時間取決于基本燃油噴射時間取決于空氣的攝入量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速和各種校正噴射時間取決于各傳感器的信號。發(fā)動機 ECU 最終反 饋給噴油器的噴射時間需要加上各種基本時間的校正時間﹐主要有以下幾種校正控制 ： 表 校正控制 傳感器 信號 基本噴油時間 各種修正 起動加濃 預(yù)熱加濃 空燃比反饋校正 加速加濃 燃油切斷 功率加濃 空氣流量計 VG/PIM ○ — — — — — ○ 曲軸位置傳感器 NE ○ — — — — ○ ○ 凸輪軸位置傳感器 G ○ — — — — ○ ○ 水溫傳感器 THW — ○ ○ — — — — 節(jié)氣門位置傳感器 IDL — — — — — ○ — VTA — — — ○ ○ — ○ 氧傳感器 OX1A OX1B — — — ○ — — — （ 1）起動加濃 基本噴射時間不能根據(jù)進入的空氣量來計算。因為在起動時發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低而進入的空氣量的變化較大。而且，起動時的燃油噴射時間要由冷液卻液溫度來決定。冷卻液溫度由水溫傳感器來檢測。水溫越低，燃油的霧化性越差。因此，需增加噴射時黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 間來得到較濃得空氣 燃油混合氣。發(fā)動機 ECU 設(shè)定有當發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于或等于 400 rpm 時，才能起動發(fā)動機。另外，由于發(fā)動機負荷突然增加而導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速突然降至 400 rpm 以下時，還要應(yīng)用滯后作 用來阻止發(fā)動機 ECU 重新起動已經(jīng)被起動的發(fā)動機，除非發(fā)動機轉(zhuǎn)速降至 200 rpm。 （ 2）預(yù)熱加濃 發(fā)動機 ECU 在冷機時，因為此時燃油不容易霧化，所以，燃油的噴油量就需增加。當溫度較低時，需增加燃油噴射時間，來獲得較濃得空氣 燃油混合氣，從而達到較好的行車性。最大校正量是常溫下的兩倍。 （ 3）空燃比反饋校正 當發(fā)動機負荷或發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有較大的波動，如發(fā)動機預(yù)熱后的怠速或以恒定速度行駛時，是根據(jù)氣缸內(nèi)進入空氣量的多少而供給燃油量（空燃比接近理論的空燃比值） 。 （ 4）加速加濃 突然加速時，空燃比變小，特別 是在加速的開始步驟。因為當踩下加速器踏板時開始加速過程，這時會出現(xiàn)燃料供應(yīng)滯后于進入氣缸內(nèi)的空氣快速變化量。由于這個原因，則需延長燃料噴射時間，根據(jù)進入的空氣量而增加噴油量以防止空氣和燃料混合氣偏稀。加速加濃的大小取決節(jié)氣門開啟角度的變化速度。加速校正在加速開始步驟會大量增加，增加到上限值后又會逐漸減小。此外，加速越快，燃料噴油量的增加越大。 （ 5）燃油切斷 在減速過程中，為了減少有害氣體的排放和增強發(fā)動機的制動效果，根據(jù)減速的具體條件可停止燃料供應(yīng)操作。停止燃料噴射的有效的方法是切斷燃料供應(yīng)控制。減速 狀態(tài)取決于節(jié)氣門的開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。當節(jié)氣門關(guān)閉和發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，它就斷定車輛在減速。燃料切斷控制當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值并且節(jié)氣門關(guān)閉時，燃料切斷控制就會停止。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于預(yù)定值或者節(jié)氣門開啟時，燃料噴射將重新開始。當冷卻液溫度低的時候發(fā)動機的燃料切斷轉(zhuǎn)速和燃料重新噴射的轉(zhuǎn)速將會增加。此外，當打開空調(diào)開關(guān)為防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降和發(fā)動機失速時，燃油切斷發(fā)動機轉(zhuǎn)速和燃料重新噴射的發(fā)動機轉(zhuǎn)速也會增加。在某些車型中的發(fā)動機在制動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速也會下降（也就是說當打開停車燈開關(guān)時）。 （ 6）功率加濃 發(fā)動機在高 負荷情況下，