第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断

第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断电子燃油喷射（ElectronicFuelInjection）系统，是用电子控制器（ECU）控制燃油喷射代替传统化油器的系统，简称为EFI系统。电控燃油喷射发动机的控制原则是以电控单元为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器和点火时刻为控制对象，使发动机在各种工况下都能得到与工况相匹配的最佳空燃比和最佳点火时刻。显然，电控燃油喷射系统能实现空燃比和点火的高精度控制。现代电控汽油喷射系统采用闭环控制的供油特性，在电控汽油喷射系统的控制过程中，有结果参与的反馈控制，这使得电控燃油喷射系统的发动机功率得到了较大的提高，降低燃料消耗，使废气排放量减少到了最低。3.1电控汽油喷射系统的组成和工作原理电控汽油喷射系统（EFI）由空气供给系统、燃油供给系统、电子控制系统组成，如图3.1所示。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1电控汽油喷射系统的组成和工作原理空气供给系统的作用是根据发动机运行工况提供适量的空气，并根据ECU的指令完成空气量的调节。燃油供给系统的作用根据发动机各个工况提供适量的燃油，并根据ECU的指令完成燃油量的调节。电控单元(ECU)是整个电控汽油喷射系统的中心，发动机状态信息通过各种传感器收集后进入电控单元，经电控单元处理后发出相应的指令来控制执行元件动作。设计者预先将发动机所有可能的工作状况进行优化，并以数据形式全部存贮在存贮器内。这样EFI系统就可以控制发动机总是在最佳工况下工作。还可以按照汽车的使用目的，将确定的优化了的实验数据预先存贮。如以节油、减少排气污染即经济性指标为目的,或以缩短汽车行驶时间即以动力性为目的发动机实验数据，将这些控制数据优化确定下来，发动机的工作性能也就不随发动机的使用而改变了。空气流量信号和发动机转速信号是汽油喷射系统的主要信号。ECU根据它确定发动机各个工况下的基本燃油供给量和基本的点火时刻。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.1空气供给系统的组成和工作原理1.空气供给系统的组成空气供给系统由空气滤清器、空气计量装置、节气门体、节气门位置传感器和怠速控制（阀）等装置组成。如图3.2所示。空气计量装置的作用是用来测量发动机吸入的空气量，并将信号输入发动机电控单元（ECU），作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.1空气供给系统的组成和工作原理L型空气计量装置有翼片式、卡门旋涡式、热线式和热膜式。翼片式、卡门旋涡式空气流量计属于体积流量测量方式，可直接测量空气体积流量。热线式、热膜式空气流量计属于质量流量测量方式，可直接测量空气质量流量。D型空气计量装置有主要有半导体压敏电阻式、膜盒传动的可变电感式等。进气歧管绝对压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器。节气门体由节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉、怠速控制阀等组成。节气门位置传感器安装在节气门体上，用来测量节气门的开度。怠速控制阀的作用是控制发动机暖机时的快怠速，加快发动机暖机过程。发动机正常怠速运转空气经怠速旁通气道进入进气总管，在旁通气道上安装有怠速调整螺钉。一些电控发动机设置有怠速控制阀，其怠速运行是由ECU控制的。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.1空气供给系统的组成和工作原理2.空气供给系统的工作原理基本工作原理是：空气通过进气通道并经过空气流量计，空气流量计的传感器（电位计）在气流压力（流量）的作用下，输出一个电压信号。并把此电压信号传输给ECU，ECU根据此信号和转速等信号来决定基本喷油量。当发动机怠速时，节气门处于全关闭位置。ECU根据此信号和冷却水温度信号来确定怠速喷油量。怠速运转所需的空气量流经旁通通路，在旁通通道中，安装了能改变通路面积的怠速调整螺钉，以调整正常怠速时的空气流量；从而调整怠速运行状况，调整怠速转速。