别克君威汽车加速不良的诊断与排除

哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）PAGEI摘要近几年来，随着我国经济的持续发展，汽车的需求量继续保持高速的增长。并随着电子技术的发展，越来越多的汽车上采用了电子控制的发动机发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)或天然气的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。本论文就是以别克君威3.0L/V6发动机作为试验设计对象，从它的构造结构、工作原理、以及对其故障点的分析和排除等方面，结合实际情况，分析数据，了解此类发动机加速不良故障的发生、检测、解除的过程。关键词：故障发动机检测排除哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）PAGE21AbstractInrecentyears,alongwiththecontinuousdevelopmentoftheourcountryeconomy,demandforcarstokeephighgrowth.Andwiththedevelopmentofelectronictechnology,moreandmorevehiclesusedontheelectroniccontroloftheengineTheengineistheheartofthecar,thecartoprovidepowerforwalking,carofthepower,economyandenvironmentalprotection.Simplespeakengineisanenergyconversioninstitutions,andisabouttogasoline(diesel)ornaturalgasheatenergy,throughthesealingcylindercombustiongasininflation,drivethepistonstodowork,intomechanicalenergy,whichisthemostbasicprincipleengine.ThispaperistoJunWeibuick3.0L/V6engineasexperimentaldesignobject,fromitsstructure,workingprinciple,structureandtheanalysisofthefaultpointandremovetheandsoon,combinedwithactualsituation,analyzedata,understandsuchenginespeedupbadoffailure,testing,terminationprocess.Keywords:enginefaultdetectionruledout哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）目录TOC\o"1-3"\h\z\u22412摘要 I25233Abstract II27684目录 114332第1章绪论 285581.1概述 2107781.2汽车电控发动机的发展史 2320661.3本文研究内容 318356第2章别克君威发动机系统组成 4149252.1传感器 4214182.1.1空气流量传感器： 4161992.1.2进气压力传感器： 4296342.1.3节气门位置传感器： 4217742.1.4进气温度传感器： 4181512.1.5发动机转速和曲轴位置传感器： 4149322.1.6凸轮轴位置传感器： 598712.1.7冷却液温度传感器： 5133412.1.8爆震传感器： 5208812.1.9氧传感器OxygenSensor（O2S）： 567752.2ECU 5242422.3执行器 5279452.3.1燃油泵 5185562.3.2喷油器 666052.3.3怠速阀（ISCV、ISC、IAC阀） 6219292.3.4点火器、点火线圈 6178142.3.5废气循环阀（EGR阀） 6129292.3.6油箱蒸汽回收电磁阀（EVAP阀） 632第3章别克君威加速系统的工作原理 7150563.1空气供给系统 7158773.2.燃油供给系统 82023.3.