项目四(活动1) 汽油机空气供给系故障诊断.中职课件电子教案

1、项目四项目四 电控汽油发动机故障的诊断电控汽油发动机故障的诊断活动1 电控汽油发动机空气供给系统故障的诊断 电子控制汽油喷射系统（EFI系统）是利用安装在发动机不同部位上的各种传感器所测得的工作参数，按电控单元中设定的控制程序，通过对汽油喷射时间的控制来调节喷油量，从而改变混合气浓度，使发动机在各种工况下都能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。31、电控汽油喷射系统（EFI）简介 汽车上的EFI系统有D型、L型和M型三种型式。 电控汽油喷射系统尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则： 以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获

2、得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似结构。4 L型汽油喷射系统是由空气流量计直接测量进入进气支管的空气量，并将该物理量转变成电信号输送到电控单元，由ECU计算出与该空气量相适应的喷油量，以控制混合气空燃比在最佳值,它属于直接式喷射系统。 L 型汽油喷射系统5 D型汽油喷射系统即为进气支管压力计量式电控汽油喷射系统。它是将进气支管绝对压力和发动机转速输送到电控单元，由ECU根据该信号计算出进气量，再产生与之相对应的喷油脉冲，控制喷油器喷射适量的燃油。由于它是间接获得进气量信息，属于间接式喷射系统。 D 型汽油喷射系

3、统6 M型汽油喷射系统是在单一汽油喷射系统的基础上，结合电子控制点火系统而形成的发动机集中管理系统。其ECU可同时对汽油喷射系统和点火系统进行控制。该系统进一步改善了起动性、加速性、动力性和经济性，并减少了有害物的排放量。 M 型汽油喷射系统7 电控汽油喷射系统尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则：即以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。 相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似结构。8 电控汽油喷射系统都由空气供给系统、燃油供给系统和控制系

4、统三个子系统组成 。9 2、空气供给系统结构组成和工作原理 空气供给系统的作用：向汽油机提供与发动机负荷相适应的、清洁的空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。10 空气供给系统的组成：除了空气滤清器、进气总管和进气支管外，还有电控汽油喷射系统特有的空气计量装置、节气门体和节气门位置传感器等。 11 1)空气计量装置 空气计量装置的作用是对进入气缸的空气质量进行直接或间接地计量，并把空气流量的信息输送到ECU。 在电控汽油喷射发动机中使用的空气流量计主要有：翼片式空气流量计、卡门涡旋式空气流量计、热线式空气流量计和

5、热膜式空气流量计，其中热线式空气流量计和热膜式空气流量计应用最为广泛。12（1）热模式空气流量计 热模式空气流量计的热电阻放在进气通道中，其温度下降的程度与进气流量、空气温度、空气密度有关。即当热电阻温度下降时，电阻值变小，补充流过热电阻的电流随之增大，直至热电阻恢复原来的温度和 电阻值为止。这一电流的大 小转换成电压的变化输入电 脑，以反映进气量的大小。 热线式空气流量计的结 构与原理基本相同，不同之 处是采用线式热电阻。 热膜式空气流量计1-控制板线路；2-热膜；3-温度传感器；4-金属网13（2）进气支管绝对压力传感器 进气支管绝对压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器，其作用与空气流

6、量计相同，用于D型汽油喷射系统中。ECU根据进气支管绝对压力与进入发动机气缸的空气流量的对应关系计算进气量。 常用的半导体压敏电阻式 进气支管绝对压力传感器主要 有硅片，IC电路和绝对真空室 组成。 进气支管绝对压力传感器1-过滤器；2-混合集成电路；3-压力转换元件；4-滤清器142）节气门位置传感器 节气门位置传感器用来检测节气门开度。它安装在节气门体上，通过节气门轴与节气门联动。节气门位置传感器将节气门开度转换成电信号输送到ECU，ECU根据节气门不同的开度决定控制方式和对喷油时间进行修正。电控汽油喷射系统中使用的节气门位置传感器有线性输出型节气门位置传感器和开关量输出型节气门位置传感器