电控怠速控制系统在ECU控制下的怠速控制阀能够根据发动机实际工况变化来改变怠速时流入发动机的空气量，使发动机在不同工况下都能以最佳转速（怠速）运转。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.2燃油供给系统的组成和工作原理1.燃油供给系统的组成燃油供给系统一般由油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油分配管、喷油器、压力调节器、油压脉动衰减器、冷起动喷油器、输油管等组成，如图3.3所示。·电动汽油泵的作用是向喷油器提供具有一定压力、一定流量的燃油。·燃油滤清器的作用，是把汽油中的的固体夹杂物质除去，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损。·喷油器安装在进气管上，按喷嘴的形式喷油器又分轴针式和孔式喷油器。·冷起动喷油器装在进气总管上，它只有在发动机低温起动时才工作，其喷嘴的几何形状与一般的喷油器不同。·压力调节器的作用是为保持燃油分配管内的燃油压力相对进气歧管内的压力稳定在0.25Mpa左右。·脉动衰减器有效地吸收了脉动油压的能量，可有效地降低了压力波动产生的油压波动第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.2燃油供给系统的组成和工作原理2.燃油供给系统的工作原理当燃油供给系工作时，由电动汽油泵将燃油从油箱中泵出，经汽油滤清器过滤杂质后输送到燃油分配管中，由安装在燃油分配管上的油压调节器根据进气歧管内压力将油压自动调节到规定值，再经输油管分配到各个喷油器。喷油器根据电控单元发来的控制信号，把适量的燃油喷入进气歧管中。当油路压力超过规定值时，汽油压力调节器工作，使过量的燃油返流回油箱。从而使喷油器的喷射油压不变。当冷却水温度低于发动机工作温度时，冷起动喷油器工作，将燃油喷入进气总管，以改善发动机低温起动性能。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.3电控系统的组成和工作原理1.电控系统的组成ECU主要由输入回路（包括A/D转换器）、微机、以及输出回路等组成，如图3.4所示。·输入回路。输入回路的作用是对输入信号进行预处理。即将传感器输入的信号中的杂波去除掉，将正弦信号转换为矩形波信号，然后将其转换成输入电平。·微机。微机将中央处理器、存储器、定时/计数器、输入/输出（I/O）接口电路等主要计算机部件集成在一块电路芯片上的微型计算机。·输出回路。其作用是将微机发出的控制指令转换成能够控制驱动执行器工作的控制信号。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.1.3电控系统的组成和工作原理2.电控系统工作原理汽车在运行中，电控系统中的各种传感器将各种状态参数，如发动机转速、进气流量、节气门位置、进气温度、冷却水温度、曲轴位置等工作状态参数转变为电信号输入ECU；输入回路把传感器输入的这些信号转换为计算机可以识别的标准信号；再由ECU中的微处理器进行计算、比较后，发出控制指令信号；然后，由输出回路将微机发出的控制指令（控制信号），经放大、变换等处理后，转变成控制喷油器动作信号、电动汽油泵运转信号、点火控制信号、怠速控制阀等执行器工作。使发动机得到最佳混合比、最佳点火时间和最稳定怠速运转。使发动机获得最优化状态下的动力性、经济性和排气净化性。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2电控汽油喷射发动机故障诊断仪（表）的使用汽车电控系统故障诊断仪可以方便地读取或清除故障码，与控制单元（ECU）中的微机直接进行交流，显示静态或动态ECU的工作状况和各种传感器数据输出的瞬时数据。能在静态或动态下，向电控系统各执行器发出检修作业需要的动作指令，以便检查执行器的工作状况。常用电控汽油喷射发动机故障诊断仪（表）有汽车万用表、431ME、V.A.G1552等。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用1.汽车万用表的特点汽车万用表是一种数字式万用表，它提供了一些更为专用的功能，还具有对一些汽车电器元件进行专门的测试功能。