电控发动机动力不足的原因分析及诊断论文.doc

电控发动机动力不足的原因分析及诊断目录摘要1引言2第一章 电控发动机的简述和动力不足的一般原因31.1电控发动机的简述31.2电控发动机动力不足的一般原因3第二章 机械故障分析52.1配气机构故障52.2发动机装配不良7第三章 电控故障分析83.1点火系统故障83.2燃油供给系统故障93.3节气门位置传感器故障103.4空气流量传感器故障103.5进气压力传感器故障113.6冷却液温度传感器故障113.7曲轴位置传感器故障113.8凸轮轴位置传感器故障113.9线束故障12第四章 故障排除方法134.1故障排除的一般步骤134.2故障诊断、排除的相关要点13结论15致谢16参考文献17摘要 汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化高新技术的产物,尤其是发动机的电子控制系统,它设置有电控单元、多个传感器和执行器。控制系统工作时,各种信号相互交叉渗透,控制进气、喷油和点火。一旦发生故障，症状的界限模糊。而且只是局部发生故障，其他部分仍完好的可能性极高。控制单元一般都是一个整体，为排除局部故障而整体更换总成，经济上不合算。动力不足是常见的故障，我们必须全面深刻地了解电子控制燃油喷射发动机的结构组成和工作原理，运用科学的分析方法和诊断技巧，找到故障原因并制定出切实可行而又经济的维修方案，通过采取一些具体的维修措施，去修复这部分的功能作用，以达到解决动力不足的目的。解决动力不足可以提高汽车的动力性、经济性及排放性能。关键词 电控发动机 动力不足 故障原因 分析 诊断引言电控汽油喷射发动机是装有电控单元、传感器、执行器的智能控制发动机。它可以精确控制空燃比，使燃烧更充分，显著减少排气污染。同时，由于发动机工作稳定性得到加强从而降低了噪音。其传感器采集瞬息变化的空气进气量、发动机负荷、水温、进气温度等信号输入给电控单元，由电控单元计算出适时恰当的喷油脉宽和最佳点火提前角，并输出控制信号给喷油器和点火器，使得发动机在各工况下都可以得到最佳性能。 发动机动力不足是汽车的常见故障，发动机无负荷运转时基本正常，但带负荷运转时加速缓慢，上坡无力，加速踏板踩到底仍感到动力不足，提速缓慢，达不到最高转速。导致发动机动力不足的原因很多，涉及面也很广。随着汽车技术的不断提高，对汽车的性能要求越来越高，发动机动力不足故障的检测与诊断，是摆在汽车诊断和维修面前的一个重要课题。第一章 电控发动机的简述和动力不足的一般原因1.1电控发动机的简述电控发动机的电控系统主要是由电控单元(ECU）、传感器和执行器组成。电控单元(ECU）是发动机电子控制系统的核心。它完成发动机各种参数的采集和综合分析计算，并发出指令，决定整个电控系统的功能。传感器将发动机工况与环境的信息通过各种信号即时、真实的传递到ECU。换句话说，ECU所了解到的只是一个由诸多信号所构成的发动机。所以，传感器信息的准确性、再现性与即时性就直接决定控制的好坏。执行器是用来实现电控系统各种控制功能的。在控制过程中，执行器将ECU传来的控制信号转换成某种机械运动或电器的动作，从而引起发动机运行参数的改变，完成控制功能1。电控发动机工作原理：以发动机转速和负荷作为反映发动机实际工况的基本信号，参照由试验得出的发动机各工况相对应的喷油量和喷油正时脉谱图来确定基本的喷油量和喷油正时，然后根据各种因素(如水温、油温、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量、喷油正时和点火正时，然后通过执行器进行控制输出。电控发动机电控系统待测量参数：识别气缸的凸轮轴位置、曲轴位置、发动机转速、进气歧管绝对压力、空气质量流量、冷却液温度、进气温度、节气门位置、爆燃信号、排气氧含量、车速等。电控发动机的优点：提供更大的控制自由度。电控燃油喷射系统可按照运行工况的不同，对喷油参数(如喷油量、喷油正时、喷油压力、喷油速率等）进行最优的综合控制。控制功能齐全。控制精度高，动态响应快。采用电磁阀控制喷油量很精确，喷油正时的控制精度也极高。可以提高发动机的动力性、经济性及排放性能。提供故障自诊断功能，使可靠性得以提高2。1.2电控发动机动力不足的一般原因发动机动力不足的原因有很多，基本可以分为机械故障和电控故障。 机械故障包括配气机构故障、发动机装配不良。 电控故障包括点火系统故障、燃油供给系统故障、节气门位置传感器故障、空气流量传感器故障、进气压力传感器故障、冷却液温度传感器故障、曲轴位置传感器故障、凸轮轴位置传感器故障、线束故障3。第二章 机械故障分析2.1配气机构故障在发动机加载时，进气歧管真空度明显偏低。如进气管泄漏，使部分空气未经传感器侦测而进入进气管，导致混合气过稀，引起发动机动力不足。节气门和进气道积垢过多，如图2-1所示。电控发动机动力的控制基本上以控制节气门开度为主。若节气门和进气道积垢过多，使节气门在同样开度的情况下，进入进气管的空气减少。使发动机负荷太低，负荷运转时加速缓慢，低于正常的转速范围而导致动力不足。图2-1 节气门(有积碳）如果空气滤清器堵塞，也会造成进气不顺畅，进气量减少，导致发动机功率下降，动力不足4。