别克君威发动机加速不良故障诊断与排除毕业论文

1、 毕业设计(论文) 题目:别克君威发动机加速不良的故障诊断与排除 毕业设计(论文)外文摘要题目:别克魏军发动机转速不良故障诊断与排除摘要:近年来，随着经济的不断发展，汽车需求继续保持高速增长。而且随着电子技术的发展，越来越多的汽车采用了电子控制的发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车提供动力、经济、环保。简单讲发动机是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)或气体加热，通过燃烧密封在气缸中的气体推动活塞膨胀，将能量转化为机械能，这是最基本的原理。发动机本论文以魏军3.0别克V6发动机为试验L/设计对象，从其构造结构、工作原理以及故障分析与排除入手，结合实践，分析数据，了解此类发动机转速不良的故障、测试、

2、终止过程。关键词:故障引擎检测排除目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _RefHeading_Toc13152 1 引言6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc6305 1.1概述6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc8844 1.2汽车电控发动机的发展史6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27441 1.3本文研究容7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc25539 2 别克君威发动机系统控制电路的组成8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12671 2.1电路图8 HYPE

3、RLINK l _RefHeading_Toc21793 2.2传感器9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27174 2.2.1空气流量传感器：9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30726 2.2.2进气压力传感器：9 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16781 2.2.3节气门位置传感器：10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15797 2.2.4进气温度传感器：10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc26745 2.2.5发动机转速和曲轴位置传感器11 HYPERLINK l _R

4、efHeading_Toc20006 2.2.6凸轮轴位置传感器11 HYPERLINK l _RefHeading_Toc24613 2.2.7冷却液温度传感器12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc16964 2.2.8爆震传感器12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc28675 2.2.9氧传感器 Oxygen Sensor（O2S）13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc21797 2.3ECU13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc23186 2.4执行器14 HYPERLINK l _RefHeadin

5、g_Toc27651 2.4.1燃油泵14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc20982 2.4.2喷油器14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc4863 2.4.3怠速阀（ISCV、ISC、IAC阀）15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc29229 2.4.4点火器、点火线圈15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc15603 2.4.5废气循环阀（EGR阀）15 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30237 2.4.6油箱蒸汽回收电磁阀（EVAP阀）15 HYPERLINK l _RefHe

6、ading_Toc18143 3. 别克君威加速系统的工作原理16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17863 3.1空气供给系统16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc950 3.2.燃油供给系统17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc12133 3.3.点火系统17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc31635 3.4发动机ECU控制系统17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27207 4 别克君威发动机加速不良的影响因素17 HYPERLINK l _RefHeading_Toc861

7、0 5别克君威发动机故障检测与排除18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc14749 5.1故障原因分析18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc7741 5.1.1持久性动力不足18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30356 5.1.2加速过程中短时间动力不足20 HYPERLINK l _RefHeading_Toc30484 5.2诊断流程设计22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc17530 6维修案例23 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27980 结论26 HYPERLINK l

8、 _RefHeading_Toc1718 致27 HYPERLINK l _RefHeading_Toc27142 参考文献281导言1.1概述由于电子技术在汽车上的广泛应用，特别是微型计算机在汽车上的应用，汽车产品已经走在了机电一体化的前列。为了降低油耗和有害物质的排放，汽车发动机采用了电子点火技术、排气净化技术和进气增压技术。为了达到良好的效果，采用了计算机集中控制。由于采用闭环控制，控制精度大大提高。此外，为了提高汽车的驾驶性能、安全性和舒适性，电子控制系统被广泛应用于汽车，尤其是轿车，并安装一些辅助电器。汽车电子控制系统的集中应用对提高汽车的动力性、经济性、可靠性和灵活性起到了很大的作

9、用。1.2汽车电控发动机的发展历史电子控制技术在汽车发动机上的应用始于1967年，当时BOSH公司推出了基于Bendix公司专利的D-Jetronic汽油喷射系统，随后又推出了电子控制的L-Jetronic系统和机械控制的K-Jetronic系统。在20世纪70年代，虽然许多学者从事发动机电子控制的研究，但其应用始终处于低速增长状态。到了80年代末90年代初，由于对发动机综合性能要求的进一步提高，特别是汽油机增压技术和多气门结构被广泛采用后，多点喷射系统又开始占据主导地位。在中国，随着工业的迅速发展。汽车产量和保有量大幅度增加。一方面，对石油的需求迅速扩大，加剧了能源供应的紧张，这种现象在短时

