电控发动机数据流分析及故障诊断.doc

南京工程学院 车辆工程系 本科毕业设计（论文）题 目：电控发动机数据流分析及故障诊断 专 业：机械设计制造及其自动化（汽车技术）班 级： K汽车061 学 号： 240060330 学生姓名： 陶 超 指导教师： 赵建华高级工程师 起迄日期： 2010.32010.6 设计地点： 车辆工程实验中心 Graduation Design (Thesis)Electronic Control Engine data flow analysis and fault diagnosisByTao ChaoSupervised byZhao Jian hua Senior Engineer Department of Vehicle EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune, 2010摘 要近年来随着电控技术水平的不断提高，现代轿车中在对装有电控燃油喷射发动机的汽车进行维修时，使用故障诊断仪对发动机电控单元（ECU）进行检测，除了用ECU存储的故障代码进行检修外，还需要用更科学的数据流来分析故障，因为故障代码仅仅是ECU认可的一个是或否的界定结论，不一定是汽车真正的故障部位，并且有很多故障是不被ECU所记录的，也就不会有故障代码输出。遇到这种情况时，最为可行的办法就是使用故障诊断仪进行数据流的检测，研究发动机电控系统静态或动态数据状况，从而定量地找出故障真正原因所在。数据流分析是诊断汽车电子控制系统故障的重要方法之一，它是运用各种测试手段对控制系统的各类相关数据参数进行综合分析的过程。在汽车电脑中数据流的记忆功能，真实的反映了传感器和执行器的工作电压和状态，为诊断故障提供了依据。数据流作为汽车电脑的输入输出数据，使维修人员随时可以了解汽车的工作状况，及时诊断汽车的故障。本文深入探析了汽车电控系统故障诊断技术的发展历程、发展趋势以及工作原理；简单介绍了金德k81多功能故障诊断仪的各项功能及使用方法；并以捷达王电喷发动机为例，重点分析了其各组数据流的含义，且用数据流分析的方法，针对电控系统的一些常见故障作了诊断和排除。关键词：电控技术；汽车故障诊断；金德K81；数据流ABSTRACTThe level of electronic control technology in recent years with the continuous improvement of modern cars in the right engine with electronically controlled fuel injection vehicle maintenance, the use of fault diagnostic on the engine electronic control unit (ECU) were detected, addition to using ECU store Fault code overhaul, the need to use more scientific data flow fault because the fault code to analyze only the ECU recognized definition of a yes or no conclusion, not necessarily the real fault auto parts, and there are many failures are not ECU recorded, there would be no trouble code output, in which case, the most feasible way is to use fault diagnostic apparatus for data flow testing, engine control system of static or dynamic data, condition, leading to a quantitative Failure to identify the real reason.Data flow analysis is to diagnose automotive electronic control system failure is one important way, it is the use of various test methods on various data control system parameters of the process of comprehensive analysis. Data flow in automotive computer memory, a true reflection of the sensor and the actuator voltage and the state, provided the basis