专业能力项目一电控发动机检修.doc

资源与社会保障部2009年高技能人才师资示范培训项目(汽车维修新技术)汽油电控发动机运转不良故障的检修培训讲义程森编印深圳技师学院Shenzhen Institute of technology深圳高级技工学校目录专业能力项目一 汽油电控发动机运转不良故障的检修1第一部分 发动机电控系统教学思路11发动机电控系统教学流程12发动机电控系统教学目标13教学建议14教学资源展示2第二部分 教学实施计划2第三部分 汽油电控发动机运转不良故障的检修讲义3一、汽油发动机电控系统架构3二、OBD自诊断系统及运用47三、排放标准及排放控制51四、电控汽油发动机故障诊断56第四部分 丰田5AFE发动机拆装与检修讲义1一、拆卸前的准备1二、拆卸4三、清洗18三、检验19四、装配29五、5A-FE发动机运行调试41（一）5A-FE发动机运行调试41（二）5AFE发动机运行基本参数：42专业能力项目一 汽油电控发动机运转不良故障的检修第一部分 发动机电控系统教学思路发动机电控系统的架构及初步结构认知各种执行器及电路原理与检测喷油、点火、怠速、排放的控制原理与检测各种传感器及电路原理与检测发动机故障诊断方法、流程；典型故障诊断了解自诊断系统，使用诊断电脑基本功能（读故障码）发动机控制系统电路识读；检测电源电路1 发动机电控系统教学流程2发动机电控系统教学目标具备系统的发动机控制系统的知识和基本检测维修技能，重点掌握维修资料、仪器、仪表的使用，特别是诊断电脑、示波器的使用。故障的综合分析能力是最高要求。(1）会熟练使用维修资料。(2）会使用检测工具：万用表、示波器、尾气分析仪、汽车专用及通用诊断电脑。(3）熟悉发动机诊断、维修安全事项及安全操作规范。(4）熟悉发动机控制系统的结构原理、功能及控制策略；传感器、执行器工作原理。(5）会检测电源、传感器、执行器及相关电路。(6）理解发动机故障诊断流程、方法，具备综合分析能力。(7）会使用诊断电脑诊断发动机故障。(8）会诊断维修发动机典型故障。3教学建议(1）一体化教学。基本知识现场认知检测、拆装知识进阶综合训练。(2）落实到整车。为便于教学，从元器件示教板台架整车，教学最后一定要落实到整车，并做大量训练，以达到教学与实际工作接轨。(3）分组教学小组长责任重大，培养并明确其责任要求。（非常重要）。(4）实时考核。确保师资培训每天的教学成果落实。(5）教学要求、重点知识、技能要显化。制作学习和训练工作页，要方便学生、能轻松完成，不宜复杂、笼统。(6）循序渐进，确认每次课程学生达到教学要求。教师要设定基本要求、较高要求，便于分层教学。4教学资源展示(1）维修资料。(2）工具、仪器。万用表、诊断电脑（所有）、示波器（所有）、尾气分析仪、汽车检测线、内窥镜、听诊器、试灯、红外测温仪、工具柜等。(3）元器件、5A插接板、示教板、台架、故障整车、网络教室、信息资料室。第二部分 教学实施计划日期教学步骤内容及要求学时分配备注第一天教学准备l 场地、工具、设备、教学资料、教学课件、多媒体调试自控提前1天学员考勤表考核表学员调查l 所学专业、担任课程、教学年限1教学分层针对性教学学员分组l 6人/组，确定组长按宿舍分组本项目教学介绍，学习任务布置、考核l 教学思路、方法、教学改革l 课程考核按项目过程考核70%综合试卷考核30%发动机电控系统架构，实车认知电控系统元器件位置l 电控系统结构、控制功能、控制策略l 控制系统元器件位置识别2卡罗拉整车、5A发动机台架。工作页1使用诊断电脑l 自诊断系统功能l OBD诊断系统原理l 诊断电脑使用1发动机电控系统搭接与调试l 逐个介绍传感器、执行器电路原理，引导教师徒手画出系统图。然后按图搭接电控系统，实现喷油及点火功能。4考核第二天发动机综合实训l 5A发动机标准化拆装l 5A发动机调试运行8第三天发动机故障诊断（设置典型故障）l 布置诊断任务1接车单问诊单维修工单考核l 讲解故障诊断流程2l 车辆参数检测2l 模拟接车，填写接车单2l 诊断和维修故障车辆，检验维修质量l 总结、汇报、交流1第三部分 汽油电控发动机运转不良故障的检修讲义一、汽油发动机电控系统架构汽油发动机通过汽油和空气混合气体的爆燃产生动力。汽油发动机产生动力的三个基本要素如下： 1. 良好的空气-燃油混合气2. 高的压缩压力3. 正确的点火正时及强烈的火花为了同时达到这三个要素，严格控制空气燃油混合气的比例和点火正时是最重要的。 1981 年前，唯一存在的发动机控制系统是EFI（电控燃油喷射）系统，其使用计算机控制喷油量。除了EFI，如今有各种的计算机控制系统，包括ESA（电子控制点火提前）、ISC（怠速控制）、诊断系统等。l 计算机控制程序为了使电脑正常的进行功能控制，它要求一个由各种输出和输入设备组成的系统。在汽车上，传感器例如水温传感器或空气流量计要与输入设备对应。而执行器例如喷油器或点火器要与输出设备对应。丰田车型上，控制系统的电脑称为ECU（电子控制单元）。控制发动机的电脑称为发动机ECU(或ECM发动机控制模块）。传感器、执行器和发动机ECU通过线束线连接。只有当发动机ECU处理来自传感器的输入信号并输出控制信号驱动执行器工作,整个系统作为电脑控制系统运作。l 电子燃油喷射（EFI) EFI系统使用各种传感器探测发动机和车辆的运行工况。根据来自这些传感器的信号，根据ECU计算喷油量并驱动喷油器以喷射合适的油量。