7、等。 线性输出型节气门位置传感器表示节气门开度的输出电压与节气门开度是成线性关系。 15 线性输出型节气门位置传感器原理： 线性输出型节气门位置传感器的一个触点在电阻体上滑动，测得与节气门开度对应的线性输出电压VTA；另一个触点在节气门全闭时与怠速触点IDL接触，提供怠速信号，用于发动机急减速时断油控制和点火提前角的修正。随着节气门开度的增大，节气门开度输出电压VTA增大，通过ECU对喷油量进行控制，以获得相应的功率。线性输出型节气门位置传感器1-电阻体；2-检测开度的电刷；3-检测全开时电刷163）怠速控制装置 怠速控制阀通常安装在节气门体上。其作用是自动调整发动机怠速，怠速控制的实质就是控

8、制怠速进气量。 电控发动机中采用的怠速进气控制方式有两种：一种是控制节气门最小开度的节气门直动式；另一种是控制节气门旁通通路中的空气流量的旁通空气式，常用的有步进电机式和旋转电磁阀式怠速控制阀两种。17 (1)节气门直动式怠速控制装置 通过节气门体组件中的怠速稳定控制器直接控制节气门的开启来实现怠速控制的，没有怠速空气旁通道。它由节气门电位计、节气门定位电位计、节气门定位器和怠速开关合成一体，如桑塔纳2000GSi(时代超人)发动机。 桑塔纳轿车节气门控制组件1-节气门拉索轮；2-节气门定位电位计；3-紧急运行弹簧；4-节气门定位器；5-节气门电位器；6-怠速开关18 节气门直动式怠速控制装置

9、的结构组成： 节气门电位计(G69)也就是节气门位置传感器。怠速开关(F60)在怠速时，触点是闭合的。节气门定位器(V60)也称为怠速马达，由电机通过齿轮传动控制怠速时节气门开度。节气门定位电位计(G88)与节气门定位器相连，用以检测怠速时节气门的位置。 桑塔纳轿车节气门控制组件1-节气门拉索轮；2-节气门定位电位计；3-紧急运行弹簧；4-节气门定位器；5-节气门电位器；6-怠速开关19 节气门直动式怠速控制装置的工作原理： 发动机怠速时，节气门定位器根据发动机的负荷(进气量)和发动机温度对节气门进行控制。当发动机温度低时，节气门开度大；当发动机温度高时，节气门开度小。当突然松开加速踏板时，节

10、气门由节气门定位器逐渐关闭，直到所需的怠速。在紧急运行状态下，节气门控制部件电源被切断，节气门控制部件内的紧急运行弹簧将节气门定位在预先设定的紧急运行位置，此时驾驶员对节气门调节无效。20 (2) 步进电机式怠速控制阀 步进电机与怠速控制阀做成一体，装在进气总管内。由步进电机、旁通气阀阀芯、阀座以及把旋转运动变成直线运动的进给丝杆等组成。步进电机是一种非连续转动的转角控制执行机构。 ECU通过控制定子相线绕组的电压脉冲，交替变换定子爪极极性，使步进电机产生步进式转动，并且可根据控制信号实现正、反转。 步进电机式怠速控制阀1-定子线圈；2-轴承；3-进给丝杆；4-转子；5-旁通空气道；6-阀芯；

11、7-阀座；8-阀轴21 步进电机式怠速控制阀的步进原理： ECU通过控制定子相线绕组的电压脉冲，交替变换定子爪极极性，使步进电机产生步进式转动。 定子与转子的异性磁极对正时，转子呈静止状态；通过对通向定子各绕组电压脉冲的控制，使其爪极的极性发生变化；在同性磁极推斥力和异性磁极引力的作用下，转子步进一个爪极宽度。步进电机从怠速位置到最大开度一般可达125个步级。步进电机的步进原理223、空气供给系统故障诊断（1）（以SGM BUICK轿车为例） SGM BUICK轿车发动机同时安装空气流量计MAF与进气歧管压力传感器MAP，MAF的型式为热线式传感器，是燃油喷射和点火控制的主控信号。MAP传感器