10、间内无法解决。因此，有必要加快汽车电子控制技术的发展，从而加快名优汽车产业的振兴。随着电子技术的飞速发展，特别是满足汽车电子化需求的专用集成芯片(ASIC)的发展，取代了最初的通用芯片，使得发动机控制器在小型化的同时功能越来越强大。最近出现了16位数据处理芯片和8位控制芯片相结合的电控系统。电控刚开始发动机只控制空燃比，后来发展到空燃比、点火正时、怠速、EGR控制的一体化发动机管理系统。同时，它还包括故障诊断和定位，以及一个备份保证系统，以确保发动机的可靠运行。当然，目前我国的发动机控制器不仅实现了发动机本的控制，还具备了自动无级变速、自动悬挂、车速控制的一体化车辆管理系统。这个系统有望发展得

11、越来越完善，甚至涉及到行车安全保障功能。1.3本文的研究能力随着汽车发动机电子控制技术的发展，本文主要研究发动机电子控制系统的组成和工作原理，并对容易出现的问题进行分析和解决。本文以别克君威为例，检测并排除发动机加速性差的问题。2别克君威发动机系统控制电路的组成2.1电路图2.2传感器空气流量传感器:功能:检查进气流量，计算进气量，确定基本喷油量和基本点火提前角。安装:节气门之前2.2.2进口压力传感器:功能:检查节气门后进气管的进气压力，计算进气量，确定基本喷油量和基本点火提前角；反映废气循环量。同时安装进气流量，提高检测精度。安装:在节气门后面的进气管上。2.2.3节气门位置传感器:功能:

12、反映节气门开度(负荷)，确定发动机怠速、部分负荷和全负荷工况，实现不同的控制模式；反映油门变化的快慢(加减速)，实现加速加浓、减速、减油或断油控制。空气温度传感器:功能:检测进气温度。气温传感器可以独立安装在气路中，也可以与进气流量传感器和进气压力传感器集成在一起；可以在油门之前，也可以在油门之后。2.2.5发动机转速和曲轴位置传感器角色:产生发动机曲轴速度信号以确定基本燃料喷射量和基本点火提前角；产生曲轴参考位置信号(一个气缸的上止点信号)并计算曲轴转角；产生发动机曲柄角度信号并确定曲轴(或活塞)的位置。安装:曲轴、凸轮轴、分配器凸轮轴位置传感器功能:确定凸轮轴位置(气缸1的上止点位置)。安

13、装:分配器、凸轮轴冷却剂温度传感器功能:检测进气温度。安装:冷却液温度传感器安装在缸体和缸盖的水套或节温器中。爆震传感器功能:检查发动机是否爆震。安装:气缸体、火花塞汽缸体火花塞2.2.9氧传感器氧传感器(O2S)功能:检测废气中的氧气安装:排气管2.3ECUECU(电子控制单元)电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上来说，是汽车用微电脑控制器，也称汽车用单片机。它由微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路(LSI)组成。电子控制单元的作用是根据其存储的程序和数据，对空气流量计和各种传感器输入的

14、信息进行计算、处理和判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号，控制喷油量。电子控制单元由微型计算机、输入、输出和控制电路组成。2.4致动器燃油泵、喷油器、点火线圈或点火控制器、怠速阀、EGR阀、EVAP阀等。燃油泵功能泵油以建立油压。安装:油箱燃油喷射器功能:在一定压力下将燃油喷射雾化。安装:气缸盖在进气歧管上，靠近进气口，2.4.3怠速阀(ISCV、ISC、IAC阀)功能:控制怠速进气量。安装:在节气门的并列气道上。2.4.4点火器和点火线圈点火线圈:高压线点火器:与点火线圈连接或与点火线圈集成的模块。2.4.5废气循环阀(EGR阀)功能:控制废气循环量，减少排放物中的氮气。安装

15、:在节气门后面废气和进气之间的管道上。2.4.6油箱蒸汽回收电磁阀(EVAP阀)功能:控制油罐蒸汽回收量，减少油罐蒸汽排放量。安装:在节气门后面的碳罐和进气之间的管道上。3.别克君威加速系统的工作原理3.1空气供应系统供气系统的作用是为发动机提供洁净的空气，并在发动机正常工作时控制进气量。空气供给系统主要分为L型和D型电控燃油喷射系统。L型电控燃油喷射系统发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计(L型)和节气门体进入进气歧管，再通过进气歧管分配到各缸。在D型电控燃油喷射系统中，空气经过空气滤清器过滤后，由进气管绝对压力传感器测量进气管绝对压力，然后空气通过节气门体进入进气歧管，再通