点火系统 8247653.4发动机ECU控制系统 824525第4章别克君威发动机加速不良的影响因素 932466第5章别克君威发动机故障检测与排除 1087925.1故障原因分析 10303255.1.1持久性动力不足 10155505.1.2加速过程中短时间内动力不足 12261005.2诊断流程设计 1327219 1416545第6章维修案例 1510538结论 1911301致谢 2012446参考文献 21哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1概述由于电子技术在汽车的广泛应用，尤其是微型计算机在汽车上的应用，汽车产品走在了机电一体化的前例。为减少燃油消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等，为了取的良好效果，均采用了计算机集中控制，由于采用闭环控制，使的控制精度大大的提高。此外，为改善汽车行驶性能，提高安全性和舒适性，在汽车上特别是在轿车上广泛采用了电子控制系统以及安装了一些辅助电器。汽车电子控制系统的集中应用在提高汽车的动力性、经济性、和可靠灵活性上发挥了很大的作用。1.2汽车电控发动机的发展史电控技术应用于汽车发动机始于1967年，当时BOSH公司在Bendix公司专利基础上，推出了D-Jetronic汽油喷射系统，然后又推出电子控制的L-Jeteonic系统和机械控制的K-Jetronic系统。进入70年代，虽然有许多学者在开展发动机电子控制方面的研究，但在应用方面始终处于低速增长状态。到了80年代末和90年代初，由于对发动机综合性能要求的进一步提高，特别是为此而普遍采用了汽油机增压技术和多气阀结构后，多点喷射系统又开始重新占据主导地位。在国内，随着工业的迅速发展。汽车产量和保有量大幅度地增长。一方面对石油的需求迅速膨胀，加剧了能源供应的紧张程度，而且这种现象不可能在短时间内解决。因而，必须加速发展汽车电控技术，从而加速名族汽车工业的振兴。随着电子技术的飞速发展，尤其是结合汽车电子化需要的专用集成芯片的研制，代替了初期的通用芯片，使发动机控制器在小型化得同时，其功能越来越强。近期又出现了16位数据处理芯片和8位控制芯片相结合的电控系统。发动机电控初期只是对空燃比的控制，后来发展成空燃比、点火正时、怠速和EGR控制在内的发动机综合管理系统，同时也包括故障诊断与定位和保证发动机可靠运行的后备保障系统。当然，目前国内的发动机控制器已不仅仅是实现对发动机本书的控制，还同时兼有车辆自动无级变速、自动悬架及车速控制等的汽车综合管理系统。这个系统可望发展得越来越完善，甚至会涉及到驾驶安全保证功能。1.3本文研究内容随着汽车发动机电控技术的发展，本文主要研究发动机电控系统的组成和其工作原理，并对其容易出现的问题作出分析和解决。本文特以别克君威车型为例，对其发动机加速不良的问题，进行检测与排除。第2章别克君威发动机系统组成2.1传感器2.1.1空气流量传感器：作用：检测进气流量，计算进气量，决定基本喷油量和基本点火提前角。安装：节气门前2.1.2进气压力传感器：作用：检测节气门后方进气管内的进气压力，计算进气量，决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：节气门后方的进气管上2.1.3节气门位置传感器：作用：反映节气门开度（负荷）的大小，判定发动机怠速、部分负荷、全负荷工况，实现不同的控制模式；反映节气门变化快慢（加速、减速），实现加速加浓和减速减油或断油控制。2.1.4进气温度传感器：作用：检测进气温度安装进气温度传感器可独立装于气路，或与进气流量传感器、进气压力传感器组成为一体；可以在节气门前或节气门后。2.1.5发动机转速和曲轴位置传感器：作用：产生发动机曲轴转速信号，决定基本喷油量和基本点火提前角；产生曲轴基准位置信号（一缸上止点信号），计算曲轴转角；产生发动机曲轴转角信号，判定曲轴（或活塞）位置安装：曲轴、凸轮轴、分电器2.1.6凸轮轴位置传感器：作用：判定凸轮轴位置（一缸压缩上止点位置）安装：分电器、凸轮轴2.1.7冷却液温度传感器：作用：检测进气温度安装：冷却液温度传感器装于缸体、缸盖的水套或节温器。2.1.8爆震传感器：作用：检测发动机是否爆震安装：缸体、火花塞2.1.9氧传感器OxygenSensor（O2S）：作用：检测排气中氧安装：排气管2.2ECUECU（ElectronicControlUnit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,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组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。2.3执行器燃油泵、喷油器、点火线圈或点火控制器、怠速阀、EGR阀、EVAP阀等。2.3.1燃油泵作用:泵油，建立油压。