在正常驾驶中，为达到理论空燃比，保证适当的功力输出，燃油消耗量和废气排放水平，在其他时候，如在暖机、加速、减速或高速驾驶状况下，发动机ECU通过各种传感器探测到这些状况并修正喷油量以便随时匹配最佳空气燃油混合气。l 电子控制点火提前(ESA) ESA根据各种传感器的信号，感知发动机工况，然后选择适合当前情况的最佳点火正时，来控制点火正时。根据发动机转速和发动机负荷，ESA适时控制点火正时以便发动机能改进功率，净化废气，同时也是一种有效防止爆震方式。l 怠速控制 (ISC) 系统的概述ISC系统是控制怠速，使它可在各种工况下（暖机、电力负荷等）保持正常工况。为使燃油消耗量和噪音减至最小，尽可能使发动机的转速保持低转速，并且是稳定的怠速区域。而且，当发动机冷机时或空调正在使用时该怠速必须增速以确保适当的暖机性和驾驶性。l 诊断系统的概述在发动机ECU包括一个诊断系统。ECU不断地监视由各种传感器传来的信号。如果它探测到一个故障的输入信号，ECU用DTC(诊断故障代码)记录该故障并点亮MIL（故障指示灯）。如有必要，ECU能够使MIL闪烁;或通过DTC表示故障代码;或者使用手持式检测仪的显示板显示或输出其他数据。手持式检测仪的DTC故障代码和故障数据输出的诊断功能是一个非常高级和综合形式的电子系统。诊断系统因须符合各国的标准，所以因所在国而有所不同。发动机的性能状况分级：起动机有动作、发动机能被起动机带动运转、发动机能连续运转、能连续正常运转、符合原厂技术指标及排放法规良好运转（一）电源电路电源电路是为发动机ECU提供电源。这些电路包括点火开关、EFI主继电器等等。电源电路在汽车中主要采用以下两种方式。1点火开关控制式在这种方式中EFI主继电器直接由点火开关控制。当打开点火开关，电流进入EFI主继电器线圈使触点闭合。这给发动机ECU的+B和+B1端子提供电压。电源与发动机ECU的BATT端子常连接以防止当关掉点火开关时诊断代码和存储器中的其他数据消失。2发动机ECU控制式如下图示中的电源电路中，EFI主继电器的工作由发动机ECU控制。这种电路要求在断开点火开关后电源仍可在一段时间内为发动机提供电压。因此，EFI主继电器的打开和关闭由发动机ECU控制。 当点火开关打开时，电源电压提供给发动机ECU的IG SW端子，发动机ECU的EFI主继电器控制电路发送信号给M-REL端子，来打开EFI主继电器。这个信号使线圈通电并闭合EFI主继电器的触点来提供电压给+B端子。因与点火开关式有着同样的理由，电源与BATT端子常连接。而且，有些车型还为需要大电流装置设有专用的继电器，如空燃比传感器加热器电路。3接地电路发动机ECU包含了以下三种基本的接地电路。l 用于发动机ECU工作的接地电路。E1端子是发动机ECU单元接地端子，并且通常与发动机进室的附近所相连。 l 传感器接地电路（E2, E21） 端子E2和E21是传感器接地端子，是与在ECU内部电路中的E1端子相连。通过这些使传感器接地电位与发动机ECU接地电位有相同值，来防止传感器的探测电压值的误差。l 用于驱动器工作的接地电路（E01, E02） E01和E02端子是执行器接地端子，例如，用于喷油嘴、ISC阀和空燃比传感器加热器，并且与E1端子一样，它们都连接在发动机的进气室上。（二）ECUECU内部包括输入输出电路、存储器、中央微处理器。微处理器只能接受和输出数字信号。输入电路一般为信号处理及模数转换电路。输出为驱动电路。内部芯片工作电压一般为5V直流电。所有传感器信号都要转换为电压信号（或电压频率信号）才能被ECU内部电路识别。ECU的故障一般为输入、输出电路故障、内部电源电路故障等。采取从故障端子顺藤摸瓜的方法可已检测到ECU内部的故障部位。部分车辆电脑由于采用整体灌注密封，增强了防水性能，内部电路不可检测。为了提高维修技术，平时要多记录车辆的检测数据。对于发动机电控系统来讲，要记录电控单元各端子的正常数据、波形特征。卡罗拉发动机ECU端子（具体参见发动机电路图）（三）传感器及电路传感器将各种信号转换成可以被发动机ECU检测的电压变化信号。有许多类型的传感器信号，但是只有五种主要的方法可以把这些信号转换成电压信号。掌握了这些类型的特性就可以确定在检测过程中端子电压是否正确。n 电阻变化型的传感器n 带信号处理电路的传感器n 可直接输出电压型传感器n 开关型传感器1曲轴位置传感器（NE信号发生器）NE信号被发动机ECU用于探测曲轴角度和发动机转速。发动机ECU使用NE信号和G信号来计算基本喷射时间和基本点火提前角。和G信号相同，NE信号也是由曲轴位置传感器和安装于曲轴上的NE正时转子圆周上的凸舌之间的气隙所产生。如图所示的传感器，NE正时转子圈上有34个凸舌和丢失两个的一个区段。丢失两齿的区段可用来探测曲轴角度，但是不能确定究竟是处于压缩环的上止点（TDC）还是处于排气循环的上止点（TDC）。发动机ECU将NE信号和G信号相结合，来综合地和精确地确定曲轴角度。除此以外，有些信号发生器有12，24或其他数的凸舌，但是曲轴角度探测精度随凸舌数而变化。例如，12个凸舌的型号，其曲轴角度探测精度为30CA。 维修提示：当发动机ECU未收到传感器传感器发出的NE信号，则发动机ECU将判定发动机已停机，因此造成发动机停机。2凸轮位置传感器（G信号发生器）带有凸舌的G信号板是在凸轮轴位置传感器对应的凸轮曲轴上。凸舌有1个或3个，与其他的传感器不一样，是根据发动机型号而定。当凸轮转动时，凸轮轴上的凸舌和传感器间的气隙改变。这个气隙改变就在传感器内装的感应线圈中产生电压，形成G信号。