for the diagnosis of faults. Data stream as a car computer input and output data so that maintenance personnel can readily understand the working conditions of vehicles and to diagnose car trouble. This in-depth analysis of the automotive electronic control system fault diagnosis technology development process, development trends, and works; a brief introduction Kinder k81 fault diagnostic function of the function and use; and to Jetty EFI engine, for example, analyzed the meaning of each set of data flow and data flow analysis method used for some of the common electronic control system fault diagnosis and were excluded.Keywords: Electronic control technology; Automotive fault diagnosis; Kinder K81; Data flow目 录第一章 汽车故障诊断技术概述11.1 汽车电控技术的发展过程11.2 汽车电子技术的应用11.3 汽车故障诊断技术简述31.4 汽车故障检测诊断仪介绍7第二章 捷达王电喷发动机122.1 电喷发动机的系统构成与功能特性123.2 电喷发动机电控系统的工作原理及工作特点162.3 电控系统各组数据流的含义、标准范围及特点18第三章 金德k81故障诊断仪概述253.1 金德k81故障诊断仪组成 253.2 K81故障诊断仪检测功能263.3 K81故障诊断仪操作使用步骤27第四章 K81故障诊断仪和捷达王轿车联机测试294.1 故障诊断仪的联机294.2 对所测数据进行分析 36第五章 发动机数据流的检测与诊断405.1 数据流分析在故障诊断中的重要作用405.2 故障诊断举例41第六章 结论456.1 论文总结456.2 感想45致 谢47参 考 文 献48附录A：英文资料49附录B：英文资料翻译56附件：毕业论文光盘资料第一章 汽车故障诊断技术概述1.1 汽车电控技术的发展过程汽车电子技术是汽车技术与电子技术相结合的产物，汽车电子化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命。在现代汽车上，电子技术的应用越来越来越广泛，汽车已经由单纯的机械产品发展为高级的机电一体化产品，成为所谓的“电子汽车”。20世纪50年代，电子管收音机和晶体管收音机相继在汽车上安装，这是电子技术在汽车上应用的开始。60年代，汽车上应用了硅整流交流发电机、晶体管调节器和晶体管点火装置。70年代以后，为了解决汽车安全、污染和节能三大问题，电子技术得到了更广泛的应用。特别是微机在汽车上的应用，给汽车工业带来了划时代的变革。随着汽车工业和电子工业的不断发展，20世纪90年代，汽车电子技术进入其发展的第三阶段，超微型磁体、超高效电机及集成电路的微型化，为集中控制汽车提供了基础（例如制动、转向和悬架的集中控制）。同时，智能化集成传感器和智能执行机构也已付诸实用，数字式信号处理方式也应用于声音识别、安全碰撞、适时诊断和导航系统等。目前汽车电子技术已经发展到第四代，既包括电子技术（含微机技术）、优化控制技术、传感器技术、网络技术、机电一体化等技术的综合系统，并且已经从科研阶段进入了商品生产的实用阶段。1.2 汽车电子技术的应用纵观近20年汽车技术电子化的发展过程，日益激烈的世界商业汽车市场的竞争，以及节油、排放和安全方面的严重挑战成为当代汽车技术革命巨大的推动力。同时，随着计算机技术越来越多地应用于汽车，因而便提供了处理各种事故和紧迫问题的十分有效的手段，各种车用电控系统应运而生，许多新技术、新设备也层出不穷。目前在汽车上已经使用的电子装置品种已发展到了几十种，它们由品种繁多的传感器、电子控制单元(ECU)、微处理器、存储器、输入/输出接口、执行机构、显示器和设计软件集合而成，完成了极为复杂的多元控制过程，以改进汽车技术性能来满足现行法规的要求。目前，国外汽车上应用较多、较为成熟的电子控制装置大致可分为四个方面:1.仪表通信 仪表通信类的应用主要有电子钟、电子油耗表、电子温度计、电子车速里程表、电子转速表、旅程计算器、燃料消耗计、电子定时、电子化图示仪表盘、电话及其通信装置、各种报警(灯丝切断，排气温度，水面，液面，未关门，未系安全带等)。 