汽车汽油机电子控制系统故障诊断

汽车汽油机电子控制系统故障诊断温福军学习单元1基本知识1.汽油发动机产生动力的三个基本要素压缩过程发生异常，压缩压力就会下降。在很多情况下，压缩压力下降将会引起熄火及起动困难通过测量压缩压力、检查气门间隙等，就能够掌握大致的原因所在燃油系统出现异常而不能获得适当的混合气，发动机起动就会变得困难无燃油或供油不足的主要原因有化油器浮子室无燃油、针阀被粘接、燃油管及滤清器被堵塞、燃油箱盖被堵塞

点火系统的原因是因为不能获得强的火花而熄灭造成这种现象的主要原因有没有足够的电流、点火正时不对及火花塞故障等2.发动机控制功能发动机电子控制系统（EngineElectronicControlSystem，EECS或EEC）来完成的，其主要功能是控制空燃比、喷油时刻与点火时刻。3.发动机电控系统组成与原理图3-2发动机控制系统组成发动机电控系统组成与原理发动机电子控制系统由传感器、电控单元和执行器三部分组成。传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位电子控制单元（ElectronicControlUnit，ECU）又称为电子控制器，俗称电脑，简称ECU※，是发动机电子控制系统的核心部件，其功能是：根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制执行器是控制系统的执行机构，其功能是：接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。

学习单元2各控制系统概述1.电子燃油喷射（EFI）系统概述电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能图3-3燃油喷射控制3.电子控制点火提前（ESA，ElectronicSparkAdvance）系统概述

ESA是与电控汽油喷射装置配套工作的电子点火系统（图3-4）。由电控单元（ECU）来直接控制点火提前角，向晶体管点火器发出点火的信号

图3-4点火提前控制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。造成爆震主要有以下几点原因：①点火角过于提前②发动机过度积碳③发动机温度过高④空燃比不正确

⑤燃油辛烷值过低3.怠速控制（ISC）系统概述ISC系统是控制怠速，当发动机怠速运行时，节气门处于全关位置，即进入发动机的空气量不再由节气门进行调节。怠速控制的实质就是通过怠速执行器调节进气量，同时配合喷油量及点火提前角的控制，改变怠速工况燃料消耗所发出的功率，以稳定或改变怠速转速

图3-5怠速控制4.诊断系统概述在发动机的ECU中包括一个诊断系统，ECU不断的监测由各种传感器传来的信号。如果它监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）。图3-6诊断系统电控系统几个个电路1.发动机ECU电源电电路发动机ECU的电源电路路一般由点火火开关、EFI继电器、、线路等组成成，当今汽车车主要采用二二种方式：1）点火开关关控制式EFI继电器器由点火开关关控制，当打打开点火开关关电流进入EFI继电器器线圈，使触触点闭合给发发动机ECU的+B和+B1端子提提供电源图3-7点火开关控制式2．发动机ECU接地电电路发动机ECU包括了以下下三种基本的的接地电路。。（1）用于发发动机ECU工作的接地电路。。用于发动机ECU工作的的接地电路。。E1端子是是发动机ECU单元的接地地端子，并且且通常与发动机进气室相相连（2）传感器器接地电压（E2,E21）。