16、过进气歧管分配到各缸。3.2.燃料供应系统燃油供给系统的作用是向喷油器供给一定压力的燃油，喷油器根据ECU指令喷射燃油。电动燃油泵从油箱中吸出汽油，通过燃油滤清器过滤后送到输油管道。燃油泵供给的多余汽油通过调压器和底部压力回油管流回油箱，油管负责向各缸喷油器供油。压力调节器通过控制回油量来调节管路的燃油压力，从而保证喷油器的喷射压差保持恒定。3.3点火系统点火系统的基本功能是产生电火花，点燃气缸内的混合气。点火系统的性能对发动机的工作有着非常重要的影响。因此，要求点火系统能在各种发动机工况和使用条件下及时可靠地点火。汽油机的最佳点火时间应在气缸最高压力点出现时压缩上止点后10 15度，此时发动

17、机性能最佳。可靠点火要求产生的电火花有足够的能量点燃气缸内的空燃混合气。3.4发动机ECU控制系统在电子燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本也是最重要的控制能力。ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本喷油时间(喷油量)，然后根据其他传感器修正喷油时间，并根据最终的总喷油时间给喷油器发出指令，使喷油器喷油或断油。4别克君威发动机加速不良的影响因素加速不良是发动机常见故障之一，原因很多，如发动机燃油供给系统、点火系统、发动机电控系统、废气涡轮增压系统等。因此，加速不良是发动机故障诊断的难点之一。在故障诊断过程中，首先要能够基于原理综合分析故障可能产生的原因，根据故障状态下气体混合物特征值的变

18、化规律和诊断操作由简单到复杂的顺序设计故障诊断流程，既能囊括流程中所有可能的故障原因，又能以最少的人力物力消耗和最快的速度找出故障点。汽车加速性差的故障现象是，快速踩下油门踏板时，发动机转速上升缓慢，有迟滞现象，有时发动机还伴有轻微抖动。5别克君威发动机故障检测与排除5.1故障原因分析发动机加速不畅的原因需要分两种情况考虑，一种是发动机动力持续不足，一种是加速时发动机动力短时不足。这两种情况的成因完全不同。5.1.1坚持动力不足缺乏坚持的动力可能有四个原因:1.进入气缸的混合气体总量不足；2.混合物浓度不能满足要求；3.点火不良，混合物不能可靠点火；4.发动机气缸密封不严，气缸压力过低，混合气

19、无法点燃或点燃后气缸压力不足，使发动机工作无力。从解决这四个问题入手，根据发动机的工作原理，找出每个问题的诸多原因，如表1所示。(1)混合物总量不足。这个问题有三个原因:进气口堵塞。节气门因机械故障无法全开，或空气滤清器脏污堵塞，导致进气不畅。排气受阻。因为三元催化转化器被积碳和污垢沉积堵塞，发动机排气侧背压过高，使得进气侧吸力不足，发动机的进气量受到影响。气门正时的不对准。在维修作业时，气门正时机构的正时标记未对准，或可变气门正时装置失效，使进排气门的开闭时间偏离设计要求，造成发动机进排气不充分。Mixture浓度不符合要求在混合气总量符合要求的情况下，如果混合气浓度不达标，发动机动力就会不

20、足。原因可能如下:供油系统故障。燃油泵输出压力不足、燃油滤清器堵塞、机油压力调节器回油过多等原因造成的机油压力低。，或者喷油器堵塞造成的喷油不畅会导致喷油不足，从而使混合气过稀。喷油器雾化不良导致燃油挥发不完全。虽然喷油量不减少，但有效蒸发量减少，也会导致混合气过稀。电控系统故障。如果负载传感器(即空气流量计、进气压力传感器和节气门位置传感器)的信号错位，输出的进气量小于实际值，发动机控制单元输出的喷油量也会相应减少，导致混合气变稀。废气再循环系统故障。废气再循环系统的故障可能会导致再循环阀开得太大，进入气缸的废气量会增加，使得被废气过度稀释。(3)点火不良即使燃油供给系统供给发动机的混合气数