仪表通信类即将采用的新技术主要有大型电子化薄式仪表盘、多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航、屏幕显示街道图及交通阻塞状况图、多功能综合屏幕显示等。 2.发动机及传动系 发动机及传动系已经采用的技术主要有交流发电机的整流及集成调节器、电子点火(全晶体管式，集成式，无触点分电器式，一体化点火线圈式)、点火正时控制、废气再循环控制(氧传感器)、燃油喷射电子控制、电子控制化油器、柴油机最佳参数电子控制(喷射，进气，正时等)、发动机最佳参数电子控制(空燃比，点火，废气再循环，怠速，爆燃控制，喷射控制等)、车速自动控制、柴油机启动控制、增压器自动控制、变速器电子控制、离合器电子控制、却系电子控制、冷启动控制、换挡提示器、发动机停缸控制、车速感应的动力转向装置等。 发动机及传动系即将采用的新技术主要有发动机气缸电子控制、发动机和传动系综合控制、无级变速和自适应速度控制、热电变换、蓄电池容量余值显示、自动巡航系统、电子控制消声器、电子控制动力转向等。 3.安全方面安全方面已经采用的技术主要有电子防抱制动控制、驱动防滑控制装置、电子主动悬架控制、电子控制四轮转向系统、安全气囊自控装置、刮水器自动控制、速度控制(限速与恒速)、车窗自动控制、轮胎气压报警、防盗报警、防撞车间距报警、未系安全带报警、安全带自动锁紧控制、明暗灯光控制、冲撞记录仪 、前大灯控制、后视镜控制、电子门锁等。 安全方面即将采用的技术主要有路面状态显示、防碰撞自动控制、死角处障碍物报警、安全雷达、制动管路故障应急制动、睡眠检测报警、司机突病时自控、电子操纵紧急制动、酒醉检测安全自控、后视摄像及屏幕显示、声音合成报警系统、故障预警提示系统、倒车测距系统等。 4.舒适性方面 舒适性方面已经采用的技术主要有空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。汽油发动机电控燃油喷射（EFI）系统对发动机混合气的配制与化油器不一样，它以直接或间接测出的空气量信号为基础，计算出发动机燃烧必需的汽油量，通过喷油阀的开启给发动机提供适量的燃油，控制精确的空燃比。汽油发动机电控燃油喷射系统，经历了半个世纪的不断完善和发展，已经广泛应用于现代汽车发动机上。国外从20世纪70年代开始，就在汽车上大量采用汽油发动机电控燃油喷射系统。上世纪90年代初起，国外欧美先进国家新生产的汽油发动机轿车，几乎全部采用汽油发动机电控燃油喷射系统；汽油发动机电控燃油喷射系统在我国使用历史不长，但发展非常迅速，从2000年7月1日开始，我国已对生产配装化油器的187种轿车和5座以下的微型车发出禁令，汽油发动机燃油喷射系统的使用已呈普及之势。电控技术对发动机性能的影响1）提高了发动机动力性在电控发动机上，电控燃油喷射系统的应用减小了进气阻力，提高了充气效率，从而使进入汽缸的空气得到了充分的利用，提高了发动机的动力性。2）提高了发动机经济性在各种运行工况和运行环境下，电控系统均能精确控制发动机工作所需的混合浓度，使燃烧更安全、燃油利用更充分，从而提高发动机的燃油经济性。3）降低了排放污染电控系统通过对发动机在各种运行工况和运行环境下的优化控制，提高了燃烧质量。同时各种排放控制系统在汽车上的应用，都使发动机的排放污染大大降低。4）改善了发动机的加速和减速性能在加速或减速的过度工况下，电子控制单元的高速处理功能，使控制系统能够迅速响应，使汽车加速或减速反应更灵敏。5）改善了发动机的启动性能在发动机启动和暖机过程中，发动机电控制系统能根据发动机的温度变化，对进气量和供油量进行精确控制，从而保证发动机顺利启动和平稳地经过暖机过程，可明显改善发动机的低温启动性能和热机运转性能。此外，电控系统对发动机各种运行工况的优化控制和电控系统的不断完善，使发动机的故障发生率大大减低，自我诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短了汽车应发动机故障而停驶的时间，具有良好的社会效益和经济效益。1.3 汽车故障诊断技术简述随着汽车工业的发展，汽车保有量迅猛增长，维修任务量也相应加大。另一方面，汽车结构日益复杂，现代汽车装有大量的先进的电子控制系统，因此，需要培养具有高级技术能力的专业维修人员，而以往那种单纯凭经验进行汽车维修已经不能满足现代汽车技术的要求。人们迫切需要提高系统的可靠性、可维修性和安全性，因而有必要建立一个监控系统来监控整个系统的运行状态，不断检测系统的变化和故障信息，进而采取必要的措施，防止事故的发生。因此，汽车故障诊断技术得到迅速发展，已成为科技研究的热点之一。汽车故障诊断技术是一门综合性的技术，它涉及多门学科，如现代控制理论、信号处理、模式识别、计算机工程、人工智能、电子技术、应用数学、数理统计以及相关的应用学科。1.3.1 汽车故障的原因汽车在使用过程中，随着行驶里程的增加，汽车技术状况逐渐变差，出现动力性能下降，汽车油耗变大，排放污染物增加，使用的可靠性降低，故障率上升等现象，严重时汽车将不能正常运行。