（3）用于驱驱动器工作的的接地电压（E01,E02）。图3-9发动机ECU接地电路传感器电路大大致可分成五五类：1）利用电源源电压在发动动机ECU内内部产生恒定定电压（VC）2）利用热敏敏电阻（水温温传感器THW,进气气温度传感器器THA）热敏电阻阻值值具有随温度度而变化的特特性图3-10利用电源电压在发动机ECU内部产生恒定电压利用发动机ECU内部的的恒定电压和电阻R提供供电压到热敏敏传感器，通过热敏电阻阻的阻值变化化引起电位变化，由由发动机ECU通过检测电位值的变变化来检测其其温度的信号号3）利用电路路的开启与关关闭a.利用开关关装置（IDL,NSW）。当电压开启和和关闭，会使使传感器检测到开关关开启/关闭闭。图3-11利用热敏电阻图3-12利用电路的开启与关闭4）利用发动动机ECU以以外的电源（（STA,STP）当另外一个电电器设备启动动时发动机ECU通过检测被被提供的电压值来判判断它是否运运行，例如车辆运行行时施加了制制动，制动灯开关闭闭合接通5）利用传感感器自身产生生的电压（G,NE,OX,KNK）由于传感器自自身发电和输出功率，，就不需要外加电压，，发动机ECU通过产产生的电压和和频率来确定它它的工况图3-13利用发动机ECU以外的电源图3-14利用传感器自身产生的电压电子燃油喷射射系统（EFI）EFI系统组组成与基本原原理①电控汽油油喷射系统易易于控制燃油油供给量②电控汽油油喷射可以提提高发动机功功率③由于汽油油喷射系统不不对进气加热热，使得压缩缩温度较低，，不易发生爆爆震，故可采采用较高的压压缩比来改善善热效率④化油器系系统很大程度度上依赖进气气管的设计，，特别是在低低温启动时，，由于燃油附附着在进气管管内壁，会使使ＨＣ排放增增加，还容易易引起加速相相应滞后⑤电控汽油油喷射系统的的控制自由度度大，对动力力性、经济性性和排放等可可以实现多目目标控制⑥电控汽油油喷射系统具具有良好的耐耐热性能2.EFI组组成与基本原原理电控汽油喷射射系统由电控控单元（ECU）、传感感器和执行器器三个部分组组成图3-15是电子燃油喷射系统的组成电控单元（ECU），它它是系统的核核心控制元件件。ECU一一方面接收来来自传感器的的信号；另一一方面完成对对信息的处理理工作，同时时发出相应的的控制指令来来控制执行元元件的正确动动作ECU传感器A传感器B传感器C执行器X执行器Y执行器Z图3-16电控汽油喷射系统组成EFI进气系系统进气系统组成功用：进气系统的功功用是根据发发动机的工况况提供适量的的空气，并根根据电控单元元的指令完成成空气量的调调节。组成：进气系统主要要由空气流量量计或进气歧歧管绝对压力力传感器、进进行温度传感感器、节气门门位置传感器器、进气歧管管、辅助空气气阀及空气滤滤清器等组成成种类：根据测量空气气流量的方式式不同，进气气系统有质量量流量式的进进气系统（用用于L-EFI系统）、、速度密度式式的进气系统统（用于D-EFI系统统）和节流速速度式的进气气系统三种L-EFI（（空气流量控控制型）EFI系统采采用空气流量量计直接测量量进气歧管中中流入的空气气量该进气系统利利用空气流量量计直接测量量吸入的空气气量，通常用用测得的空气气流量与发动动机转速的比比值作为计算算喷油量的标标准D-EFI（（歧管压力控控制型）这种EFI用用于测量进气气歧管的压力力，利用进气气空气密度，，探测进气量量D-EFI利利用进气歧管管绝对压力传传感器测得进进气歧管中的的绝对压力，，然后根据绝绝对压力值和和发动机转速速推算出每一一循环发动机机吸入的空气气量进气系统主要要零部件的结结构及检测1）空气滤滤清器：电控汽油喷喷射发动机的的空气滤清器器与一般发动动机的空气滤滤清器相同空气流量传感感器空气流流量传传感器器是测测定吸吸入发发动机机的空空气流流量的的传感感器。。