21、量和浓度符合要求，点火系统运行不良仍然会导致发动机动力不足。点火不良有两个原因:气缸缺火或无力。由于火花塞积碳烧蚀，或点火线圈、高压线老化，个别气缸点火过弱甚至缺火，导致发动机动力不足。这种问题可以通过常规的气缸破损检查方法来判断。点火正时不当。在故障诊断仪的发动机数据流显示功能中，显示每个气缸的点火提前角。汽车热怠速时点火提前角为10 15，汽车加速时应增大到20 30。当爆震传感器出现故障时，点火系统将进入开环控制。从图1中发动机在不同工况下的点火提前角可以看出，此时点火提前角会大大减小(图1中的曲线)。如果点火提前角过小，气缸的高压会来得晚一些，即活塞越过上止点后向下移动一段距离，气缸的

22、最高压力就会出现。此时混合气燃烧的效果差，说明发动机动力不足。气缸压力不足。这个问题涉及到与燃烧室密封相关的三个部分，即气门脏污或变形导致气门关闭不严，气缸垫泄漏和活塞环老化导致燃烧室混合气窜入曲轴箱。5.1.2加速时动力短暂不足这个问题有三个原因:1.混合物在短时间内太稀。进气门后海绵沉积物对汽油的吸附。车辆长时间使用后，大量汽油中不挥发的高馏分物质会沉积在进气门后面。这些物质以海绵的形式附着在进气门背面，喷油器喷出的汽油恰好喷在这个位置。短时间内喷出的汽油被海绵吸收，未能进入气缸，导致混合气过稀。节气门位置传感器有故障。电子控制单元根据节气门开度的增加率判断驾驶员踩下节气门的速度。急加速时

23、，电控单元会向发动机提供过量空气系数为0.8的浓混合气，以满足急加速时发动机动力的要求。当节气门位置传感器信号失准时，发动机将得不到所需的浓混合气，这将极大地影响车辆的加速性能。2.点火系统在短时间内工作不正常。这包括点火强度和点火提前角两个方面:点火强度。由于点火线圈老化，转速提高后初级绕组通电时间缩短，点火线圈积累的能量不足，导致点火强度减弱。点火提前角。在加速过程中，最佳点火提前角的影响因素主要是转速和爆震。当转速增加时，最佳点火提前角增加；当发动机爆震时，点火要延迟，即最佳点火提前角要减小。当转速传感器的灵敏度降低，且其信号频率低于实际发动机转速时，电子控制单元将无法对发动机转速做出正

24、确判断并及时增加点火提前角。此时，最高气缸压力不会出现，直到活塞越过上止点一定距离。此时气缸容积过大，会影响混合物的工作效果。另外，如果爆震传感器的屏蔽端子接地不良，外界干扰信号会输入电控单元，电控单元会误认为发动机爆震而延迟点火，也会降低发动机功率。3.废气涡轮增压系统在加速过程中未能充分发挥其功能。涡轮增压系统的设计原理是在发动机轻负荷时，涡轮增压能达到足够的转速，对发动机进气系统产生足够的增压效果。这样，当发动机处于重负荷时，多余的废气必须通过打开的旁通阀排出，而不经过增压器，以防止涡轮增压转速过高。如果控制系统失效，轻载时旁通阀也会打开，导致进气系统不增压，汽车的加速能力受到影响。5.

25、2诊断过程的设计根据上述故障的原因，遵循简单诊断操作的原则，设计了如图2所示的故障诊断流程。首先区分发动机在加速过程中是长期动力不足还是短期动力不足。设计步骤的原则是尽可能使用先进的检测设备，通过故障码和数据流进行分析。故障码可以明确指出故障位置，但当传感器输出信号没有达到系统设定的不合理极限时，不会产生故障码。因此，有必要结合数据流中的相关参数进行分析。需要拆装检验的步骤尽量放在工序的最后，尽量减少工作量。在安排拆装步骤时，应遵循由简到繁的原则，对发动机各部分进行检查。6个维护案例故障现象:别克君威3.0L/V6，发动机启动后怠速运转平稳，但消声器噪音较重；加速时发动机沉闷无力，排气管有“拍

26、”的现象。发动机故障指示灯亮起。故障诊断:根据以上故障现象，故障指示灯亮，表示有故障码。因为没有专用的TECH2诊断仪，所以无法读取故障代码。根据急加速时发动机沉闷无力，排气管有“射”现象，加速性差。导致发动机加速不良的传感器包括空气温度传感器(IAT)、冷却液温度传感器(ECT)、节气门位置传感器(TP)、空气流量传感器(MAF)和进气歧管绝对压力传感器(MAP)。分别测试它们的信号输出，发现空气流量计没有信号输出。该发动机采用热线式空气流量计。检测原理是:在流量计的空气通道中设置一根铂丝，通过通电加热铂丝，使热线高于热线周围流动的空气一定温度。当空气在热丝周围流动时，铂丝的温度会下降，因此