分析和研究汽车的技术状况，及时检测和诊断影响汽车技术状况的原因，排除汽车故障，是提高汽车完好率，延长汽车使用寿命的重要措施。造成汽车故障的原因是多方面的，有的是因为设计或制造中的缺陷所致，有的是由于使用不当、维修不良引起的，但大部分是长期运行后正常磨损产生的。1.设计制造上的缺陷汽车在设计和制造上的缺陷，会给机件带来先天性的不良，以致使用不久就出现故障。如有的发动机与底盘匹配不合适，造成换挡耸车；有的发动机散热性能差，经常出现发动机过热；有的汽缸体内部有铸造气孔，造成发动机使用不久就出现故障；有的因曲轴材料缺陷，制造工艺不好，热处理工艺不良，出现早期的断裂和变形等；有的因发动机、传动轴动平衡不好，造成车身抖振。2.使用因素及维修不良1）汽车外部的使用条件复杂2）燃油、润滑使用不当3）驾驶操作及使用不当4）维护保养不当5）维修质量差3.零件失效汽车由上万个具有不同功能的零件组成，随着行驶里程的增加，汽车零件失效和由此引起的汽车技术状况变差是不可避免的。1.3.2 汽车故障的规律汽车故障的出现有其一定的规律，这种规律用故障率来表示。汽车的的故障率是指汽车发生故障的频率随行驶里程或行驶时间变化的规律。了解和掌握这一规律，对我们正确使用和维护车辆，准确及时、地判断和排除故障，优质高效地修理汽车都有重要作用。图1.1所示为汽车的故障率曲线，图中横坐标t代表时间（行驶里程），纵坐标代表故障率。曲线两端高、中间低平，呈现盆状，也称“浴盆曲线”。Oa早期故障期；ab随机故障期；bc耗损故障期图1.1 汽车故障率曲线为分析故障规律，我们将曲线分为三段，分别对应故障随时间变化的三个周期。（1）早期故障期（Qa）：新车或刚大修过的汽车使用初期，由于材料缺陷，零件加工刀纹及残留物，工艺过程引起的应力，装配与调整的质量不适应汽车使用条件等，使得这一时期故障率较高。随着走合期的结束及走合维护的完成，故障率迅速下降。（2）随机故障（ab）：是汽车的正常使用时期，故障率较低，不随时间而变化，曲线平坦，看不出变化规律，故障的出现是随机的。（3）耗损故障期（bc）：随时着行驶里程的延长，汽车零件失效增多，可靠性下降，故障率急剧上升，进入换件（定期更换损件）、大修或报废期。 1.3.3 汽车故障诊断、检测的目的1.汽车故障诊断的目的对汽车进行故障诊断目的是在不解体的情况下，对运行车辆的故障部位、故障原因进行检查、测量、分析和判断。故障被诊断出来后，通过调整或修理的方法排除，以确保车辆在良好的技术情况下运行。2.汽车检测的目的 汽车检测可分为安全环保检测和综合行检测两大类。对汽车实行定期和不定期安全运行和环境保护方面的检测，目的是在汽车不解体的情况下，建立安全和公害监控体系，确保车辆具有符合要求的外观容貌、良好的安全性能和符合规定的尾气排放物，在安全、高效和低污染下运行。对汽车实行定期和不稳定综合性能方面的检测，目的是在汽车不解体的情况下，对运行车辆确定其工作能力和技术状况，查明故障或隐患的部位和原因；对维修车辆实行质量监督，建立质量监控体系，确保车辆具有良好的安全性、可靠性、动力性、经济性和排放性。1.3.4 汽车故障诊断的基本原则汽车故障诊断的基本原则可概括为：搞清现象，结合原理，区别情况，周密分析，从简到繁，由表及里，诊断准确，少拆为益。具体如下：1.抓住引起故障现象的特征先全面搜集、了解故障的全部现象，弄清故障现象是使用中逐渐出现的，还是突然出现的，是保养后出现的，还是突然出现的，是保养后出现的还是大修后出现的，在什么情况、条件下现象明显。在允许条件下，改变汽车工作状况，了解现象的变化，从中抓住其故障现象的特征。2.分析造成故障原因的实质任一故障的发生总有一两个实质性的原因，必须经过分析确定后再查找，以免走弯路。发动机排气管排黑烟，实质是燃烧不完全，故应抓住油、气及其混合的关键。而要能准确抓住关键必须熟悉汽车结构、工作原理及正常工作所具备的条件。3.避免盲目性在诊断故障过程中，尽量避免，盲目的拆卸，否则将造成人力、材料和时间的浪费。同时更要注意防止因不正确的拆卸而造成的故障。1.3.5汽车故障诊断的方法汽车故障诊断有人工经验诊断法和现代仪器法。1.人工经验诊断法这种方法是诊断人员凭丰富的实践经验和一定的理论知识，在汽车不解体或局部解体情况下，借助简单工具，用眼看、耳听、手摸和鼻闻等手段，边检查、边试验、边分析，进而对汽车技术状况做出判断的一种方法。人工经验法又包括直观诊断法和经验诊断法。1)直观诊断法主要是靠维修人员的观察、感觉，应用简单的工具，将个别症状放大或暂时消除的方法来诊断和处理，此方法使用相当普遍。直观诊断法有问、看、听、嗅、摸和试等六种基本方法。2）经验诊断法修理人员有时对于一些常发生的故障采用经验诊断法。经验诊断法，包括隔除法、试探法和比较法三种基本方法。2.现代仪器诊断法这种方法是在人工经验诊断法的基础上发展起来的一种诊断方法。该方法可在汽车不解体的情况下，用专用仪器设备检测整车、总成和机构的参数、曲线或波形，为分析、判断汽车技术状况提供定量依据。采用微机控制的仪器设备能自动分析和判断的技术状况。