常见的的空气气流量量传感感器按按其结结构型型式可可分为为叶片片（翼板板）式式、量量芯式式、热热线式式、卡卡门涡涡旋式式等几种种。下下面分分别介介绍其其结构构、工工作原原理以以及检检测。叶片式式空气气流量量传感感器图3-20叶片式空气流量传感器的结构1-进气温度传感器2-电动汽油泵触点3-卷簧（回位弹簧）4-电位计5-导线连接器6-CO调节螺钉7-旋转翼片（测量片）8-电动汽油泵静触点在叶片片空气气流量量传感感器内内，通通常还还有一一电动动汽油油泵开开关图3-23叶片式空气流量传感器的工作原理1-滑动臂2-镀膜电阻3-空气出口4-旋转翼片（测量片）5-旁通气道6-空气进口图3-24叶片式空气流量传感器电路原理1-电动汽油泵开关2-可变电阻3-固定电阻4-热敏电阻（进气温度传感器）卡门涡涡旋式式空气气流量量传感感器在进气气管道道正中中间设设有一一流线线形或或三角角形的的涡流流发生生器，，当空空气流流经该该涡流流发生生器时时，在在其后后部的的气流流中会会不断断产生生一列列不对对称却却十分分规则则的被被称为为卡门门涡流流的空空气涡涡流根据卡卡门涡涡流理理论，，这个个旋涡涡行列列是紊紊乱地地依次次沿气气流流流动方方向移移动，，其移移动的的速度度与空空气流流速成成正比比，即即在单单位时时间内内通过过涡流流发生生器后后方某某点的的旋涡涡数量量与空空气流流速成成正比比反光镜镜检出出式图3-31反光镜检出式卡门涡旋式空气流量传感器1-空气进口2-进气歧管3-光敏三极管4-簧片5-压力基准孔6-涡旋发生器7-卡门旋涡8-整流栅超声波波检出出式图3-32超声波检出式卡门旋涡式空气流量传感器1-超声波发射器2-超声波发生器3-通往发动机4-与涡流数对应的疏密声波5-整形后的矩形波（脉冲）6-接ECU7-旁通气道8-超声波接收器9-卡门涡旋10-涡流发生器11-涡流稳定板图3-33丰田凌志LS400车卡门涡旋式空气流量传感器与ECU的连接电路进气歧歧管压压力传传感器器进气歧歧管绝绝对压压力传传感器器用于于D型型汽油油喷射射系统统。它它根据据发动动机的的负荷荷状态态测出出进气气歧管管内绝绝对压压力（（真空空度））的变变化，，并转转换成成电压压信号号，输输送到到电控控单元元（ECU），，作为为确定定喷油油器基基本喷喷油量量的依依据。。在当当今发发动机机电子子控制制系统统中，，应用用较为为广泛泛的有有半导导体压压敏电电阻式式、真真空膜膜盒传传动式式两种种图3-47半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器1-滤清器2-塑料外壳3-MFI过滤器4-混合集成电路5-压力转换元件皇冠3.0轿车车2JZ-GE发动动机半半导体体压敏敏电阻阻式进进气歧歧管绝绝对压压力传传感器器的检检测图3-48半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器与ECU的连接电路（皇冠3.0）图3-49传感器电源电压的检测图3-50拆下传感器真空软管图3-51测量传感器输出的信号真空膜膜盒式式进气气歧管管绝对对压力力传感感器图3-52膜盒式进气歧管绝对压力传感器的结构1-膜盒2-感应线圈3-至进气歧管4-铁心5-回位弹簧1-膜盒2-感应线圈3-至进气歧管4-铁心5-回位弹簧图3-53膜盒式进气歧管绝对压力传感器工作原理节气门门体图3-56节气门的外观和结构图a）节气门体的外观b）结构原理图1-怠速调速螺钉2-旁通通路3-节气门4-节气门轴5-稳压箱（缓冲室