发动机电子控制系统的检测和诊断

汽车检测与诊断技术InspectionandDiagnosisofAutomobile张东峰宁夏大学机械工程学院汽车工程系题目：第10节发动机电子控制系统的检测与诊断授课方式：讲授课时数：3教学目的：掌握发动机电子控制系统检测诊断的一般程序和方法。重点难点：检测诊断的一般程序；检测方法。第十节发动机电子控制系统的检测与诊断组成：电控单元(ECU)、各类传感器和执行器。工作过程：各类传感器将空气进气量或进气压力、进气温度、冷却液温度、发动机负荷、发动机转速、排放中氧含量等运转参数输入ECU，而ECU则按设定的程序进行分析、判断和计算，根据计算结果，向各种执行器发出指令信号，其执行器则控制最佳喷油量和点火时刻，使发动机在各种工况都处于优化的状态下工作。一、检测诊断的一般程序1.客户调查向用户询问故障发生的时间、症状、条件、过程，是否已检修过，动过什么部位等。2.直观检查目的是为了在进入更为细致的检测和诊断之前，能消除一些一般性的故障因素。1)检查滤芯及其周围是否有脏物，必要时更换。2)检查真空软管是否破裂、老化或挤坏；检查真空软管经过的途径和接头是恰当。3)检查电子控制系统电线束的连接状况。①传感器或执行器的电线接线器是否完好。②线束间的接线器是否松动或断开。③电线是否有断裂或断开现象。④线束接线器是否插接到位。⑤电线是否有磨破或线间短路现象。⑥线束连接器的插头和插座有无腐蚀现象等。4)检视每个传感器和执行器，是否有明显的损伤。5)运转发动机，并检视进排气歧管及氧传感器处是否漏气。6)对检查发现的故障进行必要的排除。3.深入诊断可利用车载故障自诊断系统调出故障码，或用电脑故障诊断仪检查诊断以确定故障所在。进一步的深入诊断，可利用万用表、示波器等仪器检测线路的通断、传感器信号的正确性等，以判断故障的具体原因。二、故障自诊断发动机电子控制系统的ECU内部一般都有故障自诊断电路。能检测出电子控制系统大部分故障，将故障以故障码的形式存储在ECU的存储器内。只要不拆下蓄电池或按要求清除故障码，这些故障码将一直保存在ECU内。可按照规定的方法将故障码读取，为检测与诊断发动机电子控制系统提供依据。读取ECU存储的故障码的方法因车而异，可以利用故障诊断仪（亦称解码器）或人工的方法读取。1.仪表指示灯当点火开关置于ON装置，“CHECK”指示灯不亮时，应按下述办法检查故障所在。1)点火开关置于ON位置，将ECU的“W”端子与车身确切的搭铁处跨接，若此时“CHECK”亮起，说明指示灯至“W”端子全部正常，应检查ECU的E1端子搭铁是否确切，如确切，则说明ECU有故障。2)若点火开关置于ON位置，将ECU的“W”端子与确切的车身搭铁处跨接，灯仍然不亮，应检查ECU的“W”端子与点火开关之间的电路是否有故障，检查灯泡及熔丝是否烧坏。3)若点火开关置于ON位置，“CHECK”灯亮但不熄灭，应将诊断插座的TE1与E1跨接，若指示灯闪烁故障码，则按故障码内容修复故障处。4)若无故障码闪烁，应检查诊断插座TE1端子与ECU的TE1端子之间的线路以及ECU的E1端子与诊断插座E1端子之间的线路是否有故障，如线路正常，则为ECU故障。2.故障码的读取与清除(1)故障码读取前的准备1)发动机温度正常。2)蓄电池电压应在11V以上。3)切断所有用电设备电源。4)节气门位置传感器应接通，节气门全闭。5)变速器应挂入P位。(2)故障码读取的步骤1)将点火开关置于ON位置（发动机不发动），用跨接线将诊断插座TE1与E1端子跨接，其诊断插座如图2-53所示。2)观查仪表板上的“CHECK”指示灯的闪烁情况，记录故障码。丰田车系故障码为二位数字，每组故障码先闪动十位数字，后闪动个位数字。规律：十位数字：闪(0.5S)~熄(0.5s)~闪(0.5S)——熄1.5s——个位数字：闪(0.5S)~熄(0.5s)~闪(0.5S)——熄4.5s（周期完）————重复下周期3)拔下跨接线，故障指示灯便停止故障码的显示。