这个G信号被送至发动机ECU作为标准曲轴转角的信息（气缸位置的判别）。由发动机ECU将其和曲轴位置传感器送来的NE信号合并，来确定每个气缸点火用的压缩“上止点（TDC）”，和探测曲轴转角的信息（气缸位置的判别）角度。发动机ECU就用此来确定喷射时间和点火正时。维修提示：当发动机ECU未能收到从传感器送来的G信号，有的型号的发动机仍继续运转，但有的型号会停机。分电器型如图所示，此类型在分电器内装有正时转子和感应线圈，分别用于G信号和NE信号。转子上的齿数以及感应线圈数，随发动机型号而不同。发动机ECU从G信号得到曲轴角度信息，将其用作标准，且从NE信号得到发动机转速信息。3空气流量传感器（热线式）(1) 构造如图所示，热线式空气流量计的构造非常简单。图显示的构造紧凑、重量轻的质量型空气流量计是安装在进气道上的插入型，它使一部分气流进入检测区域。如图所示，用作传感器的一条铂热线和热敏电阻被安放在检测区域。通过直接测量进气质量，检测精度可以提高并且几乎没有进气阻力。而且，由于没有使用专门的机械，这种流量计有很好的耐久性。图示的空气流量计也有一个嵌入式进气温度传感器。 (2) 工作原理和功能如图所示，铂热线（电热丝）通电并产生热量。当气流通过这根线时，热线的冷却与进气量相应。通过控制通过热线的电流来保持热线温度恒定，这样电流与进气量成比例。通过检测通电电流就可以测量进气量。在热线式空气流量计，气流改变了来自VG端子到发动机ECU的电压。(3) 内部电路如图所示，在实际空气流量计，热线并入桥式电路。桥式电路具有这样的特性：当沿着对角线的阻值相等（Ra+R3R1=RhR2）时,A点和B点的电位相等。当热线（Rh）被吸入的空气冷却时，电阻值降低导致A点、B点产生电位差。运算放大器检测到电位差并且施加电压给电路（增加热线（Rh）电流）。这样热线（Rh）温度上升使热线阻值增大，直到A点和B点的电位相等（A、B电压升高）。通过利用这种桥式电路的特性，空气流量计就可以通过检测B点电压来测量进气量。在此系统中，由于使用了热敏电阻（Ra）,热线（Rh）的温度可持续地保持在比进气温度更高的恒定温度上。而且，即使进气温度是变化的，也能将进气的质量精确地测量出，所以发动机ECU就没有必要为了进气温度而来校正燃油喷射时间。提示：将热线（Rh）的温度从进气温度起提高一个T的温度量所需的电压（V）始终保持不变，即使进气温度有变化也是如此。而且，空气的冷却能力永远和进气质量成正比。所以，如果进气质量保持不变，则即使进气温度有变化，空气流量计的输出也将不变。此外，因处于高海拔，空气密度较小，与处于海平面处、相同容积的空气做比较，则其冷却能力也较小。其结果是热线的冷却量降低。既然探测到的进气质量也将降低，所以不须要采用高海拔补偿校正。4进气歧管绝对压力传感器歧管压力传感器与D型EFI一起用于检测歧管的进气压力。这是D型EFI中最重要的传感器之一。利用此传感器内部的IC，歧管压力传感器将歧管进气压力传感为PIM信号。然后，发动机ECU根据此PIM信号，确定基本喷射时间和基本点火提前。如图所示，传感器单元内装有一个硅芯片，并结合一个保持在预定真空度的真空室。硅芯片的一侧暴露于歧管进气压力，另一侧则暴露于内部真空管。因为即使海拔高度有变化，歧管进气压力也能精确测量，所以，不需要采用高海拔补偿校正。 歧管进气压力的变化会造成硅芯片形状的变化，硅芯片的电阻值也会根据变形程度而变化。维修提示：如果连接传感器的真空软管脱掉，则喷油量将达到最高值，发动机将不能正常运转。而且，如果传感器的接头脱落，则发动机ECU将转换至失效保护模式。此电阻值变动经IC变换后所得的电压信号就是PIM信号。 5冷却液温度传感器和进气温度传感器水温传感器和进气温度传感器都有内装的热敏电阻，温度愈低则电阻愈高，相反，温度愈高则电阻值愈低。热敏电阻的电阻值地变化可用于探测冷却液和进气的温度。如图所示，发动机ECU的内装电阻器和传感器内的热敏电阻在电路中成串联。所以发动机ECU探测到的信号电压根据热敏电阻电阻值的变化而变化。当冷却液或进气的温度低时，热敏电阻器的电阻值变高，所以产生THW和THA信号是高电压值。当发动机冷却液温度低时，则怠速转速必须增加，喷射时间增加和点火正时提前，等等，以改善可行车性和预热性。正是这个原因，使水温传感器成为发动机控制系统所不可缺少的。进气温度传感器测量进气温度。空气的量和密度随空气温度而变。所以，即使空气流量计所探测到的空气量相同，喷射的燃油量仍必须经过校正。但是热线型空气流量计只测量空气质量（重量）所以就不需校正。6爆震传感器爆震传感器附装在气缸体上，当探测到发动机爆震时，就向发动机ECU发出KNK信号。发动机ECU收到KNK信号后，就延迟点火正时，抑制爆震。此传感器内有压电元件，当爆震在气缸体内造成振动，使此元件变形时，此元件就会产生AC电压。发动机爆震频率处于6至13kHz范围内，根据发动机型号而定。应该根据每台发动机的爆震情况来选择使用爆震传感器。共有两种爆震传感器类型。正如图上可看到，一个类型可产生窄振动频率范围内的高电压，另一个类型则产生宽振动频率范围内的高电压。目前，正如电路图所示能够检测出开路和短路的传感器也被采用，在这些类型电路中，常时供应2.5 V电压，KNK 信号或输出一个2.5 V基础频率。7 氧传感器（含空燃比传感器）为最大程度地发挥装有三元催化转化器（TWC）发动机的排气净化性能，必须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。