现在仪器设备诊断方法的优点是检测速度快，准确性高，能定量分析及可实现快速诊断等，而现代仪器设备诊断法的缺点是投资大和对操作人员要求高等。使用现代仪器设备诊断法是汽车检测与诊断技术发展的必然趋势，现代汽车的诊断越来越依赖于仪器的诊断。1.3.6 汽车检测与诊断的参数汽车的检测与诊断是确定汽车技术状况的技术，不仅要求有完善的检测、分析、判断的手段和方法，而且在检测诊断汽车技术状况时，必须选择合适的诊断参数，确定合理的诊断参数标准和最佳诊断周期。诊断参数、诊断参数标准、最佳诊断周期是从事汽车检测诊断工作必须掌握的基础知识。1.诊断参数概述诊断参数，是表征汽车、汽车总成及机构技术状况的量。有些结构参数可以表征技术状况，但在不解体情况下，直接测量往往受到限制，如汽缸间隙、汽缸磨损量、曲轴和凸轮轴轴颈磨损量等，都无法再不解体情况下直接测量。因此，在检测诊断汽车技术状况时，需要采用一种与结构参数有关而又能表征技术状况的间接指标，该间接指标称为诊断参数。可以看出，诊断参数即与结构参数紧密相关，又能够反映汽车的技术状况，是一些可测得物理量的化学量。汽车诊断参数包括工作过程参数、伴随过程参数和几何尺寸参数。2.诊断参数的选择原则在汽车使用过程中，诊断参数的变化规律与汽车技术状况变化规律之间有一定的关系。能够表征汽车技术的参数有很多，为了保证诊断结果的可信度和准确性，在选择诊断参数时应遵循以下原则：灵敏性；稳定性；信息性；经济性。1.4 汽车故障检测诊断仪介绍随着我国经济建设的不断发展，装有计算机控制系统的新型汽车已越来越多的应用于人们的日常生活中，这使得汽车的动力性，经济性，安全性，可靠性等有了极大的提高。但同时也使得汽车的结构复杂多了，也使一般汽车维修诊断与排除汽车故障困难多了，而利用汽车电脑存储的信息，诊断与排除汽车故障的方法也应运而生。仪器诊断是在经验的基础上发展起来的现代检验方法，它是与车载故障自诊断系统配套使用的，从本质上看，它相当于自诊断系统的终端设备，起到人机交互的作用。该方法可在汽车不解体的情况下，用仪器或设备测试汽车性能和故障参数，曲线或波形，甚至能自动分析和判断汽车的技术状况。随着电喷发动机汽车的普及，汽车故障诊断仪已作为一种必备的维修工具被大多数行业人士所接受。1.4.1 诊断仪原理与功能 汽车故障诊断仪是和车载故障自诊断系统配套使用的，从本质上看，它相当于自诊断系统的终端设备，起到人机交互的作用。随着微机技术的发展，故障诊断仪能完成的功能愈来愈丰富，一般功能如下： 1）显示故障代码，同时显示发生故障的部位、检查的方法、检测的标准数据等，并打印上述信息； 2）清除故障代码； 3）汽车运行实时状态数据的显示，维修人员可对照标准数据，通过分析数据偏离标准数据的方向和大小找出故障的原因； 4）向ECU发出执行器强制动作的命令，以查看执行器是否工作正常； 5）存储汽车运行的状态数据和故障信息，向个人计算机或故障诊断专家系统输出。 故障诊断通讯接口OBD-II标准简介：早先的故障诊断仪都是由各个整车制造厂或仪器制造商各自开发的，诊断接口和通讯方式各不相同，不能互相通用。以诊断插座为例，福特车系有7针、25针，奔驰车系有圆形9针、38针、长方形16针等等。这种各自为政的局面不仅给维修工作带来了麻烦，而且也增加了维修成本和人员培训费用，反过来也影响了产品在全球范围的销售。 自1987年起，美国加州大气资源局（CARB）规定车载故障自诊断系统必须能够对汽车排气系部件进行监测。1994年CARB颁布了更为严格的废气排放控制法规，规定与排气相关的部件必须与被称为万能扫描工具的故障诊断仪进行通信。同时，美国环境厅（EPA）也采取相应措施在全美推广使用。在CARB图图1.2 诊断插座统一插座的要求下，美国汽车工程学会（SAE）进一步推进了与故障诊断仪相关的标准工作，形成了诊断仪接口的OBD-II标准。OBD-II是ON-BOARD DIAGNOSITICS的缩写，即第二代随车电脑诊断系统，它代表了目前大部分诊断仪的技术水平，可以说是一个实际的标准，因而得到了汽车制造商的支持。其主要特点有： 1)诊断插座统一为16针插座，并统一安装于驾驶室仪表板下方。诊断插座如图1.2所示。2)串行数据通信协议采用IS09141和SAE两个标准； 3)具有统一的5位故障代码。例如P1352，第一个英文字母代表被测控制器，如P代表发动机电脑控制器（Power），B代表车身电脑控制器（Bobby），C代表底盘电脑控制器（Chassis），第二个字代表制造厂，第三个字代表SAE定义的故障范围码，最后两个字代表原厂故障码； 4)具有用诊断仪直接读取并清除故障码的功能； 5)具有行车记录功能，能记录车辆行驶过程中的有关数据资料； 6)具有记忆并重新显示故障信息的功能。 1.4.2 诊断仪举例介绍目前国内及国外能够进行电控系统故障诊断的的仪器很多，市场上常见的诊断仪介绍如下：1.修车王SY2000修车王SY2000汽车故障电脑诊断仪（图1.3）是是三原科技（集团）公司生产的汽车故障诊断仪器设备，它是红旗轿车指定的专用检测仪。对于国产车系，它能检测的车型除了红旗等国产电喷车系之外，还能检测几乎所有进口欧洲、美洲和亚洲车系。