奇瑞瑞虎发动机电控系统的检测与故障分析 苏廷憨

论文题目：奇瑞瑞虎发动机电控系统的检测与故障分析专业班级汽车检测与维修学生姓名苏廷憨指导老师纪云飞完成日期目录摘 要 - 3 -第一章 概述 - 4 -1.1 汽车发动机电子技术的发展简史 - 4 -1.2 本课题研究的意义 - 5 -第二章 奇 瑞瑞虎车型简介 - 5 -第三章 奇 瑞瑞虎发动机电控系统的组成及功用 - 6 -3.1 瑞虎发动机进气系统 - 6 -3.2 瑞虎发动机电控燃油喷射系 - 6 -3.3 瑞虎发动机点火系 - 8 -3.4 瑞虎发动机点火正时控制 - 12 -3.5 瑞虎发动机排气系统 - 13 -3.6 其他系统 - 14 -第四章 一般检测 与诊断程序及方法的介绍 - 15 -4.1 检测诊断的一般程序 - 15 -4.2 检测诊断的基本方法 - 17 -第五章 瑞 虎发动机电控系统常见故障的分析 - 21 -例：故障一 - 21 -例：故障二 - 22 -参 考 文 献 24致 谢 25摘要随着汽车技术和电子技术的迅速发展，电子技术在汽车上得到了广泛的应用， 使汽车的动力性、燃料经济性、安全性、可靠性、舒适性、静谧性都得到极大的改善 和提高，尤其是汽车排放对环境的污染得到了有效控制。发动机采用电控系统，使燃 油供给系统、进气系统、排气系统的结构和工作原理以及使用维修等方面都发生了根 本性的变化。为了拓展知识，本论文还将一般检测程序以作参考，当然本论文主要还是论述奇 瑞瑞虎发动机电控系统的结构和检测方法以及诊断方法。当今社会各种高新技术迅猛发展，汽车在各方面都提出了高标准来满足顾客的要 求。如汽车的质量、性能、美观、舒适度、安全以及能源的经济性等。这就要在电控 技术上不断的更新才能满足各方面的要求。汽车可以给人们带来生活许多的便利同 时，也产生了诸多不良后果，如能源的大量消耗、严重的尾气排放污染等。关键词：瑞虎发动机电控系统；组成；工作原理；检测；故障；诊断奇瑞瑞虎发动机电控系统检测与故障诊断第一章 前言1.1 汽车发动机电子技术的发展简史为适应降低汽油机燃油消耗和有害物排放量的要求，汽油机燃油供给技术经历了 从机械控制汽油喷射到现在的发动机集中管理系统，以及目前正在迅猛发展的缸内直 喷技术。1934年，德国怀特（Wright）兄弟发明了向发动机进气管内连续喷射汽油来配制 混合气的技术。1952 年，德国 Bosch 公司研制成功了第一台机械控制缸内喷射汽油机。1958 年， Bosch 公司研制成功了机械控制进气管喷射汽油机。1953年美国本迪克斯公司（Bendix）开始研制由真空管电子控制系统控制的汽油 喷射装置，并在 1957 年研制成功。1967年，德国博世（Bosch）公司根据美国本迪克斯公司的专利技术，开始批量 生产利用进气歧管绝对压力信号和模拟式计算机来控制发动机空燃比A/F的D型燃油 喷射系统（D-Jetronic）。1973年，德国Bosch公司在D型燃油喷射系统（D-Jetronic）的基础上，改进发 展成为L型燃油喷射系统（L-Jetronic）。19731974年，美国通用（General）汽车公司生产的汽车装上了集成电路IC点火 控制器。1976年，美国克莱斯勒（Chrysler）汽车公司研制成功微机控制点火系统，取名 为“电子式稀混合气燃烧系统ELBS”。1977年，美国通用汽车公司研制成功了数字式点火控制系统。1979年，德国Bosch公司开发出了 MMotronic系统，即发动机集中管理系统。1979年，日本日产（Nissan）汽车公司研制成功了集点火时刻控制、空燃比控制、 废气再循环控制和怠速转速控制与一体的发动机集中控制系统ECCS。1980年，日本丰田（TOYOTA）公司开发出了具有汽油喷射控制、点火控制、怠 速转速和故障自诊断功能的丰田计算机控制系统 TCCS。1981年，Bosch公司开发出了 LH-Jetronic系统。19871989年，Bosch公司开发 出电控单点汽油喷射系统。1995年，日本三菱(MITSUBISHI)汽车公司公布了电控缸内直喷汽油机(即GDI 系统)。2001 年，Volkswagen/Audi 集团研制出独有的 FSI(Fuel Stratified Injection)缸 内直喷系统。1994 年上海大众推出采用 D-Jetronic 电控汽油喷射系统的桑塔纳 2000 型轿车。 2000 年，我国政府规定：5 人座以下的化油器式发动机汽车自 2001 年 1 月 1 日起停 止生产。1.2本课题研究的意义电控发动机是为发动机加入相当于计算机中 CPU 的电控模块，能够从发动机的各 个不同功能部位采集信号，再通过互动系统(I nteractSystem)进行反馈处理，以控制 发动机完成各项工作。从实际使用来说，一方面，电控发动机可以更准确地按照路况、 载重量等外部具体情况，自动决定喷射油量及喷油时间等参数，同变速箱、ABS、缓 速器等部件紧密配合，实现互动，使发动机保持在最佳工作状态；另一方面，电控发 动机还具有发动机保护、故障自动诊断、轮胎磨损调整、传动器保护等多项功能，甚 至还包括车辆防盗功能。因此，若是我们不能详细的了解它的结构，解析它的原理，诊断它的故障，将会 在以后的就业生涯中失利很多！第二章 奇瑞瑞虎车型简介“自主创新”是奇瑞发展战略的核心，也是奇瑞实现超常规发展的动力之源。从 创立之初，奇瑞就坚持自主创新，努力成为一个技术型企业。奇瑞公司的核心理念就是“自主创新，技术一流，造福人类；用户第一，品质至 上，效益优先；目标管理，规范流程，持续改进；以人为本，诚信合作，勤俭廉洁。”奇瑞汽车股份有限公司旗下生产的汽车有：其中刚刚下线的 G6 车型即为 Riich 瑞旗下的G系列首款车型，同时还包含M系列、X系列、Z系列三个车系，未来将引 领奇瑞汽车迈向高端市场。