安装：内置油箱2.3.2喷油器作用：将燃油以一定压力喷出并雾化。安装：进气歧管上和进气道附近的缸盖。2.3.3怠速阀（ISCV、ISC、IAC阀）作用：控制怠速进气量安装：节气门并排的气道上2.3.4点火器、点火线圈点火线圈：高压线点火器：连点火线圈的模块，或与点火线圈一体2.3.5废气循环阀（EGR阀）作用：控制废气循环量，降低排放中的氮气。安装：排气和节气门后方进气之间的管道上。2.3.6油箱蒸汽回收电磁阀（EVAP阀）作用：控制油箱蒸汽回收量，降低油箱蒸汽的排放。安装：炭罐和节气门后方进气之间的管道上。第3章别克君威加速系统的工作原理3.1空气供给系统空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。空气供给系统主要分为L型和D型的电控燃油喷射系统。L型电控燃油喷射系统的发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计（L型）、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。在D型电控燃油喷射系统中，空气经空气滤清器过滤后，用进气管绝对压力传感器测量进气管内的绝对压力，然后空气通过节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。3.2.燃油供给系统燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油,喷油器则根据ECU指令喷油。电动燃油泵将汽油从油箱内吸出，经燃油滤清器过滤后送入输油管,燃油泵供给的多于汽油经压力调节器和底压回油管流回油箱,输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输油管内的燃油压力,以保证喷油器的喷油压差保持恒定。3.3.点火系统点火系统的基本功用是产生电火花，点燃气缸内的混合气。点火系统的性能对发动机工作有十分重要的影响，为此要求点火系统必须在发动机各种工况和使用条件下，都能及时、可靠地点火。汽油机最佳点火时间应保证在缸内最高压力点出现在压缩上止点后10～15度,此时发动机的性能最好。点火可靠是要求产生的电火花有足够的能量,以保证能点燃气缸内的混合气。3.4发动机ECU控制系统在电控燃油喷射系统中,喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容。ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间(喷油量),再根据其他传感器对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油或断油。第4章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的故障之一，产生这一故障有多方面的原因，既有发动机燃料供给系统、点火系统等方面的原因，又有发动机电子控制系统故障，还可能是废气涡轮增压系统的故障所致，因此加速不良是发动机故障诊断的难点之一。在进行故障诊断时，首先要能够基于原理，全面分析可能导致故障的原因，根据故障状态下混合气特征值的变化规律，按照诊断操作由简到繁的顺序，设计出故障诊断流程，既能将所有可能的故障原因都包含在流程中，又能够以最小的人力物力消耗和最快的速度查找出故障点。汽车加速不良的故障现象是快速踩下油门踏板时发动机转速上升迟缓，有迟滞现象，有时发动机伴有轻微抖动。第5章别克君威发动机故障检测与排除5.1故障原因分析导致发动机加速不良的原因需分两种情况考虑，一是发动机持久性动力不足，二是在加速过程中短时间内动力不足，这两种情况的故障原因截然不同。5.1.1持久性动力不足持久性动力不足的原因可能有以下四方面：1.进入气缸的混合气总量不足；2.混合气浓度达不到要求；3.点火不良，混合气不能被可靠点燃；4.发动机气缸内部密封不严，缸内压力过低，混合气不能被点燃或点燃后缸内压力不足，使发动机作功无力。从解决这四方面问题入手，基于发动机的工作原理，找出导致每一方面问题的诸多原因，见表1。⑴混合气总量不足导致这一问题的原因有以下三个：①进气受阻。由于节气门机械故障不能全开，或者空气滤清器脏污堵塞导致进气不畅。②排气受阻。由于三元催化转换器积碳、污物沉积而堵塞，发动机排气一侧背压过大，使得进气一侧吸力不足，发动机进气量受到影响。③配气正时失准。在维修操作时，配气正时机构的正时记号没有对准，或者可变配气正时装置出现故障，使进、排气门开闭时刻偏离了设计要求，导致发动机进、排气不充分。⑵混合气浓度不符合要求在混合气总量满足要求的情况下，如果混合气浓度不达标也会导致发动机动力不足，其原因可能有以下几方面：①供油系统故障。