汽车万用表可对汽车电压、电流、电阻、转速、频率、温度、电容、闭合角、占空比、二极管等项目进行测试，并具有自动断电、自动量程变换、图形显示、峰值保留和数据锁定等功能。数字式万用表采用数字化测量技术和液晶显示器（LCD）显示，具有测量准确度高、测量范围宽、分辨率高、测量速率快、输入阻抗高、功耗小、功能全、集成度高、过载能力强和抗干扰能力强等优点。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用2.汽车万用表的功能及面板，如图3.5所示。①KM300型多功能汽车数字万用表具有以下功能：·对微小电压、电流进行测量和记忆锁定功能。·测试线路中的电压及阻抗和电路断路、短路检测。·检测电路中接点的电压降。·温度检测和发动机转速检测。·测量电磁线圈工作导通／关断的百分比。·点火系高压电路技术状况检测。·发电机整流二极管动态检测。·交直流电压、电流检测，并具15A电流过载保护功能等。·对电阻、直流电压测量可选择自动或手动方式。·精确测试频率（MHz）、时间（ms）功能。②KM300型万用表附件：特殊温度传感器及插头、转速测试传感器等。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用3.汽车万用表的操作方法(1)测量直流电压①将汽车万用表“转换开关”旋转到直流电压（DCV）位置。万用表进入自动选择量程测量方式。也可以按下【RANGE】（量程）键，使万用表进入手动选择量程测量方式。每按动一次【RANGE】（量程）键，即可选择到下一个高一点的量程。②红色表棒插入面板电压／欧姆插孔中，黑色表棒插入面板COM插座中。将红、黑表棒与被测电路上的触点连接。③注意万用表上的“+”、“-”表笔必须和电路测试点的极性一致。④读取直流电压值。注意：测量时不要检测高于750V电压，否则，可能会损坏万用表的内部线路的；在不知被测电压范围时，应将转换开关置于最大量程，并视情况逐渐旋转至适当量程；如液晶显示器显示“1”，表示过量程，可将转换开关应置于更高量程。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用（2）测量直流电流①按下【DC／AC】（直流／交流）键，选择直流。②将“转换开关”旋转到15A挡或者mA挡或者μA挡位置。③将红色表笔插入面板15A或mA／μA插座内，如果不能估出被测试电流量值，应先将其插入15A插座内。把黑色表笔插入面板上的COM插座内。将红、黑表笔串联连接到被测电路上，并注意万用表上的“+”、“-”标记，表笔应和电路测试点中的极性必须一致。④接通被测电路的电源。⑤读取直流电流值。注意：检测直流电流（DCA）时，不要检测高于15A的电流。虽然汽车万用表可能显示更高的电流值，但有可能损坏其内部线路。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用（3）电阻测量①将“转换开关”旋转到Ω位置上，此时能自动选择最佳测量量程。也可以按下【RANGE】（量程）键，使汽车万用表进入手动选择量程。每按动一次【RANGE】键，即可选择到下一个高一点的量程。②将红色表棒插入面板电压／欧姆插座中，黑色表笔插入面板COM插孔中。将红、黑表笔连接到被测电路上。③读取两点之间的电阻值。注意：当输入开路时，液晶显示器会显示“l”，表示过量程状态；如被测电阻超过所用量程，则会显示出过量程“1”，必须选用高档量程；检测在线电阻时，须确认被测电路已关闭电源，测量电阻时决不能带电操作，同时有电容元件的电路，应确认已放电后，才能进行测量，否则易烧毁汽车万用表。（4）频率测量①将红色表笔插入面板电压／频率（Hz）插孔中，黑色表笔插入面板COM座孔。将红、黑表笔连与被测电路上的触点连接。②把“转换开关”置于Hz量程，把两个表笔跨接在电源或负载之间。③读取两点之间的频率数值。第3章电控汽油喷射发动机的故障诊断3.2.1汽车万用表的使用（5）二极管的测试①红色表棒插入面板电压／欧姆插座中，把黑色表笔插入面板COM座孔。②将“转换开关”置于二极管符号的档位上，并将测试表笔跨接在被测二极管上。③读取测量数值。注意：当输入端未接入（即开路）时，液晶显示器显示值为“1”。KM300型多功能万用表表显示值为正向电压降伏特值，当二极管反接时即显示过量程“l”。（6）测量温度①将“转换开关”旋转到温度（℃或℉）档位置上。②把万用表配备的测量温度的特殊插头插接到温度测试插座内，测针与被测温度的部位接触。③温度稳定后，读取测量值。第3章电控汽油喷射