而商务车品牌威麟也规划了四大系列，除了现有的东方之 子Cross之外，还将推出B13、轻型客车Hl H3等一系列未上市车型，同时还包含越 野车型，如悍虎3新车型。原有的品牌奇瑞除了现有的产品之外，还将推出QQme、 三厢风云 2、两厢风云 2。而以厢式货车和新款面包车为主的开瑞品牌，将有优翼、 优雅、优优、加长优派、优劲等车型。奇瑞瑞虎发动机共有三种型号，即为有3款发动机型号；1.6L;1.8L是H481发动 机； 2.0L 是三菱 4G63 发动机； 2.4 是三菱 4G64 发动机第三章 奇瑞瑞虎发动机电控系统的组成及功用3.1 瑞虎发动机进气系统一般的发动机进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、 附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。其大致工作原理是：空气经空气滤清器过滤掉杂质后，流过空气流量计，经由进 气道进入进气歧管，与喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气，由进汽门送 入汽缸内点火燃烧，产生动力。瑞虎汽车在发动机上大多采用涡流控制阀系统，可根据发动机的不同负荷，改变 进气流量去改善发动机的动力性能。进气孔纵向分为两个通道，涡流控制阀安装在通 道 A 内，由进气支管负压打开和关闭，控制进气管空气通道的大小。发动机小负荷或 以低于某以转速运转时，受 ECU 控制的真空电磁阀关闭，真空度不能进入涡流控制 阀上部的真空气室，涡流控制关闭。由于进气道变小，产生一个强大的涡流，这就提 高了燃烧效率，从而可节约燃油。当发动机负荷增大或以高于某一转速运转时， ECU 根据转速、温度、进气量等信号将真空电磁阀电流接通，真空电磁阀打开，真空度进 入涡流控制阀，将涡流控制阀打开，进气通道变大，提高进气效率，从而改善发动机 输出功率。3.2 瑞虎发动机电控燃油喷射系瑞虎发动机电控燃油喷射（EFI）系统，主要以多点喷射（MPI）为主，以ECU为 控制中心，利用安装在发动机不同的部位上的各种传感器来检测发动机的各种工作参 数。根据这些参数选择ECU中设定的程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使 发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的混合气。此外，电控燃油喷射系统通过ECU 中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、 强制怠速断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动 机获得良好的燃油经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。3.2.1 电控燃油喷射系统的组成电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统组成。（1）空气供给系统空气供给系统的作用是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。 空气经过空气过滤器过滤后，由空气流量传感器计量，通过节气门体进入进气总 管，再分配到各进气歧管。在进气歧管内，从喷油器喷出的燃油与空气混合后被吸入 气缸内燃烧。在冷却水温较低时，为加快发动机暖机过程，设置了快怠速装置，由空气阀直接 进入进气总管，可以通过怠速调整螺钉调节怠速转速，用空气阀控制快怠速转速，也 可由ECU操纵怠速控制阀（ISC）控制怠速与快怠速。（ 2 ） 燃油供给系统 燃油供给系统的功能是向发动机精确提供所需要的燃油量。燃油系统一般由油 箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器（有的汽车无）、燃油压力调节器、冷起 动喷油器（有的汽车无）及供油总管等组成。燃油由燃油泵从油箱中泵出，经过过滤器，除去杂质及水分后，再送至燃油脉动 阻尼器，以减少其脉动。这样具有一定压力的燃油流至供油总管，再经各供油歧管送 至各缸喷油器。喷油器根据ECU的喷油指令，开启喷油阀，将适量的燃油喷于进气门 前，待进气行程时，再将燃油混合气吸入气缸中。装在供油总管上的燃油压力调节器 是用以调节系统油压的，目的在于保持油路内的油压约高于进气管负压300KPa。此外, 为了改善发动机低温起动性能，瑞虎汽车在进气歧管上安装了一个冷起动喷油器，冷 起动喷油器的喷油时间由热限时开关或者ECU控制。（3）电子控制系统电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷 射量。该系统由传感器、ECU和执行器三部分组成。传感器是信号转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是检测发动机运行状 态的电量参数、物理参数和化学参数等等，并将这些参数转换成计算机能够识别的电 信号输入ECU。检测发动机工况的传感器有：水温传感器、进气温度传感器、曲轴位 置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆震传感器、空调开关等。ECU是发动机控制系统的核心部件。ECU的存储器中存放了发动机各种工况的最 佳喷油持续时间，在接受了各种传感器传来的信号后，经过计算确定满足发动机运转 状态的燃油喷射量和喷油时间。ECU还可以对多种信息进行处理，实现EFI系统以外 其他诸多方面的控制如点火控制、自诊断、故障备用程序起动、仪器显示等。3.2.2 EFI 系统的工作原理该系统根据各种传感器输送来的信号，能有效控制混合气浓度，使发动机在各种 工况下，空燃比达到最佳值，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。 