配气相位异常。发动机的进气门、排气门根据发动机的工作循环打开及关闭的时刻所对应的曲轴转角称之为配气相位角，也叫配气相位。 配气相位是否准确对发动机的动力性、经济性、环保性有很大的影响。如果配气相位异常，会导致进气不充分、排气不顺畅，将影响混合气的形成品质，造成燃烧不完全，使发动机的动力性下降，燃料消耗量增加，排放污染物中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物将大大增加。配气相位原理如图2-2所示。图2-2 配气相位原理图* z废气再循环阀不能关闭或不能正常工作。废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氮氧化物(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应生成氮氧化物，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。废气再循环(EGR)控制方式，发动机ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、进气量、排气温度等控制电磁阀适时地打开，进气管真空度经电磁阀进入EGR阀真空膜室，膜片拉杆将EGR阀门打开，排气中的少部分废气经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度，因NOX是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOX的生成，从而降低了废气中的NOX的含量。但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的变化而不同，以达到废气中的NOX最低。如果EGR工作不正常，使进入的废气量过多，造成混合气燃烧异常，致使发动机动力不足。EGR工作原理如图2-3所示5。图2-3 EGR工作原理2.2发动机装配不良+发动机装配不良会造成发动机自身的机械损失过大。机件配合过紧或者过松都会影响发动力功率。如活塞与气缸配合间隙不良、曲轴箱机油过稠、进气门积炭、气缸漏气等，都会导致发动机动力不足。第三章 电控故障分析3.1点火系统故障高压火花过弱或点火不正时。包括中央高压线跳火过弱、高压分线火花过弱、点火线圈或点火器工作不良、点火提前角过大、点火提前角过小等。点火线圈或点火模块本身发生故障，或其线路发生故障，会使电火花过弱或者是不点火，造成燃烧室内不着火或混合气燃烧不良，致使发动机不起动或动力不足。点火线圈工作原理如图3-1所示。图3-1 点火线圈工作原理其次就是火花塞或高压线的问题。若火花塞型号不正确、间隙不正确、烧蚀或损坏、电极有积碳；高压线电阻过大、外皮漏电，都会造成发动机动力不足现象。火花塞（有积碳）如图3-2所示。图3-2 火花塞(有积碳) 点火提前角是从点火时刻起到活塞到达压缩上止点过程中曲轴所转过的角度。若点火提前角过大，易于发生不正常燃烧-爆燃。若点火提前角过小，混合气的燃烧将在逐渐增大的容积内进行，因而燃烧最高压力降低，而且补燃增加，热损失增大，造成发动机功率下降，油耗增加，并使发动机过热。 $ U8 A- k* w. b 气缸压力不足也会使发动机起动困难，工作无力，燃油消耗增加6。3.2燃油供给系统故障1.喷油器有故障，包括喷油器的堵塞、滴漏，这样会使实际喷油量减少。还有喷出的燃油成线状，使燃油雾化不好，甚至成水滴状。喷油器的针阀的磨损，会使实际的喷油量过大，电脑不能完全进行修正，使正确的空燃比得不到有效控制，致使发动机工作不正常。喷油器如图3-3所示。图3-3 喷油器构造2.燃油压力不正确。如果燃油压力过低就会使实际的喷油量减少，导致燃油雾化不良，严重时会造成喷不出油或成水滴状。如果燃油压力过高，实际的喷油量过多，燃油雾化不良，混合气过浓，燃烧不完全，气缸积炭，油耗增加，排气管冒黑烟并有放炮声，导致发动机动力不足。3.3节气门位置传感器故障% A% T8 g0 D- RQ0 O4 k节气门位置传感器又称为节气门开度传感器或节气门开关。实质上是一只可变电阻器，安装于节气门体上。外形及内部结构如图3-4所示。 电阻器的转轴与节气门联动，它有两个触点：全开触点(PSW)和怠速触点(IDL)。当节气门处于怠速位置时，怠速触点闭合，向ECU输出怠速信号；当节气门处于其它位置时，怠速触点张开，输出相对于节气门不同转角的电压信号，ECU便根据加速踏板的位置(发动机的负荷)向喷油器发出喷油的指令。如果节气门有脏污，灵敏度下降、反应迟钝等,会造成混合气过浓或者过稀，导致燃烧不正常，动力不足。+ N， t： S2 i图3-4 节气门位置传感器3.4空气流量传感器故障空气流量传感器，也称空气流量计，是电控发动机的重要传感器之一。它是测定吸入发动机的空气流量的传感器，将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元(ECU)，作为决定喷油的基本信号之一。