修车王SY2000汽车故障电脑检测仪的主要功能有：电控系统解码和清码、提供即时故障维修资料、动态数据流测试、终端元件测试以及联机打印功能等。其中动态数据流测试还具有显示动态波形功能。还可以进行防盗解锁、钥匙匹配、发动机控制单元匹配、怠速调整及设置等操作。能快捷地检测电喷发动机、自动变速器、防抱死制动、安全气囊、自动空调、定速巡航、主动悬架及仪表板等系统，帮助维修人员迅速完成故障定位，进而排除故障。图1.3修车王SY20002.电眼睛X-431 X431超级电眼睛是深圳元征公司生产的新一代汽车诊断电脑，它是汽车电子应用技术和信息网络技术完美集成的产品。并且X-431率先采用“开放式汽车诊断平台”技术。该技术代表了当今世界汽车诊断技术的最高水平，同时也是汽车诊断技术的最终发展方向。它在具备读汽车故障码、读动态数据流和动作测试、显示传感器波形、控制电脑编码等功能的同时，还具备PDA的功能。图1.4是X-431仪器外形。 图1.4 电眼睛X-4313车博士A-2800 车博士A-2800汽车故障诊断检测综合分析仪是深圳车博士公司生产的产品，产品包括检测诊断、示波分析、发动机综合分析等功能，产品软件设计采用国际最新流行CAN-Bus技术，技术参数比照国际品牌，性能优越。图1.5是车博士A-2800仪器外形图。图1.5 车博士A-28004.金德K81金德K81是由深圳威宁达实业有限公司生产的一种集故障扫描和汽车专用示波器为一体的手持式多功能诊断仪（见图1.6所示）。这种故障诊断仪不但具有标准OBD和标准OBD通信协议，还具有大多数原厂通信协议及控制器局域网（CAN）的通信协议。它既能把车载电脑内存储故障以代码加故障释义的形式在屏幕上同步显示，又能清除ECU内存储的故障码，还能动态显示数据流项目，进行执行元件测试、新电脑的coding、电脑系统设定自学习和保养归零。并可以与电脑联机后对相关数据进行实时记录存储和数据流波形回放查询。K81的示波器分为：波形分析、仪表功能、记录仪。不但可以捕捉各种传感器执行器的动态波形还可实时显示初次级点火波形，K81示波器所独特具有的波形高速记录仪可以连续100屏记录信号波形，测试完成后可存储与回放，便于使用者准确捕捉瞬间偶发故障，再现故障出现时的信号状态。K81与电脑联机使用时可通过电脑平台对车辆进行测试，还可实现维修档案管理和汽车英汉词典的功能。新车型和资料的增加通过网络升级实现，用户可以直接从公司网站下载新的软件对K81升级。图1.6 金德K81第二章 捷达王电喷发动机捷达轿车是典型的A级普及型轿车，作为一汽大众汽车有限公司的主导产品，自1991年投放中国市场以来，捷达轿车以其优美的外形和优良、可靠的性能备受广大消费者欢迎。捷达王轿车装有著名的5气阀技术发动机，发动机型号为EA113，采用德国博世Motronic3.8.2多点顺序喷油及点火电控系统。本章将主要介绍捷达轿车的电喷发动机系统。2.1 电喷发动机的系统构成与功能特性捷达王和新捷达王轿车都采用EA113型发动机，该发动机是直列4缸20气门双顶置凸轮轴电控多点汽油喷射式发动机，发动机标识代码为AHP。捷达发动机电控喷射系统通常由空气供给系统、燃油供给系统、点火系统、电子控制和排气净化与排放控制系统等部分组成。一、空气供给系统空气供给系统的作用是为发动机可燃混合气的形成提供适量的空气。主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气歧管和怠速阀（ISC阀）等组成。汽车在行驶时，空气经滤清器过滤后，由节气门体控制、空气流量计计量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。在进气歧管内与喷油器喷出的汽油混合形成可燃混合气，吸入汽缸内燃烧。发动机怠速时，节气门关闭，空气流经旁通空气道及节气门体周围的环状缝隙进入汽缸，旁通空气道流通截面积的大小由ECU根据发动机的实际工况通过怠速阀控制。 在发动机冷却液温度底时，为加快起动后的暖机过程，发动机ECU控制怠速阀加大旁通气道的开度，使较多的空气量流经怠速阀后进入进气总管。随着发动机冷却液温度的升高，怠速阀逐渐使旁通气道的开度减小，流经旁通气道的空气量也随之逐渐减小，发动机转速逐渐降低至正常怠速。热线式空气流量计的结构组成及工作原理如下：（1）结构组成热线式空气流量计一般由测试管、帕热线、温度补偿电阻、电路板、金属防护网及壳体组成，如图2.1所示。一般还带有自洁电路：熄火后自动加热帕丝1000C维持1s，烧掉帕丝上的灰尘。（2）工作原理控制电路自动控制电桥平衡：当进气量越大，因进气的散热使帕热丝电阻减小，电桥平衡受到破坏。控制电路自动增大电流，增大帕热丝电阻使电桥重新恢复平衡。因电路中电流的增大，使精密电阻的电位增大。该电位与进气量成正比，作为进气量信号电压传输给发动机ECU。图2.1 热线式空气流量计二、燃油供给系统捷达电喷发动机燃油供给系统由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成。