该系统可分为开环和闭环两种控制。闭环控制是在开环控制的基础上，在一定条件下， 由计算机根据氧传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量，使混合气浓度保持在理 想状态。目前电子控制的混合气形成系统有电子反馈式化油器系统和电控汽油喷射系统两 种，其中电控汽油喷射系统的性能显得更为优越，电控化油器式已趋于淘汰。3.3瑞虎发动机点火系电子控制点火系统也称微机控制点火系统，它主要由三部分组成：监测发动机运 行状况的传感器、处理信号并发出指令的微处理器（ECU）、执行ECU指令的执行器， 包括点火器、点火线圈、分电器和火花塞等。电子控制点火系统不仅能根据发动机转速控制点火线圈初级电路的通电电流，而 且还取消了真空式和机械离心式点火提前装置，由电控单元根据汽油机的运行工况调 整和控制点火提前角，使发动机的动力性、经济性、排放等方面的性能达到最优。另 外，电子控制点火系统通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机大部分运行工 况都处于爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到了充分发挥。奇瑞瑞虎轿车采用电子控制点火系统主要是电子控制无分电器点火系统。3.3.1 电子控制无分电器点火系统（ DLI）无分电器点火系统完全取消了传统的分电器，点火线圈产生的高压电直接送到火 花塞，因此也称为直接点火系统。由于没有分电器，节省了空间，同时不存在分火头 与分电器盖旁电极间产生的火花，因此可有效地降低点火系统对无线电的干扰。目前，常用的无分电器式电控点火系统有两种方式：即双缸同时点火方式和独立 点火方式。1、无分电器双缸同时点火方式（1）无分电器双缸同时点火方式的工作原理双缸同时点火系统是指两个气缸共用一个点火线圈，其次级绕组的两端分别与两 个气缸上的火花塞相连接。同时点火方式的一个点火线圈上有两个火花塞串联，当产生高压电时，它对两个 火花塞同时点火。当一个气缸处于压缩行程准备点火时，另一个气缸却处于排气行程， 对于压缩行程的气缸，由于气缸压力较高，放电较困难，所需的击穿电压较高；而处 于排气行程的气缸，压力接近于大气压，放电容易，所需的击穿电压低，很容易击穿。 因此当两气缸的火花塞同时跳火时，其阻抗几乎都在压缩气缸的火花塞上，它承受了 绝大部分电压降，与普遍的只有一只火花塞跳火的点火系统相比较，其击穿电压相差 不大，而在排气气缸火花塞上的电能损失也很小。所以从点火能量看对正常点火影响 并不大。（2）无分电器双缸同时点火系统的控制在无分电器双缸同时点火系统中，ECU输出的指令除控制通电时刻和通电时间的 IGt 外，还需要输出能够辨别是哪一组气缸的指令，即辨缸指令 IGd。在无分电器双缸同时点火系统中，曲轴位置传感器采用了磁感应式传感器，该传 感器可以向ECU提供曲轴转角信号Ne、活塞上止点位置信号Gl、G2。发动机ECU根 据Gl、G2信号判断出下次进行点火的气缸组，并发出辨缸指令IGdA和IGdB。由此可见，发动机工作时，ECU不停地输出具有点火正时功能和通电时间功能的 点火正时指令IGt。至于此信号用于哪一组点火线圈，由ECU辨缸指令IGdA和IGdB 来决定。（3）点火器点火器除了具有辨别点火气缸、实现点火线圈初级电路的接通和切断功能外，还 具有向ECU反馈点火控制器工作状态的功能。点火控制器的反馈功能主要是向ECU提 供火花塞是否正常点火信号。ECU在每次发出点火正时指令后，都通过IGf信号进行 检测。当连续三次没有反馈信号时，ECU认为点火系统有故障并自动停止喷油，从而 避免由于过多可燃混合气未被点燃而导致危险和发生其它机件损坏的事故。（4）点火线圈 无分电器双缸同时点火系统中，点火线圈采用小型闭磁路点火线圈，次级线圈的两端分别与两个火花塞相连接。气缸组合的原则是：一个缸处于压缩行程的终了，另 一缸处于排气行程的终了，即同步缸。当初级电流突然切断后，在次级线圈上会感应出上万伏的高压电动势，加到火花 塞电极之间，跳出高压火花，点燃气缸内的混合气。然后，当晶体管导通瞬间，初级电流也发生突变，这样在次级线圈中便产生约 l000V 的电压。在一般的分电器式点火系统中， l000V 的高压电不足以击穿火花塞产 生跳火。因为分电器中的分火头与旁电极之间的间隙较大，必须要有更高的电压才足 以跳过这么大的间隙。而在无分电器点火系统中，这样的电压很有可能点燃处于进气 行程中气缸内的混合气。特别是火花塞间隙较小时，火花塞误跳火的可能性就更大。 这将会引起回火等现象的发生，使发动机无法正常运转。为防止产生这种现象的出现， 在点火线圈的次级绕组中串联一个高压二极管。当功率管导通时，产生的感应电动势 反向加在高压二极管上，由于二极管的反向截止功能，1000V的高压电就无法使用火 花塞跳火。而当功率三极管截止时，次级绕组产生的高压电与前相反，二极管导通， 使火花塞顺利跳火。2、无分电器独立点火方式独立点火方式是指每一个气缸的火花塞上各配一个点火线圈，单独对本缸火花塞 通电点火。这种点火方式中，点火线圈与火花塞是制成一个体的，直接安装在缸盖上， 特别适合于四气门发动机使用。火花塞可安装在双凸轮轴的中间，并在每缸火花塞上 直接压装一个点火线圈，以充分利用空间，这对V型多缸轿车发动机燃烧室合理紧湊 地布置，具有特别重要的实用意义。同时，由于无机械式分电器和高压导线，因而能 量传导损失和漏电损失小，机械磨损或发生故障的机会均减少。而且各缸的点火线圈 和火花塞均由金属包着，其电磁干扰大大减少，对发动机电控系统的可靠工作非常有 利。3.3.2 点火提前角和闭合角的控制1、点火提前角的确定与控制 在电子控制点火系统中，电控单元对点火提前角的控制分为，发动机起动时点火 提前角的控制和起动后点火提前角的控制。