(3)故障码的清除发动机电控系统故障排除后，其原故障码仍然储存在ECU存储器中。需要进行故障码的清除。清除故障码的方法是：先将点火开关置于OFF位置，然合将熔丝盒内的EFI熔丝或STOP熔丝拿下，等待约30s后再装复熔丝，故障码便清除完毕。3.故障码表丰田系列轿车发动机电控系统故障码含义及检查项目见下表：三、电子控制系统的故障检测（一）电子控制系统检修注意事项1)蓄电池线没连接完好时，不能起动发动机。2)点火开关处于ON位置时，绝不可拆除或连接电线插头，尤其是ECU插接器。3)点火开关处于ON位置时，不能拆除或安装蓄电池线。4)检修L型燃油喷射系统的压力时，应拆下蓄电池至继电器的供电电路。5)拆开任何油路部分，首先应降低燃油系统的压力。6)不要轻易拆下ECU盒盖；拆装ECU连接线时，必须将点火开关置于OFF位置。7)对电控单元进行检修时，要注意人体静电对计算机芯片的影响，对电控系统的各个连接端子，不可用手触摸；电控单元的所有接头须连接牢靠，否则会损坏集成电路。8)电路断路或接触不良是电控系统常见的故障，决不可用搭火的方法来检查电路是否通断，因为搭火造成的电路瞬间短路可能引起电路中线圈电感的自感电动势过高，从而击穿电子元件。9)音响设备的天线应离ECU尽可能远些，其天线的连接线距ECU应不少于20cm。10)当拔下机油尺、拆开机油盖及曲轴箱通风管等时，可能会引起发动机运行不稳。11)进气系统管路不能有裂纹、漏气，否则会引起发动机运转不稳。（二）电子控制系统的故障检测电控发动机的故障中很大比例是由传感器、ECU及其连线的故障引起的，应重点检测传感器及其线路。1.电控单元(ECU)的检测电控单元（ECU）及其控制线路的故障可用解码器来检查。如果没有仪器，可用下列方法检测。(1)用万用表检查ECU在规定的检测条件下，利用高输入阻抗的万用表测量ECU一侧插座上各端子的电路参数如电压等，可判断ECU及其控制线路有无故障。所需资料：被测车型ECU线束插头中各端子与控制系统中的哪些传感器、执行器相连接；各端子在发动机规定工作状态下的标准电压值及其他电路参数。检测时，如ECU电路参数不符合标准，而在线束无故障的情况下，则表明ECU有故障。检查ECU常用的方法是电压测量法。检测时，先将ECU连同其线束一起从车上拆下，不要拆下线束插头。在蓄电池充足电的情况下接通电路或在发动机运转时，用万用表在ECU线束侧连接器处测量ECU各端子的工作电压，将测量结果分别与其标准值进行比较，即可判断其故障所在。(2)用改变输入信号的方法检查ECUECU是根据输入信号来控制供油量和混合气浓度的，因此改变输入信号时，喷油器的喷油时间和发动机的转速应发生变化。根据这一原理可以检查ECU的有关部分是否有故障。例如，起动发动机后，拔下发动机冷却液温度传感器线束侧接线器，按顺序将代表发动机冷却液温度传感器在冷却液低、中、高温时电阻值的3个电阻（分别为15kΩ、3.3kΩ、270Ω）接到发动机冷却液温度传感器线束侧接线器上，在线束无故障时，发动机转速应有明显的变化。否则，ECU存在故障。2.传感器的检测当故障码指示或怀疑某传感器有故障时，应用示波器、万用表等对传感器进行测试。(1)转速传感器磁阻式转速传感器由永久磁铁定子、线圈和转齿盘组成，如图2-54a所示。工作时，其转子齿盘与曲轴或分电器轴同轴旋转，定子与转子间的磁隙d交替变化，根据电磁感应定律，线圈中产生交变感应电动势，其波形如图2-54b所示。通过测取整形后矩形波的频率即可得到发动机转速。发动机转速信号也可直接由点火线圈负极检出，它是根据汽油机点火线圈初级电流的通断频率与发动机转速之间的关系获取转速信号的。转速传感器本身或连线发生故障时，可能会产生的故障现象：发动机不能动，发动机突然熄火；功率下降；油耗上升；有害气体浓度增加。利用示波器检测转速波形信号或用电阻检验法、电压检验法可诊断转速传感的故障。