氧传感器能探测出排气内氧的浓度是否较理论空燃比时较浓或较稀。此传感器多数安装在排气歧管中，但是安装位置和安装数量随发动机而不同。氧传感器内含有一件用陶瓷型材料二氧化锆元件(ZrO2)制成的元件。此元件的内侧和外侧都包着一层铂的薄覆盖层。环境大气被引导至传感器的内侧，传感器的外侧则直接暴露在排气中。处于高温（400752）时，如果锆元件内部表面上氧气浓度与外部表面上的氧气浓度相差太大时，此锆元件将产生电压。而且，铂是有催化作用，它能促使废气中氧气和一氧化碳（CO）之间产生化学反应。这样可减少废气中含氧量。增加了传感器敏感性。当空气-燃油混合气较稀时，废气中氧气甚多。因以传感器内、外氧气浓度就没有多大差别，锆元件产生的电压很小（接近0V）。相反，当空气-燃油混合气较浓时，废气中几乎无氧。正因如此，传感器内、外侧氧气浓度之差很大，锆元件就产生相对而言的大电压（约1V）。根据此传感器输出的OX信号，发动机ECU去增加或减少燃油喷油量，使平均空燃比保持在理论空燃比附近。有些锆制的氧传感器配有加热器来加热此锆元件。此加热器也由发动机ECU控制。当进气量低时（换句话说就是当排气温度低），就向加热器输送电流来加热传感器。8空燃（A/F）比传感器和氧传感器相同，空燃比传感器也探测排气中的氧浓度。常规型氧传感器在理论空燃比的附近，其输出电压常会急剧变化。相比而言，空燃比传感器所施加的是恒定电压，几乎和氧浓度成正比的电压。这可提高空燃比探测精度。左侧插图上示出在手持式测试仪上显示的空燃比传感器的输出特性。传感器内有一个能保持发动机ECU的AF+和AF-端头上有恒定电压的电路。所以，空燃比传感器的输出条件不能用电压表来探测。请使用手持式测试仪。空燃比传感器的输出特性使其有可能当空燃比一经发生变化，立刻给予校正，这样可使空燃比校正反馈得更快和更精确。和有些氧传感器相同，空燃比传感器上也配有加热器，在排气温度低时用来保持探测性能。但是，空燃比传感器的加速器比氧传感器的加热器需耗用大得多的电流。美国技师资料：进入21世纪以来，作为传统的二氧化锆传感器的替代品，测量范围较宽的空燃比传感器(AFS)一直在得到推广。传统的二氧化锆氧传感器产生从OV到1V的转换输出电压，并且只在理论空燃比(147：1)的附近才能精确地工作。空燃比传感器的优点是测量范围很宽，它能测量的空燃比范围从23：1到11：1。实际上，从外观来看，空燃比传感器很像一只普通的氧传感器，当然它们的结构和原理是不同的。AFS传感器的工作温度为1200F(650C)，这比普通的氧传感器的工作温度750F(400C)要高很多。AFS传感器根据废气中的氧含量，改变输出电流。PCM监测AFS的输出电流的变化，并按照废气中氧含量的大小，产生一个输出电压。AFS有两根信号线。这两根信号线从PCN那里接收到不同的电压。一根线号线接收一个3.3V信号，而另一根接收一个3.0V信号。AFS电路不能精确地进行直接测量(就像我们过去能够做的一样)，要精确测量需要使用一只OBD诊断仪。 在理论空燃比时，没有电流通过APS的检测电路，电压信号将是3.3V。当空燃比变得比14.7：1小(混合气浓)时，废气流中缺氧，就存在一个负电流，检测电路电压降为3.3V以下。当混合气变稀(废气流中有更多的氧)，而比空燃比14.7：1的混合气还稀时，就存在一个正向电流，检测电路电压将高于33V。9节气门位置传感器1）线型 如图所示，此传感器由两个滑块和一个电阻器构成，而且每个的两端都有IDL信号和VTA信号用的触点。 当触点和节气门开启角保持同步沿电阻器滑动时，VTA的端子电压与节气门开度成正比。当节气门完全关闭时，IDL信号触点和IDL端和E2端连接。 提示：目前的线性节气门位置传感器已有无IDL触点的型号；或虽有IDL触点但并不与发动机ECU相连接的型号。这些型号使用VTA信号来进行“习得控制”以及探测怠速运行工况。 有些型号采用双系统输出（VTA1，VTA2）来提高可靠性。 2）霍尔元件型霍尔元件节气门位置传感器由霍尔元件和可绕其转动的磁铁制成的霍尔IC构成。磁铁安装在与节气门轴的相同轴上，和节气门一起转动。 当节气门开启时，磁铁也同时转动，改变位置。此时，霍尔IC探测因磁石位置变化所造成磁通量的变化，并根据此变化量从VTA1端子和VTA2端子输出最终的霍尔效应输出电压。此信号被送至发动机ECU作为节气门开度信号。此传感器不仅能精确地探测节气门开启程度，还采用了无接触方式，简化了构造，所以不易发生故障。而且，为了确保此传感器的可靠性，还具有不同输出特性的两个系统输出信号。10加速踏板位置传感器加速踏板位置传感器将踏板踩下的量（角度）转换成送至发动机ECU的电压信号。而且，为了确保可靠性，此传感器还具有不同输出特性的两个系统输出信号。共有两个类型的加速踏板位置传感器：线性型的和霍尔元件型的。 1） 线型此传感器的构造和运行基本上和线性型节气门位置传感器的相同。从两个系统来的信号之一的VPA信号，能在加速踏板踩下全程范围内，成线性关系地输出电压。另一个VPA2信号，能输出偏离VPA信号的偏置电压。 维修提示：不得拆下传感器。因在安装传感器时，需极精密的位置调整。所以，当传感器出现故障时，须更换加速踏板总成。2）霍尔元件型此传感器的构造和运行基本上和霍尔元件型节气门位置传感器的相同。为确保较好的可靠性，两个系统中每一个都有独立的电路。11磁阻元件（MRE）型车速传感器车速传感器探测车辆正在行驶的实际速度。