（1）发动机起动时点火提前角的控制 发动机起动时，电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机转速 信号Ne和起动开关信号STA,以固定不变的点火提前角点火。当发动机转速超过一定 值时（大于500r/min）,则自动转入电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。（2）起动后点火提前角的控制 发动机起动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制一般按照如下步骤进 行：首先根据G信号与Ne信号确定初始点火提前角，然后根据发动机转速和负荷确 定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定修正点火提前角，这三项点火提 前角的代数和即为实际的最佳点火提前角：最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角（或点火 延迟角）1）、初始点火提前角为了控制点火正时，电控单元根据上止点位置来确定点火提前角。有些发动机电 控单元把G1或G2信号出现后第一个Ne信号过零点定位压缩行程上止点前10，并 以这个角度作为点火正时计算的基准点，称之为初始点火提前角，其大小随发动机而 不同。2）、基本点火提前角 发动机正常运转时，电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况，确定基本点火提前角。发动机处于怠速工况时，电控单元根据节气门位置信号（怠速触点闭合）、 发动机转速信号及空调开关信号，确定基本点火提前角。发动机处于非怠速工况时， 电控单元根据发动机转速和节气门位置（进气量）信号，从ECU存储器中的数表中查 出相应工况的基本点火提前角。3）、修正点火提前角除了转速和负荷外，其它对点火提前角有重要影响的因素，均归入到修正点火提 前角中。电控单元根据有关传感器的信号，分别求出对应的修正值，它们的代数和就 是修正点火提前角。修正点火提前角所包括的修正值有：暖机修正发动机冷起后，当冷却液温度低时，应增大点火提前角。暖机过程中，随冷却液 温度升高，点火提前角的变化趋势变小。修正曲线的形状与提前角的大小随车型而异。过热修正当发动机处于正常运行工况（怠速触点 IDL 断开），冷却液温度过高时，为了避 免爆震发生，应将点火提前角推迟。怠速稳定性修正发动机在怠速期间，由于发动机负荷变化（如空调、动力转向等）而使转速改变， ECU 将随时调整点火提前角，使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工况时，ECU不断地计算发动机的平均转速，当平均转速低于规 定的怠速目标转速时，ECU根据两者的差值大小，相应地增加点火提前角；当平均转 速高于规定的目标转速时，相应地推迟点火提前角。空燃比反馈修正装有氧传感器的电控燃油喷射系统进行闭环控制时， ECU 根据氧传感器的反馈信 号对空燃比进行修正。随着修正喷油量的增加和减少，发动机的转速在一定范围内波 动。为了提高发动机转速的稳定性，在反馈修正油量减少时，适当地增大点火提前角。4）、最大和最小提前角控制当 ECU 计算出的实际点火提前角（初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提 前角或延迟角）超过一定范围时，发动机将不能正常运转。为了防止出现这种情况， 在电控点火系统中，由电控单元对实际点火提前角的数值范围进行限制。最大和最小 点火提前角的一般范围为：最大点火提前角：3545最小点火提前角：TO。02闭合角的控制闭合角的控制又称为通电时间控制。对于电感储能式点火系而言，当点火线圈的 初级通电后，其初级电流是按指数规律增长的。初级线圈被断开瞬间所能达到的断开 电流值与初级线圈接通时间长短有关，只有通电时间达到一定值时，初级电流才可能 达到饱和。而次级线圈高压的最大值与初级断开电流成正比，为了获得足够的点火能 量，必须使初级电流达到饱和。但是，如果通电时间过长，点火线圈又会发热，并使 电能消耗增大。因此，要控制一个最佳的通电时间，以兼顾上述两方面要求。影响初级线圈通过电流的主要因素有发动机转速和蓄电池电压。为了保证在不同 的蓄电池供电电压和不同的转速下都具有相同的初级断开电流，电控单元根根蓄电池 电压和发动机转速信号，从预置的闭合角数据表中查出相应的数值，对闭合角进行控 制。当发动机转速升高时，适当增大闭合角，以防止初级线圈通过电流值下降，造成 次级高压下降，点火困难。蓄电池电压下降时，基于相同的理由，也应适当增大闭合 角。3.3.3 爆震的控制爆震是汽油机运行过程中非常有害的一种故障现象。汽油机持续爆震，火花塞电 极或活塞就可能产生过热、熔损、气缸磨损加剧等现象，导致发动机损坏，因此必须 防止爆震的发生。爆震与点火时刻存在着密切的关系。点火时刻提前，燃烧的最大压力就高，因而 容易产生爆震。发动机发出的最大转矩的点火时刻（MBT）是在开始发生爆震点火时 刻（爆震界限）的附近。对于爆震控制点火系统，为了防止爆震的产生，其点火时刻 的设定远离爆震界限，这样势必降低发动机效率，增加燃油消耗。具有爆震控制功能的点火系统能使点火时刻离爆震界限只有一个较小的余量，这 样既可控制爆震的发生，又能更有效地得到发动机的输出功率。这种控制是由爆震传 感器检测发动机有无爆震现象，并将信号送至发动机 ECU，ECU 根据此信号来调整点 火提前角，爆震时，推迟点火，没有爆震时，则提前点火，以保证在任何工况下的点 火提前角，都处于接近发生爆震的最佳角度。要控制爆震，首先必须判断爆震是否发生。把爆震传感器的输出信号进行滤波处 理后并判别爆震是否发生的程序。