(2)曲轴位置传感器曲轴位置传感器提供点火时刻和喷油时刻的参考点信号，有的曲轴位置传感还可以提供发动机转速信号。其基本原理也是磁感应式，图2-55a为日产ECCS缸发动机曲轴位置传感器结构原理图。这种传感器采用信号盘，也可借助于飞轮齿圈，在信号盘上每隔4°加工一齿，共90个齿。此外，每隔120°布置一个导磁材料凸起，共三个。信号盘与带轮一起装在曲轴上，曲轴位置传感器盒内有三个磁头。发动机转动时，每个磁头输出交变电势信号。磁头②输出120°信号，反映缸活塞基准位置，磁头①、③信号合成输出转速和点火时刻控制所需1°曲轴转角信号，合成原理如图2-55b所示。曲轴位置传感器本身或线路不良时，可能会产生下列故障现象：发动机无法起动；发动机加速不良；发动机怠速不稳；发动机间歇性熄火。利用示波器检测其波形信号或用电阻检验法、电压检验法可诊断曲轴位置传感器的故障。(3)进气压力传感器进气压力传感器用于P型电控汽油喷射系统，它安装在发动机的进气管内，感知进气流量所形成的真空压力，并转换成电信号输入ECU，经ECU计算后发出喷油量与喷油时刻信号。进气压力传感器主要有压电式和应变式两种。压电式进气压力传感器则是依据压电效应原理制成，工作时，进气压力经半导体压电元件转换成电压信号，经放大后输出，其进气压力与输出电压信号之间呈线性关系。应变式进气压力传感器是依据电阻应变效应原理制成的，其内部结构及原理如图2-56所示，4只丝式应变片分别布在硅片四周，并组成桥式电路，当进气压力变化时，硅膜片发生弯曲，电桥失去平衡，在输出端c、d输出电压信号，该电压信号的大小反映气体压力的高低。进气压力传感器本身或线路不良及PVC管破裂时，可能产生下列故障现象：发动机性能不良；起动困难；怠速不稳；油耗上升。利用万用表检测进气压力传感器的电压输出信号即可判断其传感器的好坏。(4)空气流量传感器燃油喷射系统的空燃比，主要是依据进气量的多少通过调节供油量进行控制的，因进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一，空气流量传感器感知空气流量的大小并转换成电信号送入ECU。现代汽车燃油喷射系统应用较多的空气流量计有：测量片式，卡门旋涡式和热线式。测量片式空气流量计安装在节气门之前，其结构如图2-57所示。工作时，吸入的气流体动力作用到测量片上，使测量片旋转一定角度直至与复位弹簧相平衡，旋转角与吸入空气量成对数关系。与测量片同轴电位器由位于气道中的测量片带动，并以阻值变化的形式反映测量片的旋转角度，电位器将阻值变化转换成反映进气量的电压信号，并送入ECU。空气流量计本身或线路不良时，可能产生下列故障现象：发动机起动困难；怠速不稳；容易熄火；加速不良；油耗上升。检测时，用万用表测量电位器动臂电压Us，不论在线检测还是离线检测都可以通过推动测量片来观察Us的变化，将检测的电压输出信号与其标准值比较即可判断其传感器的好坏。还可通过检测其电位器的电阻值来判断其传感器是否存在故障。(5)氧传感器氧传感器用来检测发动机废气中氧的含量，并向ECU输送可燃混合气浓度信息。常用的氧传感器有二氧化锆(ZrO2)和二氧化钛(TiO2)两种传感器。应用最多的是二氧化锆氧传感器，一般将其安装在排气管处，二氧化锆氧传感器主要由Zr02管、铂电极、多孔氧化铝陶瓷组成，其结构原理如图2-58所示。如果氧传感器内外侧氧含量不等，氧离子就通过Zr02向氧含量低的一侧扩散，由于电荷在铂电极的积累和铂电极之间有电荷O2-定向移动，因而在两电极之间产生电动势，形成一个微电池。从图2-58c所示的氧传感器的理论输出特性曲线可以看出，氧传感器在理论空燃比附近，输出电压发生骤变，当空燃比变高，在排气中氧的浓度增加时，氧传感器的输出电压减小；当空燃比变低，在排气中氧的浓度降低时，氧传感器的输出电压增大。而ECU则识别这一突变信号，对燃油喷射量进行修正，从而相应地调整空燃比，使其在理论值（14.7）附近。当氧传感器或线路不良时，容易产生的故障：废气排放超标；怠速不稳