图2.2为燃油供给系统组成图。图2.2 电喷发动机燃油供给系统组件1.电动汽油泵电喷发动机的汽油泵是由电机驱动的，所以也称为电动汽油泵，是一个电机和油泵的集成体，安装在油箱内，捷达车电动汽油泵叶片式电动汽油泵（图2.3）。图2.3 叶片式电动汽油泵结构原理图2.燃油分配管燃油分配管，也被称作分配油管或共轨，其功用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。3.喷油器喷油器的功用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；电脉冲回落到零时，喷油器又因断电而关闭。电脉冲从升起到回落所持续的时间称为脉冲宽度。若电控单元输出的脉冲宽度短，则喷油持续时间短，喷油量少；若电控单元输出的脉冲宽度长，则喷油持续时间长，喷油量多。一般喷油器针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间在210ms范围内。4.油压调节器油压调节器的功用是使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。因为喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时间内，喷油压力越大，喷油量越 多，反之亦然。所以只有保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在各种负荷下都只惟一地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对喷油量的精确控制。图2.4为油压调节器结构图。图2.4 油压调节器三、点火系统控制在汽油发动机中，点火系统的任务是提供足够能量的电火花，适时的点燃燃烧室内的混合气。点火系统的性能，如点火正时和点火能量对汽油机的燃烧有很重要的影响，从而影响发动机的性能和排放。为使汽油机高效节能、动力强劲、排放低，要求点火可靠、正时优化。1.微机控制点火系的组成微机控制点火系主要由检测发动机运行状况的传感器，处理信号、发出执行指令的微处理机（ECU），响应微机发出指令的点火器，点火线圈等组成。微机控制点火系由于废除了真空、离心点火提前装置，点火提前角由微机控制，从而使发动机的各种工况下都能调整至最佳点火时刻，使发动机在动力性、经济性、加速性和排放等方面达到最优。通过爆震传感器，可将点火提前角调整到发动机刚好不至于产生爆震的范围。2.控制策略（1）启动时点火提前角的控制，在起动期间或发动机转速在规定转速（通常约为500r/min）以下时，由于进气歧管压力或进气流量信号不稳定，因此点火提前角设为固定值，通常将此值定为初始点火提前角。（2）怠速时点火提前角的控制，此时，微机根据发动机的转速、冷却液温度来控制点火提前角的大小。为了保证怠速稳定性，防止由于空燃比闭环控制造成转速波动，可在减速时增加点火提前角。（3）正常行驶时点火提前角的控制，当微机接收到节气门位置传感器的怠速触电打开的信号时，即进入正常行驶的点火提前角控制模式。其值是微机根据发动机转速和负荷信号（歧管绝对压力信号和空气流量计的进气流量信号）在存储器中查到这一工况下运行时的基本点火提前角。部分负荷时，要根据冷却液温度、进气温度和节气门位置等信号进行修正；满负荷时，要特别小心控制点火提前角，以免产生爆燃。四、燃油喷射控制汽油发动机燃油、空气供给系统的功用是供给数量足够、品质优良、各缸间分配均匀的可燃混合气。混合气形成的空燃比特性是决定汽油发动机燃烧性能和排放的关键因素。喷油控制是发动机ECU主要控制功能，它包括喷油时刻控制和喷油量控制。1.喷油时刻控制对于多点喷射发动机，ECU以曲轴转角传感器的信号为依据进行喷油时刻的控制，使各缸喷油器能在设定的时刻喷油。2.喷油量的控制喷油量的控制即喷油器喷射持续时间的控制，其目的使发动机燃烧混合气的空燃比符合各工况的需要。ECU根据各种传感器测得的发动机进气量、转速、节气门开度、冷却液温度和进气温度等多项运行参数，按设定的程序进行计算，并按计算结果向喷油器发出店脉冲，通过改变每个点脉冲的宽度来控制各喷油的持续时间，从而达到控制喷油量的目的。脉冲宽度越大，持续时间越长，喷油量也越多。发动机运转工况不同，对混合气浓度的要求也不同，特别在一些特殊工况（如启动、急加速、急减速等）下，对混合气浓度有特殊的要求。ECU要根据有关传感器测得的信息，按不同的方式控制喷油量。五、怠速转速控制所谓怠速，通常是指发动机在无负荷（对外无动力输出）情况下的最低稳定转速。发动机怠速运转要有满意的燃油经济性、良好的驱动舒适性和排放性能。为使怠速省油，传统上把怠速转速调的尽可能低，但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。另外，还应考虑所有怠速的使用条件，如冷车运转与电器负荷、空调装置、动力转向伺服机构的接入情况，他们都会引起转速的变化，使发动机运转不稳定甚至出现熄灭现象。