来自爆震传感器各种频率的电压信号，先经滤波电 路，将爆震信号与其它振动信号分离，只允许特定范围频率的爆震信号通过滤波电路， 再将此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较，如大于爆震强度的基准值，表示已 发生爆震，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理。爆震强度的大小以超过基准值的次数来计量，其次数越多，则爆震强度越大；次 数越小，爆震强度越小。因为爆震仅在混合气燃烧期间发生，所以为了避免干扰引起的误检测，只在“爆 震判别范围”进行处理，由微机完成爆震的控制。当发动机发生爆震时，微机通过爆 震传感器输入信号和比较电路确定发动机的爆震，并根据爆震强度输入信号，由微机 控制点火提前角的大小。在检测到发动机爆震时，微机立即把点火提前角逐渐减小， 直至无爆震产生，随后，又逐渐地增大点火提前角，一直到发生爆震时，又恢复前述 的反馈控制。3.4瑞虎发动机点火正时控制由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅需要千分之几 秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不足、排气不净，造成功率下降。因此， 为了解决这一个问题，一般发动机都采用延长进、排气门的开启时间，增大气体的进 出容量以改善进、排气门的工作状态，藉以提高发动机的性能。这种延长气门开启时间的做法，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时 刻，配气相位上称为“重叠阶段”，可能会造成废气倒流。这种现象在发动机的转速 仅以 1000r/min 以下的怠速时最为明显，这将引发怠速工作不顺畅，振荡过大，功率 下降等现象。尤其是采用四气门的发动机，“重叠阶段”更易造成不顺畅的怠速运转。 为了消除这一缺陷，以“变”应“变”，采用了可变配气相位的气门驱动机构。可变 式气门驱动机构就是在发动机怠速工作时减少气门行程，而在发动机高速工作时增大 气门行程，改变“重叠阶段”的时间，使发动机在高转速时能提供强大的动力，在低 转速时又能产生足够的转矩，从而改善发动机的工作性能。3.5 瑞虎发动机排气系统汽油机的有害排放包括因混合气燃烧不完全产生的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、在高温燃烧中产生的氮氧化合物（NOx）、油箱内汽油蒸发产生的汽油蒸气和 曲轴箱漏气等。常见的减少排放污染的的装置有：曲轴箱强制通风系统、燃油蒸气回 收系统、废气再循环系统、三元催化转换器、二次空气喷射系统等。其中，曲轴箱强 制通风系统的工作由曲轴箱强制通风阀控制，它可将窜入曲轴箱的废气重新引入气缸 燃烧；三元催化转化器直接安装在排气管上，排气中的HC、CO、NOx经过催化反应 后生成无害的二氧化碳（CO2）和水（H2O）气体排入大气；燃油蒸发回收系统及废 气再循环系统的工作，在化油器式发动机及少数汽油喷射式发动机中是由进气管真空 度来控制的，而在现代瑞虎轿车上已加装了电控装置。下面介绍瑞虎轿车排放控制系 统的结构及原理。三元催化转化器外观像一个排气消声器（也起消声器作用）。壳体用耐高温、耐腐蚀 的材料制成，内部装有催化床。它装在靠近发动机的排气管位置上。其寿命可达8-10 万Km,催化床内的触媒是将催化剂附着在直径为2-4mm的AI2O3载体表面的颗粒。 铂能促使CO、HC氧化，而铑则能加速Nox的还原。催化剂表面的活性作用是由排 气热量激发的，其作用温度范围以活化开始温度（250C ）为下限，以过热引起催化 剂故障的极限温度（1000C ）为上限。保持催化剂高净化率、高使用寿命的使用温度 范围为 400-800C。三元催化器是现代汽车普遍采用的排气净化装置，三元催化转化器装在排气管 上，能把发动机排出的废气中的有害气体转化成无害气体。三元催化器是铂（或钯） 和铑的混合物，它不仅能将CH氧化成CO2和H2O,而且能促使NOx和CO发生反 应而转变成CO2和N2。但只有当空燃比得到精确控制并保持稳定时，其转化效率才 能最佳。从三元催化转换器转化效率与空燃比的关系可知：只有发动机在标准的理论 空燃比 14.7 运转时，三元催化器的转化效率最佳。因此必须保持对空燃比进行精确的 控制，使其保持在理论值附近很窄的范围内。在发动机开环控制过程中，ECU只是根 据转速、进气量、进气压力、进气温度等信号确定喷油量，从而控制混合气空燃比的。 因为系统是开环的，所以它的控制是不可能很精确的，很难将实际空燃比控制在14.7 附近很窄的范围内。为了将实际空燃比精确的控制在14.7附近，发动机控制系统中现 已普遍采用了由氧传感器组成的空燃比反馈方式，即闭环控制方式。在三元催化转换 器前面的排气歧管或排气管内装设氧传感器，检测排气中的氧气含量，向ECU反馈 相应的电压信号。ECU根据氧传感器反馈的信号确定实际空燃比与理论空燃比的偏差，根据偏差确定喷 油量应增加或减少，使实际空燃比被精确地控制在设定值。采用闭环控制的实质是保持空燃比在14.7：1附近，因而非理论空燃比运行工况 只能采用开环控制。发动机进入开环或闭环控制，均由ECU根据有关输入信号确定。 下列工况应采用开环控制：（1）怠速运转。（2）节气门全开，大负荷。（3）减速断油。（4）发动机起动。（5）发动机冷却水温低或氧传感器温度未到达工作温度。（6）氧传感器失效或其线路出现故障。3.6 其他系统3.6.1 怠速控制的功用 怠速控制的功用：一是实现发动机起动后的快速暖机过程；二是自动维持发动机 怠速在目标转速下稳定运转。怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。怠速转速 过高，会增加燃油消耗量。