12、在运行EGR、启动工况或发动机负荷转速急剧变化时检测进气气流，修正点火提前角与空燃比。 发动机电控元件的整体布置之一1喷油器线束连接器；2MAP；3EGR；4TPS；5节气门体；6燃油压力调节器；7机油压力开关；8KS；924X CKP；10PCV阀；11CMP；12燃油油道；13上进气歧管231）空气流量计（MAF）故障诊断（1）类型和功能 类型为热线式传感器； 利用惠斯顿电桥平衡原理，测量进气的容积和密度，计算进气量； 确定基本喷油量和基本点火提前角。空气流量计MAF控制电路 241）空气流量计（MAF）故障诊断（续2）（2）诊断仪检测连接TECH 2诊断仪；选择F0：诊断，屏幕显示车辆识

13、别选择年款（根据汽车17位编码的第10位）；选择F0：动力总成，屏幕显示选择轿车发动机类型；选择F0：DTC信息，屏幕显示故障代码及故障信息；排除故障后，选择F2：清除DTC信息，按屏幕提示清除故障代码。诊断故障码F0：DTC信息F1：冻结故障状态/故障记录F2：清除DTC信息F3：获取信息251）空气流量计（MAF）故障诊断（续3）（3）万用表检测检测MAF A端与PCM的C1（69#）电阻应该小于0.5；MAF工作电压。MAF C端与B端间有12-14V电压，若没有应检查继电器盒中27#保险丝，或检查MAF接地是否良好；MAF信号电压。MAF A端与B端频率，在怠速时频率应该在2000HZ

14、左右，加速时空气流量加大，MAF进气频率也升高。空气流量计MAF控制电路 261）空气流量计（MAF）故障诊断（续4）（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测MAF信号，其波形如图所示。 怠速时。频率2.27kHZ，峰峰值4.48V，占空比10.9%，间隔时间48.0微秒。 加速时。频率上升，峰峰值不变、占空比上升，间隔时间缩短。空气流量计MAF信号波形 272） 进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（1）类型和功能类型为压敏电阻型，输出模拟信号。引入进气歧管真空度，MAP硅片变形使电阻变化，PCM通过检测MAP的电压信号，计算进气流量；MAF发生故障，通过MAP代替；可以检测大气压力，修正点

15、火提前角与空燃比；可检测EGR的废气流量。进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路 28（2）使用TECH 2诊断故障。 （3）万用表检测MAP传感器与PCM连接是否正常。检测MAP传感器A端与PCM的C1（13#）、MAP传感器B端与PCM的C2（25#）、MAP传感器C端与PCM的C1（10#）电阻都应该小于0.5。2） 进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路 29MAP传感器工作电压。检测MAP传感器C端与A端之间应该有5V工作电压。 MAP传感器信号电压。检测MAP B端与A端直流电压：停车时（进气真空度为零）电压比较高大约为4V；怠速时（真空

16、度较大）电压比较小大约2V以下；加速时（真空度下降）电压有所上升。2） 进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续3）进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路 30（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测MAP信号，其波形如图所示。 电压随着怠速、急加油门、急放油门而变化，停车或急加油门时最高电压在4.5V，急放油门最低电压在1.5V左右。2） 进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续4）进气歧管绝对压力传感器（MAP）波形 313）节气门位置传感器（TPS）故障诊断（1）类型和功能类型为三导线可变电阻型，输出模拟信号。提供节气门开度信号，PCM利用该信号计算燃油喷射和点火正时；控制自动变速器换

17、档和变矩器工作；控制EVAP燃油蒸发系统；控制EGR废气再循环和空调。节气门位置传感器（TPS）控制电路 323）节气门位置传感器（TPS）故障诊断（续2）（2）连接TECH 2诊断故障。（3）万用表检测TPS与PCM连接。检测TPS A端与PCM C2（33#）、TPS B端与PCM C1（61#）、TPS传感器C端与PCM C2（66#）电阻都小于0.5。 TPS传感器电压。TPS A端与B端之间应该有5V工作电压，TPS C端与B端之间的信号电压随节气门开度的变化而变化。节气门位置传感器（TPS）控制电路 333）节气门位置传感器（TPS）故障诊断（续3）（4）示波器检测 使用汽车示波仪