27、需要增加通过铂丝的电流，以保持铂丝周围的空气量成比例。电流的变化转化为电信号输入计算机，计算机根据这个信号改变喷油量。如图1所示:空气流量计的输出是频率信号，电压可用电压表测量。1.检查电源电压。关闭点火开关，拔下空气流量传感器的3针插头。打开点火开关，用数字万用表电压块测量三脚插头的C端子与车身接地之间的电压(标准12V电源电压)和A端子与车身接地之间的电压(标准5V电压)。测量结果:端子a和车身接地之间没有5V电压。检查线束的导通性。用万用表测量PCM上C1插头的端子A和端子69之间的电阻值为无穷大，说明空气流量传感器信号线开路。连接后，启动发动机，用KES-200示波器测量空气流量传感器

28、的输出信号波形。波形正常，但发动机故障并未消失。燃料供应系统会不会有问题？然后测试系统压力，油压表的连接如图2所示。接好油压表后，反复打开点火开关，因为每次打开点火开关后燃油泵都要运转2S左右。反复切换后，可以提高燃油压力。此时测得的油压在300kPa左右，满足原厂284 325 kPa的要求。因此，进行下一次启动后油压测试。在正常工作条件下，起动发动机并使其怠速运转。此时从油压表读取的压力值比着陆前低了40kPa左右，符合21 69 kPa的要求，证明油压调节器良好。加大节气门开度使发动机高速运转，测得的燃油压力在260kPa左右，证明这台发动机的燃油供给系统在空载状态下是正常的。油压系统正

29、常。会不会是进气系统漏了？拔出机油压力调节器的真空管并连接真空表，启动发动机进行测试。怠速运转时，发现真空度在49 50k pa之间有轻微摆动，说明真空度小(正常值应该在57 70 kPa之间)。进一步检查进气系统的所有零件，确保没有任何泄漏。什么原因导致进气歧管真空度异常？根据多年的维修经验，发动机怠速时，如点火正时或气门开启过晚，真空表指针会在46.667kPa和67kPa之间轻微摆动。结合以上测试结果分析，发动机进气歧管真空度降低的原因可能是点火较晚。但这款发动机采用无分电器直接点火系统，点火正时无法调节。点火方式采用IC控制和旁路控制。会不会是动力总成控制模块PCM没有控制点火提前角？

30、启动发动机，用数字万用表检查IC控制的54号端子没有信号输出，然后检查旁路控制的53号端子没有5V电压，最后检查3X参考高的8号端子没有信号电压。在时，关闭点火开关，拔下点火控制模块的6孔插头，并起动发动机。数字万用表DC电压块检测IC控制模块的3X参考高插座有2.6V左右的电压输出，可以看出故障在于电源系统模块没有接收到3X参考信号。仔细观察发现3X参考信号插孔较宽，导致接触不良。千斤顶压力降低后，插上6孔塞，然后开始发动机测试。怠速时，C1的54号端子有1.4V左右的电压输出，53号端子有4.5V左右的电压输出观察排气管噪音变小，发动机转速上升很快，急加速时没有打火现象。然后，检查进气歧管

31、的真空度，怠速时大概在62kPa左右，正常。此时进行故障排除。故障分析:根据别克点火系统的结构和工作原理，发动机初始启动时，当PCM接收到第二个3X脉冲时，会向fibrechannel提供5V电压命令，点火控制模块会将点火提前角从10改为PCM控制。PCM通过以下输入信息计算点火提前角和点火关闭角:发动机转速(24X参考或3X参考)、曲轴位置(24X参考或3X参考)和凸轮轴位置、PCM输入信号、发动机冷却液温度、节气门位置、爆燃信号、驻车和空档位置(自动变速器档位PRNDL输入)、车速、PCM和点火系统电源电压。切换到点火控制模式后，该模式将一直保持，点火正时和点火关闭时间完全由PCM控制。如果电源控制模块的动力系统控制模块没有向点火控制模块发送5伏旁路电压，或者点火控制模块没有接收到5伏电压，则点火模式从点火控制模式变为旁路模式，在旁路模式下，点火系统独立工作，不受动力系统控制模块控制。点火提前角将固定在上止点前10。因此分析出发动机加速性差，排气管爆炸的原因是因为电源控制模块没