汽车在交通密度大的道路上行驶时，约有30%的燃油消耗 在怠速阶段，因此怠速转速应尽可能降低。但考虑减少有害物的排放，怠速转速又不 能过低。另外，怠速控制还应考虑所有怠速使用条件，如冷车运转与电器负荷、空调 装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速变化， 使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。通常发动机输出负荷时，其转速是由驾驶员通过加速踏板改变节气门的位置，调 节充气量来实现的。但在怠速时，驾驶员的脚已离开加速踏板，驾驶员要对充气量进 行随机调节已无能为力。为此，在大多数电控发动机上都设有不同形式的怠速转速控 制装置。怠速控制的主要内容有：起动后控制、暖机过程控制、负荷变化的控制以及 减速时的控制等。3.6.2 怠速控制原理怠速控制的实质是对怠速时充气量的控制。ECU通过检测从各传感器的输入信定 所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于 目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机构，从而实现对怠速充气量的控制。怠速控制采用的是反馈控制，因此为避免非怠速状态下实施了怠速控制，还必须 通过节气门全关信号及车速信号等来判断发动机是否正处于怠速状态，从而起动怠速 控制。与怠速控制有关的信号有：发动机转速、节气门位置、车速、冷却水温度、空挡 起动开关、点火开关、空调开关和电器负载等。控制的项目有：怠速、快怠速、空调 怠速和电器负载高怠速。第四章 一般检测与诊断程序及方法的介绍4.1 检测诊断的一般程序在对发动机电控系统进行故障检测和诊断时，为了确定故障的性质和部位，少走 弯路，在对汽车进行直观检查之后，一般按先思后行、先外后内、故障码优先、先简 后繁、先熟后生、先备后用的原则进行诊断。诊断是只对某个或某几个症状通过一定手段的检测从而做出正确判断的过程。二 综合诊断技术则是指对复杂的故障症状，利用一切可能的和必要的检测手段进行检 测，并通过对其检测结果（包括各种数据参数）进行由此及彼，由表及里，由浅入深 去伪存真的认真分析，从而得出尽可能符合实际的判断并在进一步的拆解和修理中不 断验证和修正原判断直至真正排除故障的全过程。通常包括故障码分析、数据分析、 点火分析、尾气分析、压力和真空分析。发动机电控系统的基本检查，最主要的是基本怠速、基本点火正时和混合气浓度 的检查与调整。在进行基本检查时，必须使用发动机水温达到正常工作温度（约80C 以上），同时，并闭车上所有附加电器装置，如空调、除霜装置等。并且在水箱冷却 风扇未动作进行检查与调整，以免风扇动作消耗电能，影响怠速的正确性。微机控制 的直接点火系统（DIS）,其基本点火角度大多为固定式，无法也无须再作调整，故只 作点火正时的检查。一般诊断是在故障诊断和维修前进的，主要是为了发现电线或软管是否有丢 失、脱落或松动，检查路线有误接错等现象他将会帮助维修人员提前发现这些故障， 以避免不必要的监测和诊断。一般诊断的主要检查项目如下。1检测并核实多针插头是否全部插入电子控制器（ecu）的插座内，检查车头的安 装螺钉是否拧紧。2 检查蓄电池线的连接，确保清洁和紧固；此项主要检查启动及接线柱上蓄电池 的电缆线、线圈接线，以及其他导线的连接情况。3 检查电动油泵继电器、空调压缩机离合器继电器、起动机及电器等的连接情况。4 检查电子控制系统搭铁线的连接情况，同时也检查发动机搭铁线的连接情况。5 检查分电器盖是否牢固地连接在分电器上，确保火花塞上的高压导线与分电 器盖的牢固连接，确保点火线圈上的高压导线与分电器盖的牢固连接，确保同步型号 发生起点线插头与线束插座的牢固连接。6 核实交流发电机输出导线、磁场接线极大铁线是否牢固的连接在交流发电机 上。7 检查燃油压力调节球进气歧管的连接软管是否牢固地连接。8 检查燃油管道与燃油管接头的连接。9 检查软管与所有在进气歧管上的真空接头是否连接紧固且无泄漏。10 检查油门拉线、变速器控制等拉线的连接情况。11 检查空气滤清器进口和空气滤清器滤心是否堵塞。12 检查进气歧管上进气温度传感器电线接头与线束的插座孔是否牢固地连接。13 检查进气压力传感器电线接头是否牢固地连接在喷油器上。主义在每个喷油 器的娴熟街头商标由他相应的喷油器序号。15 检查线束接头是否牢固地连接到怠速步进电动机、节气门位置传感器上。16 检查线束接头是否牢固地连接到冷却液温度传感器上。17 检查线束接头是否牢固地连接到氧传感器上。18 检查线束接头是否牢固地连接到车速传感器上。19 检查燃油管有无挤扁或泄漏；检查燃油快速接头与燃油导管的连接是否可 靠，有无泄漏现象。20 检查点火线圈接线柱的连接情况，核实点火线圈次级绕组是否牢固地连接到 点火线圈上。4.2 检测诊断的基本方法4.2.1 汽车故障诊断的四项基本原则:（一）先简后繁、先易后难的原则（二）、先思后行、先熟后生的原则（三）、先上后下、先外后里的原则（四）、先备后用、代码优先的原则4.2.2 汽车故障诊断的基本方法:1、询问用户：故障产生的时间、现象、当时的情况，发生故障时的原因以及是否经 过检修、拆卸等。2、初步确定出故障范围及部位。3、调出故障码，并查出故障的内容。4、按故障码显示的故障范围，进行检修，尤其注意接头是否松动、脱落，导线联接 是否正确。5、检修完毕，应验证故障是否确已排除。6、如调不出故障码，或者调出后查不出故障内容，则根据故障现象，大致判断出故 障范围，采用逐个检查元件工作性能的方法加以排除。4.2.3 常见故障的诊断1、发动机不能启动或启动困难（1）起动机不转动或转动缓慢1）检查蓄电池电压。2）检查蓄电池极柱、导线联接等是否松动。3）检查启动系，包括点火开关、启动开关、空档启动开关及起动机情况，各部线路 是否连接松动。