此传感器输出SPD信号，而发动机ECU则主要使用此信号来控制ISC系统和加速或减速时的空燃比，以及其他用途。磁阻元件（MRE）型是车速传感器使用的主要类型，但是，目前有很多型号利用ABS ECU的SPD输出信号来代替车速传感器。 此传感器安装在传动桥，变速器或差速器上，由输出的从动齿轮来驱动。12开关量信号1）起动机（STA）信号 STA信号用于探测发动机曲轴是否在转动。此信号的主要作用是从发动机ECU获得承认，在发动机曲轴转动时加大燃油喷油量。正如从电路图上所看到，STA信号在发动机ECU内也能检测到供应给起动机的相同电压。 2） 空档起动开关（NSW）信号 此信号只在配有自动变速传动箱的车辆中使用，可用于探测变速杆位置。发动机ECU使用此信号来确定变速杆是否处于“P”或“N”或其他位置。NSW信号主要用于控制ISC系统。3）空调器（A/C）信号 A/C信号随车辆型号而不同，但都是用于探测空调器的电磁离合器或空调器开关是否已接“通”。A/C信号在怠速运转时的点火正时控制，ISC系统控制，燃油切断和其他功能时使用。 4）电负荷信号电负荷信号用于探测大灯，后窗除雾器或其他装置是否已通电。正如电路图中所见，此信号电路有多个电负荷信号。根据不同的车辆型号，这些信号汇集在一起作为单个信号送至发动机ECU，或每个信号单独地送至发动机ECU。电负荷信号用于控制ISC系统。 （四）发动机控制策略（含执行器及电路）1电子燃油喷射（EFI）各种传感器来探测发动机工作状态和汽车行驶状态。发动机ECU计算出最佳的燃油喷油量，并使喷油器喷射燃油。按进气量探测法分类，有两种电子燃油喷射系统。 1）L-EFI （空气流量控制型）这种EFI系统采用空气流量计直接测量进气歧管中流入的空气量。有两种探测方法：一种直接测量进气涡流，另一种根据基本空气量进行校正。2）D-EFI （歧管压力控制型）这种EFI用于测量进气歧管的压力，利用进气空气密度，探测出进气量。l 燃油泵的速度控制l 燃油喷射方法和喷油正时燃油喷射方法有独立喷射燃油到每个气缸；或者同时喷射燃油进入所有气缸。也有各种不同的喷射正时比如,按设定正时喷射根据进入空气量或发动机转速的变化喷射燃油。 基本的燃油喷射方法和喷射正时如下图。此外喷油量越大开始喷射的时间越早。l 燃油喷射时间控制发动机ECU通过改变喷射时间来改变每次注入气缸内的燃油量。准确的燃油喷射时间取决于以下两点：1）基本燃油喷射时间取决于空气的摄入量和发动机转速。2）各种校正喷射时间取决于各传感器的信号。发动机ECU最终反馈给喷油器的喷射时间需要加上各种基本时间的校正时间。n 主要有以下几种校正控制：起动加浓、预热加浓、空燃比反馈校正(适用于大多数车型) 、加速加浓、燃油切断、功率加浓、其它校正。l 长期燃油修正、短期燃油修正反馈控制期间中心点（a）随时间的推移而变化，在这种情况下中心点是被迫返回中心。如果不这样它将会超出反馈控制的校正范围，这被叫作空气燃油比学术控制或长周期燃油修整。l 空燃比传感器（A/F 传感器）进行反馈控制的优势氧传感器的输出电压在空燃比的理论值附近急速变化，如图所示（上图）。 发动机ECU所取得的A/F传感器的数据能在手持测试仪上显示出来，（当空燃比率较稀时，传感器的输出电压升高。相反，当空燃比率较浓时，传感器的输出电压下降），由于这个，增加了空燃比的测试精密度。 实际空燃比随理论值而变化（见下图说明），如使用氧传感器的信号，发动机ECU连续不断的校正空燃比率值。 可是，使用 A/F传感器，发动机 ECU可通过确定空燃比的量的变化而立即校正。l 燃油切断在减速过程中，为了减少有害气体的排放和增强发动机的制动效果，根据减速的具体条件可停止燃料供应操作。停止燃料喷射的有效的方法是切断燃料供应控制。 减速状态取决于节气门的开度和发动机转速。当节气门关闭和发动机转速高时，它就断定车辆在减速。当发动机转速超过预定值并且节气门关闭时，燃料切断控制就会停止。 当发动机转速低于预定值或者节气门开启时，燃料喷射将重新开始。 当冷却液温度低的时候发动机的燃料切断转速和燃料重新喷射的转速将会增加。此外，当打开空调开关为防止发动机转速下降和发动机失速时，燃油切断发动机转速和燃料重新喷射的发动机转速也会增加。l 电压校正发动机ECU把喷射信号传给喷油器的时间和喷油器实际喷射燃料的时间之间存在时间延迟。若蓄电池电压严重降低，延迟较长。 也就是说，喷油器喷射燃料的时间较发动机ECU计算的喷射时间短。 因此，空气的比例较发动机必要的混合比要高（换句话说，空气更稀）这样，发动机 ECU将根据蓄电池电压的降低而延长喷射时间以进行调节。2电子控制点火提前（ESA）电子控制点火提前（ESA）系统是一个根据各种传感器传来的信号，采用发动机ECU(发动机控制单元)来确定点火正时的系统。 发动机ECU根据记忆中存储的最佳点火正时与发动机工况相对应的情况下，计算出点火正时，并将点火信号传送给点火器。最佳点火正时主要由发动机转速和进气量（进气歧管压力）决定。 l 目前使用的主要点火电路是直接点火系统（DIS）。 发动机ECU按照点火次序，把各个点火信号传递给点火器，从而将高压电流分配至各气缸。 这样，提供高度精确的点火正时控制就成为可能。l IGT 和 IGF 信号1）IGT 信号 根据不同传感器的信号，发动机 ECU 计算优化点火正时并发送IGT信号到点火器。 在发动机ECU中的微机计算点火正时前，IGT信号被打开，然后断开；当IGT信号被断开，火花塞点火。