）6-加速踏板7-加速踏板金属丝8-操纵臂9-回位弹簧10-节气门位置传感器11-辅助空气阀12-通冷却水管路13-缓冲器图3-57线性式节气门位置传感器的结构a)构造b）内部电路c）与ECU的连接电路1-电阻体2-检测节气门开度用的电刷3-检测节气门全闭的电刷Vcc-电源端子VTA-节气门开度输出端子IDL-怠速触点E2-地线4-怠速触点开关5-滑动触头6-节气门位置传感器图3-58线性式节气门位置传感器输出特性1-怠速信号（IDL端子输出）2-节气门开度信号（VTA端子输出）EFI燃油油系统统图3-62EFI燃油系统构成图1.燃燃油滤滤清器器燃油滤滤清器器把含含在汽汽油中中的氧氧化铁铁、粉粉尘等等固体体夹杂杂物质质除去去，防防止燃燃油系系统堵堵塞，，减小小机械械磨损损，确确保发发动机机稳定定运转转，提提高可可靠性性图3-63燃油滤清器a)总体结构b)滤心元件构造电动汽汽油泵泵EFI用电动汽油泵外装串联式——滚柱式内装式——滚柱式旋涡式次摆线电动汽汽油泵泵控制制电路路自动保保护功功能的的电动动汽油油泵控控制电电路图3-67电动汽油泵控制电路（二）a）油泵的转速控制电路b）具有自保护功能的电动汽油泵控制电路1-点火开关2-主继电器3-断路继电器4-电动汽油泵控制继电器5-电阻器6-油泵开关7-电动汽油泵8-蓄电池9-机油压力开关10-发电机开关11-油泵继电器图3-68油压和进气歧管真空度喷油器器的检检测用手接接触喷喷油器器，应应有振振动感感，如图3-74所所示，，或用用听诊诊器(可用用旋具具代替替)搭搭在喷喷油器器上，，应听到到清脆脆的““嗒嗒嗒”声声(电磁磁阀开开、关关声)。图3-74用手指检查喷油器的工作情况检测喷喷油器器线圈圈的电电阻断开点点火开开关，，拔下喷喷油器器的插插头，，用万用用表电电阻档档测量量喷油器器线圈圈的电电阻值值，图3-75检查喷油器电阻3)喷喷油质质量检检测

安装喷油器测试件检测喷油量学习单单元4EFI电电控系系统图3-80电子控制系统部件总体构成图1-断路继电器2-主继电器3-起动装置4-电动汽油泵5-油箱6-汽油滤清器7-蓄电池8-曲轴位置传感器（分电器）9-点火开关10-点火线圈11-大气压力传感器12-空气滤清器13-进气温度传感器14-空气流量计15-冷起动喷油器16-空气阀17-节气门位置传感器18-燃油压力调节器19-O2传感器20-温度时间开关21-冷却水温度传感器22-控制系统部件1.水水温传传感器器因为在在发动动机暖暖机过过程中中需要要一定定的附附加加加浓，，其加加浓量量主要要取决决于发发动机机的温温度、、负荷荷和转转速，，为此此采用用水温温传感感器向向ECU输输送水水温信信号ECU中5V的的电源源电压压通过过电阻阻器R从端端子THW加到到水温温传感感器上上（电电阻器器R和和水温温传感感器串串接））。当当水温温传感感器的的电阻阻值随随冷却却水温温度改改变时时，端端子THW的电电位也也变化化，据据此信信号，，ECU增增减燃燃油喷喷射量量，以以改善善发动动机冷冷态的的运转转性图3-81冷却水温度传感器结构、特性及与ECU的连接电路a）水温传感器结构b）水温传感器特性c）与ECU连接电路1-NTC电阻2-外壳3-电线接头4-冷却水温度传感器5-接蓄电池端6-电控单元（ECU）7-水温信号进气温温度传传感器器由ECU控控制喷喷油器器进行行不同同程度度的额额外喷喷油。。当气气温低低于40℃℃时，，额外外喷油油量较较多；；当气气温高高于40℃℃时则则额外外喷油油量较较少。。