（2）起动机转动正常，但发动机不能启动1）调出故障码。2）检查燃油泵工作情况。3）检查怠速系统是否工作正常（若怠速系统工作不正常，踏下加速踏板时发动机能 启动）。4）检查点火系统，包括高压火花、点火正时情况、火花塞等。5）检查进气系统有无漏气。6）检查空气流量计或空气压力传感器是否工作不良。7）检查喷油器、低温启动喷油器是否工作正常。8）检查EFI系统电路，包括ECU连接器有关端子。9）检查机械部分有无故障。2、发动机怠速不良1）调出故障码，分析故障原因。2）检查进气系统有无漏气情况。3）检查曲轴箱通风管的PCV阀的工作情况（怠速时，PCV阀应该关闭）。4）检查节气门上的怠速调整螺钉是否调整正确，若调整螺钉调整不正确，会导致怠 速时混合气过稀，导致发动机怠速不稳。5）检查点火正时情况。6）检查喷油器喷射情况。7）检查 EFI 系统电路及元件工作情况。8）检查机械系统的状况。3、怠速过高1）检查节气门是否发卡而不能关闭。2）检查冷启动喷油器是否在继续喷油。3）检查节气门位置传感器是否输出电压不正确。4）检查燃油喷射压力是否过高。5）检查调压器真空传感器软管是否脱落或断裂。6）检查怠速控制系统和VSV阀是否工作正常。7）检查喷油器喷油情况及是否滴漏。8）调出故障码，判断故障原因。9）对EFI系统电路及元件工作情况。10）检查点火正时是否不正确。4、发动机转速不稳1）调出故障码，分析故障原因。2）检查进气系统有无漏气情况。3）检查燃油泵供油情况，燃油管路的压力是否正常。4）检查燃油压力调节器是否工作不正常。5）检查喷油器喷射情况，是否个别喷油器不工作或喷油量不准确。6）检查点火系统，如点火正时情况、高压火花情况、火花塞积炭等。7）检查空气滤清器滤芯是否堵塞。8）检查汽油滤清器滤芯是否堵塞。9）对EFI系统电路及元件工作情况。10）检查机械部分，如汽缸压力、气门间隙等。5、发动机回火 发动机回火现象大多由于混合气过稀或点火时间过晚所致。1）调出故障码，分析故障原因。2）检查进气管有无漏气情况。3）检查节气门位置传感器输出信号是否正确。4）检查点火正时情况。5）检查燃油压力是否过低。6）检查喷油器喷油时间是否过短。7）检查喷油器是否发卡堵塞。8）检查EFI系统电路及元件工作情况，主要有各有关传感器，如氧传感器、水温传 感器、进气温度传感器、进气管压力传感器等。6、排气管放炮 排气管放炮现象主要由于混合气过浓、个别缸不工作和燃烧时间不正确等燃烧不完全 因素造成。1）调出故障码，分析故障原因。2）检查点火正时，是否点火时间过晚。3）检查冷启动喷油器是否仍然喷油或者发生滴漏，并进一步找出原因。4）低温启动喷油器定时开关失效。5）个别缸火花塞不点火或火花过弱。6）检查喷油器，是否存在喷油过量，或者个别缸喷油过多的现象，是否有滴漏。7）检查燃油压力是否过高，压力调节器是否失效导致回油管路不能打开回油，压力 调节器真空传感器软管是否脱落或者断裂。8）检查空气流量计传感器和节气门位置传感器输出信号是否正确。9）检查EFI电路及有关传感器的工作情况。7、发动机加速不良1）检查进气管是否漏气。2）检查点火时间是否过晚。3）调出故障码，分析故障原因。4）检查燃油喷射系统，如燃油压力、喷油器工作情况。5）检查点火系统，尤其是爆震传感器和点火器的工作是否正常。6）检查节气门位置传感器是否正常。7）检查EFI电路及与燃油喷射有关的元件的工作情况。8）检查汽缸压力、气门间隙、火花塞工作情况及配气相位等项目。4.2.3 典型元件故障及其原因1、 ECU一般来说， ECU 比较可靠，不易出现故障，正常使用情况下， 10万千米的故障率不 高于千分之一，但当发动机工作时间过长（行驶里程超过 15 万千米）时， ECU 的故 障率就明显增加，故障的原因主要是：1）焊点松脱；2）电容元件失效；3）集成块损坏；4）电控单元固定脚螺栓松动；5）电子元件损坏。ECU 一旦出现故障，会造成发动机不能启动或难以启动、无高速、耗油量大等现象。2、传感器 车用传感器一般分为热敏电阻式、真空压力式、机械传动式和压电式等几种，相对而 言，传感器在电控汽油喷射系统中易出现故障，故障原因主要是：1）弹性元器件失效；2）真空膜片破损；3）接触部位磨损或烧蚀；4）外围线路故障等。传感器负责向ECU提供发动机工况，因此，一般出现故障时，将直接影响ECU准确 信息的来源，对发动机的控制也将失控或控制不正常。3、接插连接件 电控汽油喷射系统具有众多的接插连接件，由于其工作在一个振动、多灰尘、高温、 易潮的环境中，时间一长，就易产生故障。故障的主要原因是环境恶劣造成的：1）接插件老化失效；2）接头松动；3）接头接触不良。接插连接件出现故障时，发动机工作不稳定，时好时坏，一般可用故障征兆模拟试验 法来诊断。4、喷油器和冷启动喷油器 喷油器和冷启动喷油器是易损件之一，特别是由于国内汽油油质相对较差，更易出现 堵塞和卡死等现象。正常情况下，喷油器一年应至少清洗一次。喷油器的故障主要表 现在：1）电磁线圈工作不良；2）喷油嘴卡死；3）堵塞；4）滴漏；5）雾化状况不好；6）外围电路。 喷油器故障主要会造成发动机某缸不工作或工作不良。另外，各缸喷油器喷油量相差 太大（15秒钟超过810ml）,也会造成整个发动机工作不稳等故障。5、真空软管及其他管道 电控汽油喷射系统有大量的真空管及其他管道，由于其大多是橡胶制品，受热、沾油 和时间一长，就会产生老化。其故障主要表现在：1）胶管老化；2）管口破裂；3）卡子未卡紧；4）接口松动。 其最终表现为漏气，使混合气过稀、发动机启动困难或怠速不良、加速无力等。6、燃油压力调节器 燃油压力调节器用于调节喷油压力，出现故障时会明显影响发动机的供油量，使发动 机供油不稳、启动困难、加速无力等。通道堵塞和压力调节器内的膜片损坏，都会造 成燃油压力调节器故障。7、滤清器 空气滤清器、汽油滤清器及机油滤清器的堵塞都会造成发动机故障，因此应定期维护。