2）IGF信号点火器利用一个反电动势把一个IGF信号发送至发动机ECU，此反电动势是在施加在点火器线圈的初级电流被切断时或利用初级电流量产生的。当发动机ECU接收到此IGF信号，便确定已点火。（然而，这并不意味着有实际的火花。） 如果发动机ECU没有收到IGF信号，诊断功能DTC被存入发动机ECU，并且失效保护功能使燃油喷射停止。 l 点火正时控制包括两个基本控制点火正时控制包括两个基本控制：n 起动点火控制起动点火控制是在预定的曲轴转角进行点火而不考虑发动机的运作情况。该曲轴转角称为“初始点火正时角”。当发动机起动时，由于其速度较低再加上进入的空气质量不稳定。因此VG和PIM信号不能被用作控制信号。所以，点火时间设置在初始点火时间角。初始点火时间角是由发动机ECU的备份IC控制的。此外，NE信号用于确定发动机什么时候被起动，并且当发动机转速小于或等于500转/分时，表明发动机正在起动。 维修提示：根据发动机型号不同，有些车型的发动机ECU是在接收到起动信号（STA信号）时才起动的。n 起动后点火控制起动后点火时间控制是由初始点火正时角、基本点火提前角和各种校正进行的。基本点火提前角根据发动机负荷和转速而计算。起动后点火控制就是当发动机起动后正常运转时的有效控制。 这种控制是通过对初始点火正时角和基本点火提前角进行各种校正来完成的。 点火正时=初始点火正时角+基本点火提前角+校正点火提前角 当起动后点火控制有效时，微处理器计算出IGT信号并通过支持备份IC输出。n 初始点火时间角判断初始点火时间角度由以下因素决定：当发动机ECU接受了G信号（图形左边A点）后，再接受NE信号（图形左边B点），这就决定了当曲轴转角达到上止点前5度、7度或10度时（不同的机型角度也不同），此时的角度即为最初点火正时角度。3ISC怠速控制ISC（怠速控制）系统装配在节气门的旁通管路，由ISCV（怠速控制阀）来控制通过旁通管路空气吸入量。ISCV 利用发动机ECU发送出的信号，始终将发动机怠速转速控制在最佳状态。ISC系统由怠速控制阀，发动机ECU，多个传感器及开关组成。l ISCV怠速控制阀ISCV（怠速控制阀）是一种利用发动机ECU信号来是控制怠速运转期间的进气总量的装置，同时达到控制发动机怠速速度。发动机怠速控制阀具有以下两种类型：节气门旁通型，控制发动机吸入空气量：由于怠速期间，节气门关闭，可从ISCV（怠速控制阀）的通道提供发动机怠速运转期间所需的空气量。节气门控制进气量型，利用节气门控制发动机吸入空气量：装有这种类型怠速控制阀的发动机，可利用节气门准确控制发动机怠速运转期间的空气吸入量。该系统，我们称之为ETCS-i (智能电子节气门控制系统)n 电磁转阀型怠速控制阀电磁转阀型怠速控制阀包括一组电磁线圈，IC(集成电路)永久磁铁和阀。该阀附接在节气门体上。 IC(集成电路)是利用发动机ECU信号传出的占空信号，控制流入电磁线圈电流的方向及大小，同时控制从节气门的旁通通道流入的空气量，并使阀门转动。 占空比较高时，IC将阀门向打开方向转动；占空比较低时，IC将阀门向关闭方向转动。 ISCV(怠速控制阀)就这样打开和关闭。提示：发生使电流无法流向ISCV的故障时（例如：电路中出现开路），会在永磁铁的作用下，阀门将向固定开口位置打开。这样发动机的怠速速度可以达到每分钟1000到2000转。n 步进马达型步进马达型的ISCV附接在进气室上。阀门被安装在转子末端上，通过其在转子的旋转过程中的被转出或转入，来控制从旁通通道流入的空气量。 步进马达利用电流流进电磁线圈时对永久磁铁（转子）产生拉力作用，及回弹作用原理。正如左方所演示的一样，当电流流向C1时，使磁铁产生拉力作用。同时，当切断流向C1的电流时，电流将流向C2，则电磁铁将被拉向C2。按顺序，C3，C4同样接通/切断电流，从而实现电磁铁的运动。 如果按从C4到C3到C2到C1的顺序切换电流，则可以实现电磁铁的反向运动。这种方法用于将电磁铁转到所需要的位置。 一台实际的步进马达将利用四组电磁线圈，使磁铁（转子）旋转一圈具有32步。有些马达每旋转一圈只有24步。l 怠速控制1）启动控制2）予热（快速怠速）控制3）反馈控制4）发动机转速变化的判断控制5）当节气门位置传感器的IDL点关闭（松开加速器踏板）时，发动机ECU打开ISCV以防止发动机转速的突然降低。l 对于步进马达型的工作情况1）启动设定当发动机停止（当发动机没有接收到NE信号）时，启动设定将ISCV置于完全打开位置，以改善发动机下一次启动的启动能力。也有发动机在打开点火开关时，发送信号，首先将ISCV完全打开。主继电器控制：在将点火开关置于关闭位置后，发动机ECU仍然继续供给主继电器电能，一段时间。这是为了将ISCV设置在完全打开位置。ISCV设置完毕后，发动机ECU停止向主继电器提供电能。2）启动后预热（快速怠速）和反馈控制发动机启动后，阀门从完全打开位置关至稍微打开位置，打开位置由发动机转速和冷却液温度决定。然后阀门随冷却液温度的升高而逐渐关闭。当冷却液温度达到80（176）时，使用反馈控制器以保持目标怠速速度。4ETCS- i（节流阀电智能控制系统）ETCS-i (智能电子节气门控制系统)是一种使用计算机控制节气门开度的系统。 常规节气门的开启与关闭是由从加速踏板到节气门的一根油门拉索来控制。在这个系统里，油门拉索已被废除而是根据加速踏板的踩压量的大小发动机ECU使用节气门控制马达来控制节气门的开启角度以达到最佳角度值。