电控发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU控制喷油量的主要依据之一。若空气流量传感器或线路出现故障，造成检测的数据不准或空气流量计热线上有积垢，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常，动力不足。空气流量传感器如图3-5所示。1-控制回路；2-通往节气门体；3-热膜；4-气流温度传感器；5金属网图3-5 空气流量传感器3.5进气压力传感器故障- r Gw! a* c: 3 x3 v& |) g, k 进气压力传感器检测的是节气门后方的进气歧管的绝对压力变化。它根据发动机转速和负荷的大小检测出进气歧管内的绝对压力变化，然后转换成信号电压送至ECU，ECU依据此信号电压的大小，作为控制基本喷油量的依据。如果进气歧管压力传感器有故障，不能正确输出信号，ECU按预先设置的信号，使发动机维持运转，但预先设置的信号不能随真空度的变化进行调节，导致发动机动力性能变差7。3.6冷却液温度传感器故障- r Gw! a* c: 3 x3 v& |) g, k冷却液温度传感器有故障。如不能正确反映冷却液的温度，提供错误信号，使电控单元控制喷油器的喷油量不正常，导致发动机动力不足。3.7曲轴位置传感器故障R4 O0 & x# A7 C 曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。若不能正确传递信号，会造成发动机点火不正时，导致发动机动力不足。3.8凸轮轴位置传感器故障凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号，并输入ECU，以便ECU识别气缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。 如果凸轮轴位置传感器有故障，不能正确传递压缩上止点信号，造成发动机点火不正时，功率下降，动力不足。3.9线束故障; V6 r6 D, l0 q- M* E% O线束是电路中连接各电器设备的接线部件，由绝缘护套、接线端子、导线及绝缘包扎材料等组成。线束示意图如图3-6所示。图3-6 线束示意图汽车线路常见的故障有：插接件接触不良、导线之间的短路、断路、连接错误、搭铁不良等。检测中如果出现上述故障时，应及时修理或更换，更换时必须用相同型号、相同规格的线束总成。线路问题会使ECU工作不良，控制油、气的线路不正常，导致发动机缺火或者不点火，动力不足。过松第四章 故障排除方法4.1故障排除的一般步骤故障排除的一般步骤如图4-18。图4-1 故障排除的一般步骤4.2故障诊断、排除的相关要点1.确认故障是否由发动机动力不足引起的 在平坦公路上把汽车车速提起来，然后突然收回加速踏板并立即将变速手柄推入空档。如果汽车借惯性滑行距离较长，证明汽车传动及行驶部分无“罢劲”故障；如果滑行车速降速明显，则为汽车行驶“罢劲”。汽车上坡时按常规换档后，应注意发动机转速是否与车速匹配。若车速降速明显，而发动机的转速很高，则说明传动系打滑。对带有牵引力控制系统的车辆来说，则应关闭牵引力控制系统再试车一次。如果关闭牵引力控制系统后，汽车动力充足的话，故障就出在牵引力控制系统而非发动机。大负荷时感觉发动机无力，在已知自动变速器没故障时也可做一下失速试验，看失速转速是否过低9。2. 故障诊断的基本原则 先外后内； 先简后繁； 先熟后生； 代码优先； 先思后行； 先备后用。3. 故障诊断的基本方法按诊断故障所采用的手段，可分为：直观诊断、利用自诊断系统诊断、简单仪表诊断、专用诊断仪器诊断和故障征兆模拟试验法等。 直观诊断就是通过人的感觉器官进行诊断。直观诊断的主要内容有：望、闻、问、切。利用故障自诊断系统调取发动机电控系统的有关故障代码，然后根据故障代码表的故障提示，找出故障所在的方法。利用简单仪表诊断，就是利用以万用表和示波器为主的通用仪表，对电控发动机故障进行诊断的方法。利用专用诊断仪器诊断，专用仪器检测的数据更加准确和全面。故障征兆模拟试验法，故障征兆要验证，而且故障部位或零件也必须找出。通常采用的方法有：振动法；加热法；水淋法；电器全接通法；道路试验法。4. 故障诊断的注意事项不可用试灯等方法对电控系统的传感器部分和电子控制单元进行检查；除了某些车辆的测试程序中有特殊说明外，一般不能用指针式万用表检查电控系统部分的电阻，而应该用高阻抗的数字式万用表(10M以上)或是电控系统专用检测仪表；在装有电子控制系统的汽车上，坚决禁止用搭铁试火或拆线刮火的方法对电路进行检查10。结论电控发动机的故障是很复杂的，在诊断故障时需要掌握系统的检修步骤和方法。在对电控发动机进行故障诊断时，首先需要系统全面地掌握电子控制系统的结构、原理和线路连接方式，明确电控系统中各部分可能产生的故障以及对整个系统的影响；运用科学的故障诊断方法对系统故障现象进行综合分析、判断，确定故障的性质和可能产生此类故障的原因；制定合理的诊断程序进行深入诊断和检查。总之，在发动机动力不足的故障诊断中，应对发动机动力不足的原因要有清楚的认识，并针对其故障现象来对症下药，综合从驾驶员、仪器设备等得到的信息、数据，进行综合分析，