18、检测TPS信号，其波形如图所示。 在节气门全闭时电压约为0.64V，随节气门开度增大而提高，节气门全开时电压约为4.5V。节气门位置传感器（TPS）波形 344）怠速空气控制阀（IAC）故障诊断（1）类型和功能类型为四导线双线圈不带中心抽头的步进电机；IAC阀作用是控制发动机怠速，并防止发动机负荷变化产生失速。 如果怠速过低，PCM将使IAC枢轴缩进，增加空气量提高怠速转速； 如果怠速过高，PCM将延伸IAC枢轴，使空气量减少，降低怠速转速。怠速空气控制阀（IAC）控制电路 354）怠速空气控制阀（IAC）故障诊断（续2）（2）使用TECH 2诊断故障。 选择F1：数据清单，屏幕显示动态数据信

19、息； 冷车怠速时约在40步，正常温度时约在25步左右，关闭点火开关时PCM先控制IAC枢轴向外延伸，步数为零，然后使步数上升到125步，再次打开点火开关IAC阀又回到上次启动的步数位置。怠速空气控制阀（IAC）控制电路 364）怠速空气控制阀（IAC）故障诊断（续3）（3）万用表检测IAC阀与PCM连接。IAC阀A端与PCM的C2（49#）、IAC阀B端与PCM的C1（38#）、IAC阀C端与PCM的C2（44#）、IAC阀D端与PCM的C2（7#）电阻都小于0.5。IAC阀线圈电阻。A端与B端、C端与D端之间电阻都约为50。IAC阀线圈工作电压。怠速时，A端与B端、阀C端与D端之间工作电压都

20、在12V之间变化。怠速空气控制阀（IAC）控制电路 374）怠速空气控制阀（IAC）故障诊断（续4）（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测IAC信号，其波形如图所示。 怠速在负荷有变法时输出12V变化的电压。怠速空气控制阀（IAC）信号波形 383、空气供给系统故障诊断（2）（以上海大众电控发动机为例） 大众桑塔纳2000GSi型轿车的AJR型发动机采用了德国波许（BOSCH）公司最先进的Motronic3.8.2电子控制多点汽油顺序喷射系统。 M3.8.2系统能依据进气流量信号和曲轴转角信号准确地控制发动机混合气空燃比和点火时间。 汽油喷射系统和点火系统位置布置图l-霍尔传感器；2-喷油器；3

21、-活性炭罐；4-热膜式空气流量计；5-活性炭罐电磁阀；6-ECU；7-氧传感器 ；8-水温传感器；13-节气门控制组件；14-2号爆震传感器；15-转速传感器；16-进气温度传感器；17-点火线圈；18-1号爆震传感器391）空气流量计（G70）故障诊断（1）类型和功能 类型为热膜式传感器； 确定基本喷油量和基本点火提前角。空气流量计（G70）电路 401）空气流量计（G70）故障诊断（续2）（2）使用V.A.G 1552诊断仪,进行故障诊断： 输入地址“01”，进入发动机检测 输入选择功能“08”，进入读取数据块 输入组号“002”，进入基本功能数据检测（见右图显示）区域：发动机转速；区域：

22、发动机负荷（曲轴每转喷油时 间）；区域：发动机每循环喷油持续时间；区域：进气空气质量流量，3.0 4.0g/s为正常，小于2.0g/s为 进气系统有泄漏，大于4.0g/s 为发动机负荷太大。411）空气流量计（G70）故障诊断（续3）（3）万用表检测MAF供电电压。MAF 2#端与接地端3，启动发动机应有12V电压；MAF传感器电源。MAF 4端与接地端3，发动机运转时电压约为5V；MAF传感器信号电压。MAF 5端与接地端3，发动机运转时电压约为1.52.5V：用万用表频率档检测MAF进气频率。万用表检测G70端子 421）空气流量计（G70）故障诊断（续4）（4）示波器检测 使用汽车示波仪

23、检测MAF信号，其波形如图所示。 加速时。频率上升，峰峰值不变、占空比上升，间隔时间缩短。汽车示波仪检测G70信号波形 432）节气门控制组件（J338）故障诊断（1）类型和功能节气门控制组件（J338）由节气门电位计（G69）、节气门定位电位计（G88）、节气门定位器（V60）和怠速开关（F60）组成。G69和 G88部件起着节气门位置传感器的作用；触点 G88在节气门全闭时与怠速触点接触，触点G69将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU。节气门控制组件（J338）电路 442）节气门控制组件（J338）故障诊断（续2）节气门定位器（V60）起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门。怠速开关（F60）用以向发动