此外，加速踏板的踩压量是由加速踏板位置传感器所检测。节气门的开启角度是由节气门位置传感器所检测。ETCS-i 系统包括加速器踏板位置传感器发动机ECU和节气门体。节气门体是由节气门节气门控制马达节气门位置传感器和其它部件构成。l 节气门体的构造和工作如图所示，节气门体包括节气门检测节气门开度状态的节气门位置传感器打开或关闭节气门的节气门控制马达使节气门返回固定位置的回位弹簧。节气门控制马达采用了反应灵敏度高耗能少的直流马达。发动机ECU控制流向节气门控制马达的电流量的大小和方向，使马达转动或维持，和通过减速齿轮打开或关闭节气门，节气门的实际开启角由节气门位置传感器检测并反馈给发动机ECU。 提示：当发动机 ECU 检测到有故障发生时，他将点亮组合仪表上的故障指示灯并同时切断马达电源。但是由于节流门保持开启角度为7 ，所以车辆仍能被开到一个安全的地方。 初始型号在节气门和节气门控制马达之间使用电磁离合器，该离合器能使马达连接和断开。当没有电流流向马达时，节气门回位弹簧使节气门开启到一个固定位置(大约7)，但是，在怠速期间的节气门的开度反而要关闭到小于这个固定位置。 l ETCS- i控制根据加速踏板的踩压量的大小，ETCS-i 系统将控制节气门的开启角度达到最佳角度。 n 正常模式控制, 雪地模式控制和强动力模式控制 在一般情况下基本上使用正常模式控制，但是控制开关可切换到雪地模式控制或强动力模式控制。 正常模式控制：这是一种基本的控制模式，用于容易保持平衡的操作和平稳驾驶。 雪地模式控制：与正常模式控制相比，这种控制模式使节气门维持在一个较小的开启角度，以防止在较滑的路面上行驶时，车辆打滑，例如下雪天的路面上。 强动力模式控制：在这种模式控制中，节气门的开启角度要比正常模式大的多。因此，这种模式可提供增强与加速踏板的直接反应性，与正常模式不能相比的强劲动力。强动力模式控制只限于某些车型。 n 扭矩激活传动系控制这种控制能使节气门开启角度小于或者大于加速器踏板的踩压角度，来达到平稳的加速。 如图所示，当加速踏板保持在一定的踩压位置时，对于未配有扭矩激活传动系控制系统的车辆，节气门的开启度变化和加速踏板的踩压度接近同步，在较短的期间内，车辆得到的纵向力G会迅速的升高而后又逐渐下降。 与这种情况相比较，配有扭矩激活传动系控制系统的车辆，节气门逐渐开启，以便于车辆的纵向力G的逐渐上升，从而得到平稳加速。 n 其它控制(1) 怠速控制控制这种控制使节气门处于关闭一端时也能以保持在理想的怠速。 (2) 换档减震动控制这种控制是为了减少自动变速器变速换档时的震动，它借助于ECT（电子控制传动装置）的控制，减小了节气门的开启角度同时也降低了发动机的扭矩。 (3) TRAC（牵引力控制）的节气门控制如果车轮出现过度打滑现象，作为TRAC系统的一部分，来自防滑控制ECU的请求信号将会关闭节气门以减小功率，来提高车辆平稳性和获得驱动力。 (4) VSC（车辆稳定性控制）的协调控制这种控制是利用防滑控制ECU的综合控制来控制节气门的开启角度以达到最大效率地利用VSC系统控制效果。 (5) 巡航控制在常规的巡航控制中，巡航控制ECU是通过巡航控制执行器和拉索来实施节气门的开启和关闭，但是配有ETCS-i，或在发动机ECU里内含着巡航控制ECU，可通过节气门控制马达来直接控制节气门的开启角度，执行巡航控制运作。 n 失效保护如果发动机ECU检测到ETCS-i出现故障，它将打开组合仪表中的故障指示灯以通报驾驶员。加速踏板位置传感器包含有主系统和辅助系统两个系统的传感器电路。如果其中一个出现故障，发动机ECU能够检测到由于两个传感器电路之间的信号出现差别而产生的反常电压。发动机ECU就转换到跛行模式（故障慢行模式）。在跛行模式（故障慢行模式）控制中，使用剩余的一条线路来计算加速踏板的开启角度并且车辆是在节气门开启角度大于正常值的有限条件下行驶。此外，如果两个电路都出现故障，则发动机ECU将节气门置于怠速状态。在这个时候，车辆只能在怠速范围内运行。节气门位置传感器也包括主系统和辅助系统两个系统的传感器电路。如果其中一个出现故障，发动机ECU能够检测到两个传感器电路中有一个的反常电压，发动机ECU就切断节气门控制马达的电流，然后转换到跛行模式（故障慢行模式）。这时，由回位弹簧开启到固定的节气门开启度，并且喷油量和喷射时间是由加速踏板信号的来控制。虽然发动机的输出功率受到很大限制，但是车辆仍能行驶。当发动机ECU检测到节气门控制马达系统出现故障时，所采用的控制方法和节气门位置传感器出现故障时采用的控制方法相同。5VVT- i（各种阀的智能定时）通常，气门正时（配气正时）是固定的。而VVT-i 系统利用油压来调整进气凸轮轴转角气门正时进行优化。从而提高功率输出、改善燃料消耗率、和减少废气排放。 如图所示，该系统设计用于在曲轴角大约40度范围内对进气凸轮轴进行变动，从而对气门正时进行控制，以获得最适合发动机状态气门正时（根据来自传感器的信号）。 气门正时的控制解释如下。l VVTI控制状态（进气正时）l 双VVTI的MRE式VVT传感器为使进排气正时都处于最佳状态，设置双VVTI每一气缸组上的进/排气凸轮轴上都装有1个MRE（Magnetic Resistance Element）式VVT传感器（共4个），VVT传感器输出信号是数字信号。n MRE材料电阻随磁力线方向变化而变化l 双VVT-i 作用l VVTI工作原理l VVTL- i（阀的智能定时和升程控制）VVTL-i系统以WT-i系统为基础并应用了凸轮转换机构来改变进气和排气气门的升程，这就使在不影响燃油经济性和排放性能的前提下，而实现得到高动力性。