由于燃油泵输出压力不足、燃油滤清器堵塞、油压调节器回油量过大等原因导致油压过低，或者由于喷油器堵塞导致喷油不畅都会引起喷油量不足，从而使混合气过稀。喷油器雾化不良导致燃油不能充分挥发，虽然喷油量没有减少，但有效蒸发量减少，同样也会导致混合气过稀。②电控系统故障。如果负荷传感器（即空气流量计、进气压力传感器、节气门位置传感器）信号失准，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小，使混合气过稀。③废气再循环系统故障。废气再循环系统故障可能导致再循环阀开度过大，进入气缸的废气量增加，使混合气被废气过度稀释。⑶点火不良：即使燃料供给系统给发动机提供的混合气数量和浓度都满足要求，点火系统工作不良仍然会导致发动机动力不足。点火不良有以下两方面原因：①气缸缺火或火弱：由于火花塞积碳、烧蚀，或者点火线圈、高压线老化等原因，使个别气缸点火过弱甚至缺火，导致发动机动力不足，这类问题通过常规的断缸检验方法即可以判断出来。②点火正时不当：在故障诊断仪的发动机数据流显示功能中，对各缸点火提前角都有显示。热车怠速运转时的点火提前角为10°～15°，加速时点火提前角应增大到20°～30°，当爆震传感器出现故障时点火系统进入开环控制。从图1的发动机不同工况下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）③点火提前角过小：导致缸内高压来的比较晚，即活塞越过上止点后向下运动较大距离，气缸内才出现最高压力，此时混合气燃烧作功的效果差，表现为发动机动力不足。④气缸压力不足：这一问题涉及到与燃烧室密封相关的三个部位，即：气门脏污或变形导致气门关不严、气缸垫泄漏以及活塞环老化导致燃烧室内混合气窜入曲轴箱。5.1.2加速过程中短时间内动力不足造成这一问题的原因有以下三个方面：1.短时间内混合气过稀：①进气门背后海绵状沉积物对汽油的吸附作用车辆在长期使用后，进气门背后会沉积大量汽油中不易挥发的高馏分物质，这些物质以海绵状形态附着在进气门的背后，而喷油器喷射出的汽油恰好喷射在这一位置，在短时间内喷出的汽油被海绵体吸附未能进入气缸，导致混合气过稀。②节气门位置传感器故障：电子控制单元根据节气门开度增大的速率来判断驾驶员踩下节气门的速度，如果是急加速，电子控制单元将给发动机提供过量空气系数为0.8的浓混合气，以满足急加速时对发动机功率的要求，当节气门位置传感器信号失准时，发动机得不到所需的浓混合气，这将给车辆的加速性能带来很大影响。2.点火系统短时间内工作不良：这包括点火强度和点火提前角两个方面的问题：①点火强度：由于点火线圈的老化，转速升高后一次绕组通电时间缩短，点火线圈积蓄能量不足，导致点火强度变弱。②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。转速升高时，最佳点火提前角增大；当发动机出现爆震时，应推迟点火，即最佳点火提前角减小。当转速传感器灵敏度下降，其信号频率低于发动机实际转速时，电子控制单元将不能对发动机转速作出正确的判断，未及时增大点火提前角，此时缸内最高压力将在活塞越过上止点后下行一段距离才出现，由于此时缸内体积过大使混合气的作功效果受到影响。另外，如果爆震传感器的屏蔽端子搭铁接触不良，将使外部干扰信号输入电子控制单元，电子控制单元会误以为发动机发生了爆震而推迟点火，也会使发动机功率下降。3.废气涡轮增压系统在加速时未能充分发挥作用：涡轮增压系统的设计原则是，在发动机小负荷时增压涡轮即可达到足够的转速，对发动机进气系统能产生足够的增压效果，这样，在发动机大负荷时，多余的废气必须通过打开的旁通阀排出而不经过增压器，以防止增压涡轮转速过高。如果控制系统出现故障，该旁通阀将在小负荷时也打开，导致进气系统得不到增压，汽车的加速能力受到影响。5.2诊断流程设计根据上述故障原因，遵循诊断操作由简到繁的原则，设计故障诊断流程如图2所示。首先区分是发动机持久性动力不足还是在加速过程中短时间内的动力不足。设计诊断步骤的原则是，尽可能采用先进的检测设备，通过故障码和数据流进行分析，其中故障码可以较明确地指出故障部位，但在传感器输出信号没有达到系统设定的不合理界限时不会产生故障码，因此需结合数据流中的相关参数进行分析。需要进行拆装检查的步骤要尽可能放在流程的最后，这样可以尽量减少工作量，在安排拆装步骤时应遵循由简到繁的原则，对发动机各部位进行检查。第6章维修案例故障现象：别克君威3.0L/V6，发动机启动后怠速运转较平稳，但消声器声响沉重；急加速时，发动机沉闷无力，且排气管有“放炮”现象。发动机故障指示灯点亮。故障诊断：根据上述故障现象，故障指示灯点亮，说明有故障码。