3.2 电控系统的工作原理及工作特点EA113型电喷发动机电控系统的工作原理如下：电喷发动机是采用电子控制装置，取代传统的机械系统(如化油器)来控制发动机的供油过程。电控汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection System）简称为EFI，就是通过各种传感器将发动机的温度、空燃比油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入电子控制装置，电子控制装置根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所需要的喷油量和喷油时刻，将汽油在一定压力下通过喷油器喷入到进入气管中雾化，并与进入的空气气流混合，进入燃烧室燃烧，从而确保发动机和催化转化器始终工作在最佳状态。这种由电子系统控制将燃料由喷油器喷入发动机进气系统中的发动机称为电喷发动机。与化油器式发动机喷射，捷达发动机电控汽油喷射系统具有以下特点：（1）采用电控汽油喷射，用微机来控制每循环的喷油量和喷油时刻，可按照各种工况的要求对燃油量进行校正，其废气排放指标比化油器供油好的多。（2）在电控多点喷射系统中，每缸采用单独喷油器供油，这样，可提高各缸空燃比的均匀性和喷油量的精确性。（3）燃油雾化特性是由喷油系统的特性决定的，与汽油机的转速无关。因此，起动时任然能保持良好的雾化特性，起动性能良好，且起动时HC排放量少。（4）进气系统中没有化油器喉管的截流作用，减少了进气系统的阻力，充气效率高。（5）EA113发动机直列4缸共20个气门，即每缸5个气门(3个进气门、2个排气门)，其优点是加大了进气通路的相对面积，能提高发动机的最大功率转速和升功率，又能缩小每个排气门的受热面积，降低排气门的热负荷，延长其使用寿命。（6）采用了缸盖双顶置凸轮轴及一系列主要部件的有机组合，使发动机在排量同为1.595L的情况下，把发动机的功率从53kW提高到74kW，扭矩也121 N m增至150 Nm。配备强大动力的捷达王最高时速可达180km/h，由0 km/h加速至100 km/h仅用13 s。（7）EA113型发动机采用闭环控制方式。排气管上加装氧传感器，根据排气中含氧量的变化，测定出进入发动机燃烧室混合气的空燃比值，将它输入电控单元（ECU）并与设定的空燃比值进行比较，经放大器处理后控制电磁喷油器的喷油量，使空燃比始终保持在设定的目标值附近。（8）对于特殊的运行工况，如启动、暖机、加速、怠速以及全负荷等需要加浓混合气的工况，则采用开环控制，此时不用氧传感器测量排气中氧气的含量，而使电磁喷油器按事先设定的特殊加浓混合气配比工作。EA113喷油油路由电动油泵，燃油滤清器，油压调节器，喷射器等组成，电控单元发出的指令信号可将喷射器头部的针阀打开，将燃油喷出。传感器好似人的眼耳鼻等器官，专门接受温度，混合气浓度，空气流量和压力，曲轴转速等数值并传送给“中枢神经”的电子控制单元。电子控制单元是一个微计算机，内有集成电路以及其它精密的电子元件。它汇集了发动机上各个传感器采集的信号和点火分电器的信号，在千分之几十秒内分析和计算出下一个循环所需供给的油量，并及时向喷射器发出喷油的指令，使燃油和空气形成理想的混合气进入气缸燃烧产生动力。图2.5是捷达电控发动机电控系统工作原理图，图2.6捷达王轿车电控系统组成图。1.电动燃油泵 2.燃油滤清器 3.活性炭罐电磁阀 4.活性炭罐 5.带输出驱动级的点火线圈组件 6相位传感器 7.喷油器 8.燃油压力调节器 9.节气门控制部件 10.空气质量计 11.氧传感器 12.冷却液温度传感器 13.爆震传感器 14.发动机转速传感器 15.进气温度传感器 16.发动机控制单元 17.传感器插头支架图2.5 捷达电控发动机电控系统工作原理图图2.6 捷达王轿车电控系统组成图2.3 电控系统各组数据流的含义、标准范围及特点由控制微机与传感器和执行器交流的数据参数通过诊断接口由专用诊断仪读出的数据称为数据流（数据块），又称保持帧，它是指含有某一特定时间车辆工作状况的数据块。数据流是控制电脑对所控制的系统正运行的控制状况的数量表现形式。数据流分析是运用各种测试手段对控制系统的各类相关数据参数进行综合分析的过程。数据参数可分为数值参数和状态参数，在测量手段上又可以分为电脑通讯式测量和电路在线式测量以及元件模拟测量三种。捷达王电喷发动机电控系统各组数据流的组号、各组数据块的含义及标准数据值如表2.1表2.22所示。测试条件如下：（1）冷却液温度不低于80。（2）测试时冷却风扇不允许转动。（3）关闭空调及其他用电设备。（4）无故障码存在。（5）发动机怠速运转。表2.1 发动机数据流(00组)数据组号显示区位置显示内容标准值（相当于）00（车辆综合检测）读取测量数据块1 2 3 4 5 6 7 8 9 101.冷却液温度170210（80110）2.发动机负荷2650（1.32.5ms）3.发动机转速8088（800880r/min）4.蓄电池电压176