第五章 瑞虎发动机电控系统常见故障的分析例：故障一一辆 2007 年产奇瑞瑞虎，搭载 SQR481 型发动机，匹配 QR523 型手动变速器， 用户反映该车在其他修理厂更换了正时齿带，之后发动机故障警告灯一直点亮，且加 速时发动机转速不能超过 4000r/min。接车后，经确定，故障确如用户所述。维修人员首先连接故障诊断仪对发动机控 制系统进行检测，设备显示发动机控制单元内存储了故障码“P0341凸轮轴位置传 感器信号不正确”。根据我们维修该车的经验，在该车的发动机控制系统的控制策略中， 当出现凸轮轴位置传感器失效的故障时，发动机会出现起动困难和发动机最高转速超 不过4000r/min的故障症状，同时发动机控制单元会存储故障码P0341。经对比发现, 凸轮轴位置传感器失效后的故障症状与该车的故障症状完全吻合。之后笔者对故障码执行了清除操作，但只要一起动发动机，故障码就会再次出现， 说明故障码为当前的真实故障。引起这个故障码出现的原因包括：配气正时不正确（曲 轴和凸轮轴的相对位置不正确）、凸轮轴位置传感器线路故障、凸轮轴位置传感器本 身故障、信号靶轮位置不正确及发动机控制单元内部故障。由于该车是在更换正时齿带后出现问题的，笔者怀疑发动机配气正时机构装配不 正确。于是笔者先按标准操作规范使用专用工具重新校对了配气正时，但发动机故障 警告灯仍然无法熄灭。经查阅相关电路图可知，凸轮轴位置传感器的 3 根线分别为地 线、12V电源线和信号线。经利用万用表进行测量，传感器的电源、接地及信号线均 正常，没有出现断路、短路及虚接的现象。按照由简到繁的原则，笔者先试换了凸轮 轴位置传感器，但没有任何效果。鉴于发动机控制单元损坏的可能性相对较小，故未 对其进行替换。将正时工具装配到位后，查看靶轮位置，感觉靶轮位置有一些异常。 因靶轮与进气凸轮为过盈配合，以前并没有太留意确切位置。为了确定该车靶伦位置 是否正确，笔者找到一辆同型车进行对比。在安装好正时工具后，经对比，发现靶轮 位置差了约 90。至此，可以确定该车的故障是凸轮轴位置传感器靶轮位置改变所致。在更换进气凸轮轴总成并利用故障诊断仪清除故障码后，试车发动机转速可以达 到约6000r/min,故障彻底排除。总结：该车凸轮轴位置传感器靶轮和凸轮轴为过盈配合，一般情况不会发生位置 改变。该车凸轮轴位置传感器靶轮位置之所以会发生改变，极有可能是修理厂在校对 正时时用改锥撬动靶轮来校对正时造成的。该车进排气凸轮轴的前端有一个用 24mm 开口扳手转动的六方轴颈，在拆掉正时齿带后，如果需要转动凸轮轴，只能通过这种 方法实现。其他操作都可能产生不良后果，希望维修同行们引起重视。例：故障二辆2007年产奇瑞瑞虎1.6 L,用户反映发动机故障警告灯点亮，最咼车速超不过40 km/h。经咨询用户得知，该车在其他维修站已经维修2天，但故障始终未解决。并先后 试换过节气门体、进气压力传感器，甚至还要更换发动机控制单元。根据该车的故障及维修情况，可以确定故障不在上述元件上，所以需要我们进一 步检查。我们先连接故障诊断仪对系统进行检测，发现“P1122 - -节气门位置传感 器1信号过低，数据流显示节气门位置1信号时有时无”。产生该车故障的主要原因 包括：节气门位置传感器失效、节气门位置传感器到发动机控制单元的信号线对地短 路、虚接，发动机控制单元内部故障。我们决定首先检查节气门体和发动机控制单元 相连的 6 根线是否导通。由于该车型的维修手册还没有到站，所以只能根据维修其他 车型的经验进行排除。经利用万用表检查后发现，电子节气门 6根线和发动机控制单 元均导通，电子节气门的6#和发动机控制单元的54#相通的导线不能通过足够的电流。 进一步检查发现，电子节气门体的6#存在对地短路现象。顺着线路进行检查发现，该 车的线路在穿过防火墙的密封套处存在问题。车辆在出厂时为了保证 密封性能可 靠，采用热熔橡胶压制，可能是温度偏咼，使得密封套处导线绝缘外皮熔化出现了轻 微短路，而线路刚好是节气门的相关线路，从而导致节气门信号无法正常传输。在将熔接在一起的导线彻底分开并重新修复后，反复试车故障排除。总结：首先，我们虽然是特约维修站，但我们不能只依赖换件来排除故障，而应 该努力提高维修技术水平。其次，在没有维修资料的时候，可以参考维修其他车辆的 经验，而这就要求我们平时必须做到规范操作，理出正确的诊断分析思路，能够做到 举一反三。参考文献1、王遂双.汽车电子控制系统的原理与检修.北京：北京理工大学出版社，19952、冯渊.电控发动机维修.北京：机械工业出版社，20033、邹小明.汽车检测与诊断技术.北京：机械工业出版社，20044、赵福堂.现代汽车检测诊断与维修.北京：北京理工大学出版社，20055、李令举.汽车工程电子技术.北京：人民交通出版社，19956、周大森.汽车电控原理与维修.北京：国防工业出版社，1994致谢行文至此，我的这篇论文已接近尾声；岁月如梭，我三年的大学时光也即将敲响 结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千！三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培 养的思维方式、表达能力和广阔视野。在此我要感谢我的指导教师纪老师。纪老师 在每个环节都用心指导着我！他以渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作 风和诲人不倦的高尚师德，都将深深地感染和激励着我。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。最后，我以瓦尔登湖里的一句话结束我的论文，并以此作为我未来乘风破浪 的心灵脚注：使我们视而不见的光亮，对于我们就是黑暗。但我们清醒时，曙光才会 破晓。来日方长，太阳知识颗启明星！以此为记！