VVTL-i装置的基本构造及运作和VVT-i系统相同。但还采用了能转换两个不同升程量的凸轮装置，用于改变气门的升程量。至于凸轮转换机构，发动机ECU依据水温传感器和曲轴位置传感器的传来信号，作为参数进行处理，并利用机油控制阀（用于VVTL）在两个凸轮之间进行转换控制。为改变气门的升程量，凸轮轴上有两种类型的凸轮：每个气缸都有低-中速用凸轮和高速用凸轮。凸轮转换机构是由气门和凸轮之间的摇臂所构成。来自VVTL的机油控制阀的油压传送到摇臂的油孔并使锁销推到垫块的下方，这样垫块被固定并和高速凸轮衍接。当失去油压作用时，锁销被弹簧力而送回，使垫块处于自由状态。这使得垫块能在垂直方向自由移动，从而使高速用凸轮失效。低-中速时（发动机转速：低于6000rpm），高速时(发动机转速超过6000rpm，冷却液温度高于60)低中速状态（低于6000 rpm） 高速状态二、OBD自诊断系统及运用OBD是通过监控与排放有关的装置和电路，保证其工作正常，进而保证排放正常。而不是直接测量排放状况。（一）OBD自诊断系统（二）OBD的发展（三）各国OBD系统要求我国将在三阶段以后排放法规中等效采用欧洲法规的OBD系统的相关规定l 欧美OBD法规的内容和差别检查项目美国欧洲催化器效率降低氧传感器失效失火蒸发系统泄漏电路完整性排放相关的部件系统电路完整性失火燃油系统颗粒捕集器EGR二次空气喷射温控器PCV阀（曲轴箱压力控制阀）（四）催化器效率的监控方法通过比较上下游氧传感器的电压的幅值和频率，来判断催化器的储氧能力。n 分析题下图为在2两种情况下、同一车型不同车辆上，测得的前（细实线）后（粗实线）氧传感器电压波形，分析哪个图中对应的三元催化储氧能力更强，转化器性能更好，为什么？(图中OSC为储氧能力，PreO2 Sensor 前氧传感器，PostO2 Sensor 后氧传感器)a 图b图（五）失火监控n 通过监测发动机转速的不均匀性，判断失火的存在。n 失火气缸特征和失火模式判断：u 通过曲轴转角周期进行数学处理，生成一个可以反应失火时变大的诊断参数。u 诊断参数大于某一特定值时，判断为失火并且失火计数器开始计数。u 失火判断：当失火计数器在某特定发动机大于某特定基准值时，判断为失火监控故障。（六）故障码及冻结数据参见相关资料三、排放标准及排放控制排放控制系统是用于减少汽车产生的对环境和人有害的大气污染物的装置。大气污染物是指燃油箱中的燃油蒸发，从气缸壁和活塞之间的漏气，及从排气管排出的废气。 排放的气体对环境和人是有害的，因为它包括有害物质一氧化碳（CO）、碳化氢（HC）、氮氧化合物（NOx）、碳烟。（一）排放标准1导致燃烧排放污染的根本原因n 混合气不可能绝对均匀n 燃烧时间短n 燃烧中断、失火n 空气中N2 ,O2不可避免在高温下化合n 燃油质量，含硫、杂质、胶质2最新国家标准3汽车尾气排放的检测种类n 新车认证检验：工况法n 生产一致性检验n 在用车检测u 怠速排放检测u 双怠速排放检测u 简易工况法排放检测工况法型试验用运转循环：1-市区循环，2-郊区循环4排放限值n 型试验排放限值新生产汽车排气污染物排放限值 （体积分数）在用汽车排气污染物排放限值标准的实施（二）排放控制技术1燃料蒸发排放控制燃料蒸发排放控制系统通过活性碳罐临时吸收燃油箱的蒸发的汽油以防止逸入大气中，在发动机预热后这些蒸发的汽油再被吸出并进行燃烧。2PCV曲轴箱强制通风装置气缸泄漏废气3三元催化转化器CO HC NOX催化转化器是把有害物质（CO 、 HC和NOx），经过化学反应转化为H2O、CO2、N2。通常，汽车上使用铂、钯、铱、铑等作为催化剂。 (1) 催化器种类氧化型催化器：HC或CO氧化生成无污染的 H2O 或 CO2。 还原型催化器：把氧从氮氧化合物中移走，使NOx成为无污染的N2。 氧化/还原型催化器：同时进行上述两种功能。这种催化器在汽车上称为三元催化转化器（TWC）。因为三种有害物质CO 、 HC和NOx同时转化成无害物质。在现今的汽车里，大多数汽车使用了三元催化转化器。(2) 催化器的工作温度催化器的净化率随温度而变化。如图所示，催化器温度达到400以上时，净化率接近100%，废气将得到有效净化。注意：装备有催化转化器的车辆需要使用无铅汽油，因为如果使用含铅汽油，铅粘附于催化剂和氧传感器(O2 传感器)的表面，不能获得应有的效果。混合气在理论空燃比附近时，三元催化转化器的效率最高。因此需要空燃比反馈（控制）系统把空燃比保持在理论空燃比附近。空燃比反馈（控制）系统使用插入排气管内的氧传感器监测废气中氧的含量。然后发动机控制单元通过调整燃油喷油量控制空燃比，使三元催化转化器的转化效率达到最高。4可变配气正时（VVTI）内部EGR控制NOX5废气再循环（EGR）NOX废气再循环（EGR）系统将部分废气再循环至进气系统。因为废气的大部分为惰性（不可燃）气体，将废气混入空气-燃料混合气后，在燃烧过程中火焰传布减慢。而且，由于惰性（不可燃）气体吸收燃烧所产生的热量，燃烧温度得以降低，也减少了氮氧混合物的产生。当有真空作用于废气再循环（EGR）阀时，此阀开启，废气开始再循环。真空作用于EGR 阀的开启/关闭， 它根据发动机冷却液温度，或节气门开启程度来控制EGR 的比率。6二次空气喷射CO HC四、电控汽油发动机故障诊断（一）排除故障的基本法则1