图3-88进气温度传感器的电路（a）丰田车用（b）北京切诺基车用曲轴位位置传传感器器和发发动机机转速速传感感器当采用用独立立喷射射和分分组喷喷射时时，为为了有有效地地利用用各自自的喷喷射特特点，，需要要选择择特定定的喷喷射时时刻，，因此此还需需要检检测每每缸的的曲轴轴转角角位置置曲轴位位置传传感器器是发发动机机电子子控制制系统统中最最主要要的传传感器器之一一，它它提供供点火火时刻刻（点点火提提前角角）、、确认认曲轴轴位置置的信信号，，用于于检测测活塞塞上止止点、、曲轴轴转角角及发发动机机转速速4．爆爆震传传感器器1）结结构及及原理理图磁致伸伸缩式式爆震震传感感器结结构点火时时间过过早是是产生生爆震震的一一个主主要原原因。。爆震震传感感器检检测发发动机机爆震震情况况，一一般安安装在在发动动机的的缸体体上。。图3-110磁致伸缩式爆震传感器结构a）剖视图b）零件图1-线圈2-铁心3-壳体4-永久磁铁5-软磁性壳6-端子7-绝缘体8-磁致伸缩导杆9-弹簧10-支架爆震传传感器器（KNK）图3-115爆震传感器测试波形图3-116爆震传感器测试波形氧传感感器氧传感感器作作用是是测定定废气气中的的氧含含量，，然后后将检检测的的结果果及时时反馈馈给发发动机机的控控制系系统，，以便便使发发动机机控制制系统统能有有效地地对燃燃料系系统进进行调调控，，把混混合气气的空空燃比比控制制在理理论空空燃比比附近近很窄窄的范范围内内，使使装有有三元元催化化转换换器的的发动动机达达到最最佳的的排气气净化化效果果图3-117氧传感器的安装位置1-排气歧管2-氧传感器氧化锆锆在高高温下下具有有这样样一种种特性性，即即当内内外侧侧的氧氧浓度度差较较大时时，就就会产产生电电动势势图3-118氧化锆式氧传感器的结构a）结构图b）局部放大图1-防护置2-氧化锆体3-壳体4-输出接头5-外套6-导线7-电动势8-大气一侧的白金电极9-固态电解质（氧化锆元素）10-排气一侧的白金电极11-涂层（陶瓷）12-排气13-大气图3-122氧传感器急加速测试波形学习情情景3电电子子控制制点火火提前前(ESA)系系统电子控控制点点火提提前(ESA)系统统是一一个根根据各各种传传感器器传来来的信信号，，采用用发动动机ECU来确确定点点火正正时的的系统统ESA系统统（图图3-150））由各各种传传感器器、发发动机机ECU、、点火火器、、点火火线圈圈和火火花塞塞组成成。点火器器针对对发动动机ECU输出出的IGT信号号，间间歇性性地将将初级级线圈圈电流流作用用于点点火线线圈，，它还还将点点火确确认信信号（（IGF））传递递给发发动机机ECU图3-150ESA系统构成点火控控制信信号IGT和确确认信信号IGF点火控控制信信号IGT实际际上就就是点点火器器中功功率晶晶体管管的通通断控控制信信号它是ECU输出出到点点火组组件的的点火火命令令信号号，也也是点点火组组件计计算闭闭合角角的基基准信信号点火确确认信信号IGF：点火器器利用用一个个反电电动势势把一一个IGF信号号发送送至发发动机机ECU，，此反反电动动势是是在施施加在在点火火线圈圈的初初级电电流被被切断断时或或利用用初级级电流流量产产生当发动动机ECU接收收到此此IGF信信号，，便确确定以以点火火最佳点点火提提前角角及影影响点点火提提前角角的因因素最佳点点火提提前角角定义：：能保保证发发动机机的动动力性性、经经济性性和排排放都都达到到最佳佳值的的点火火提前前角称称为最最佳点点火提提前角角图3-152气缸压力与点火时刻的关系影响点点火提提前角角的因因素发动机机转速速对点点火提提前角角的影影响，，发动动机转转速升升高，，点火火提前前角应应该增增大转速对点火提前角的影响进气歧歧管绝绝对压压力对对点火火提前前角的的影响响当管路压力力高（真空空度小，负负荷大），，要求点火火提前角