由于没有专用TECH2诊断仪，无法读取故障码。根据急加速时发动机沉闷无力，排气管有“放炮”现象，说明加速不良。导致发动机加速不良的传感器有进气温度传感器(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)、进气歧管绝对压力传感器(MAP)等。分别对它们进行信号输出检测，发现空气流量计无信号输出。此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，通电将铂丝加热，使热线比流至热线周围的空气高出一定的温度。当空气流经热线周围时，会使铂丝温度下降，这就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。将电流的变化转变成电信号输入电脑，电脑就根据此信号及时改变喷油量。接线如图1所示:该空气流量计输出的是频率信号，可以用电压表测量电压情况。1．检测电源电压：关闭点火开关，拔下空气流量传感器的3心插头。打开点火开关，用数字万用表电压挡测量3心插头的C端子与车体搭铁之间的电压值(标准为12V电源电压)及A端子与车体搭铁之间的电压值(标准为5V电压)。测量结果：A端子与车体搭铁无5V电压。检测线束导通性：用万用表测得A端子与PCM上C1插头的69号端子之间的电阻值为无穷大，说明空气流量传感器信号导线断路。接好后，启动发动机，用KES-200示波器测量空气流量传感器输出信号波形，波形正常，但发动机故障仍未消失。会不会是燃油供给系统有问题呢？于是对系统压力进行测试，油压表连接如图2所示。油压表连好后反复接通点火开关，因为每次接通点火开关后，燃油泵运转大约2S，反复开关后，以使燃油压力得以提高，这时测得油压大约是300kPa，符合原厂284～325kPa的要求。因此进行下一步启动后油压测试。启动发动机，使发动机在正常工作条件下怠速运转，此时从油压表读取的压力值比着车之前约低40kPa，符合应低于21～69kPa的要求，证明油压调节器良好。加大油门开度，使发动机高速运转，测得燃油压力约260kPa，由此可以证明，此发动机供油系统在无负荷情况下正常。油压系统正常，会不会是进气系统漏气呢？拔下油压调节器真空管并接一个真空表，启动发动机进行检测，怠速时检测到真空度在49～50kPa之间轻微摆动，可见真空度偏小(正常值应在57～70kPa之间)。进一步检查进气系统各部分均未发现有泄漏的部位，是什么原因导致进气歧管真空度不正常呢？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迟，真空表指针将在46.6～67kPa之间轻微摆动。结合上述检测结果分析，造成该发动机进气歧管真空度下降的原因可能是点火过迟。但此发动机采用的是无分电器直接点火系统，点火正时是不可调整的。点火模式采用IC控制及旁路控制两种模式。会不会是动力系统控制模块PCM未控制点火提前角呢？启动发动机，用数字万用表检测IC控制54号端子无信号输出，再检测旁路控制53号端子无5V电压，最后检测3X参照高8号端子同样无信号电压。于时，关闭点火开关，拔下点火控制模块6孔插头，启动发动机用数字万用表直流电压挡检测IC控制模块的3X参照高插座有约2.6V电压输出。由此可见，故障出在动力系统模块未收到3X参照信号，仔细观察3X参照信号插孔较宽，导致接触不良。将插孔压小后插上6孔插头，再启动发动机检测，怠速时C1的54号端子有1.4V左右电压输出，53号端子有约4.5V电压输出，观察排气管噪声变小，急加速时发动机转速上升快且无放炮现象，再检测进气歧管真空度，怠速时为62kPa左右，属正常。至此故障排除。故障分析:根据别克点火系统结构及工作原理可知，在发动机初始启动时，动力系统控制模块(PCM)收到第二个3X脉冲时，将向旁路电路提供5V电压指令，点火控制模块将点火提前角由固定10°变成由PCM控制。PCM通过下列输入信息计算点火提前角和点火闭合角：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、驻车及空挡位置(自动变速器挡位PRNDL输入)、车速、PCM和点火系统供电电压。切换到点火控制模式后，将始终保持此模式，并且点火正时和点火闭合时间完全由PCM控制。如果动力控制模块PCM未向点火控制模块发送5V旁路电压或点火控制模块未收到5V电压，则点火模式由点火控制模式转换为旁路模式，而在旁路模式下，点火系统独立运行，不受PCM控制。点火提前角会固定在上止点前10°。因此分析造成此发动机加速不良，排气管放炮的原因，是由于动力控制模块未收到点火控制模块发送的3X参考脉冲信号，所以动力控制模块未向旁路提供5V电压且无点火控制脉冲信号输出，导致