汽车发动机电控技术.ppt

发动机故障诊断中测试设备 学习目标 1 了解基本汽车维修设备在汽车维修过程中的使用重要性 2 掌握不同测试设备和仪器的测试范围与对象及其使用方法 3 学习用测试设备或仪器对汽车的不同状况进行分析 4 学习自己动手制作简单有效的测试工具 相关知识 在汽车维修与进行故障诊断时 即需要使用到一般性仪器又需要使用到一些专门的设备 因此 选择适用的设备 仪器对被测试系统进行正确的检测 是实施正确故障判断的首要条件 常规设备 仪器包括 万用表 示波器 温度计 密度计 压力表等 专门设备有 尾气分析仪 故障诊断仪 综合分析仪等 必须了解设备或仪器的特点 测试范围和对象 才能针对问题正确选择使用或拓展使用的范围 数字式万用表数字万用表是将测试量与标准量进行对比的比较仪表 测量的数值由液晶显示屏 LCD 显示出来 具有体积小 测量精度高 测量范围广 分辨率高 输入阻抗高 抗干扰能力强等特点 由于数字万用表采用电子电路 具有较高的输入阻抗 故输入的电流非常小 测试中不会产生至系统损坏的大电流 而实现安全测试 所以在现代汽车测试技 术中 数字式万用表已取代了指针万用表 广泛用于各种电器设备 电子电路 电子器件和计算机控制设备的一般测试 3 汽车数字万用表汽车数字万用表属于数字万用表 它是在通用数字万用表的基础上 增加满足汽车特定功能测量要求的仪表 它不但可以进行常规的电压 电流 电阻 电容等的测量 而且 还可以测量如温度 转速 频率 压力 占空比 闭合角等参数 按量程转换方式可分为手动转换式 自动转换式 自动 手动综合转换式等 按使用性能分为智能型 数字 模拟混合型 数字 模拟条图双显示型等等 2 继电器汽车上使用很多的继电器 其名称 用途不尽相同 但其工作原理相似 继电器是一种电磁开关 其作用是 利用电磁线圈的电磁力吸动弹性触点 触点将两导线接通 使主电路形成闭合回路 如图所示 使用继电器可以实现远距离控制并抑制电源噪声和电压波动 汽车继电器电路 当电磁线圈中通入小电流 产生的电磁力迅速吸动触点 并保持触点的闭合 直到断电 电磁力消失 汽车用继电器外型和原理电路如图所示 可应用于电路开关 也应用于脉冲电路 继电器的故障主要有 继电器短路 断路 触点烧蚀等 实训活动一指针式万用表的电路测试 1 试验设备 指针式万用表 继电器 连接线 蓄电池2 实训步骤 1 继电器单体检测 根据资料查找继电器线圈接点 将万用表调到正确的电阻档 测量线圈的电阻值 对照资料 根据测量的结果判断继电器的好坏 2 继电器通电检测 测量继电器线圈1 2端电阻 判断线圈电阻正常后 利用二根跨接导线按线路图连接到线圈1 2端 认真检查接线无误后 将跨接线将跨接线连接到蓄电池的正 负极 如图所示 应能听到继电器内部电磁铁吸合的声音 继电器的通电检测 用万用表的电阻档测量继电器点的3 5端 观察其电阻值 此时 测到的电阻值应小于0 01 表明触点接合状态良好 若测到的电阻值大于0 01 或是 时 则表明触点接触不良或触点无法闭合 根据检查结果 如不满足标准要求 要查明原因 参看实际汽车电路 找到继电器触点导线 参考电路如图2 2所示 打开点火开关 将万用表调至适当的电压档 将表笔分别接到继电器主触点导线上 检测继电器主触点的电压降 判断主触点是否正常 若测到的主触点电压降大于0 3V 则表明触点接触不良或有烧蚀 需要更换继电器 思考题 1 继电器线圈检测合格后 为何还要进行通电试验 2 继电器触点上的电压降过大 如大于0 4V 表明存在什么问题 1 转速测试 如图所示 将专用的测试感应器导线插到万用表COM与V 的插座上 将测试感应器夹到一缸高压线上 将选择旋钮转至转速挡 按照使用说明书要求 正确选择与发动机合适的汽缸数与冲程 启动发动机 观察显示的发动机转速 汽车专用万用表测试转速 活动二汽车数字专用万用表测试 1 实训设备 发动机台架 汽车用数字万用表 2 实训步骤 2 温度测试 如图所示 将双插头适配器插到COM与TEMP端 将K型温度偶合器插到适配器上 按功能键选择华氏 摄氏 将测温头放到被测物表面 水箱 缸体 观察温度数据显示 用汽车专用万用表测试温度 实训任务二尾气分析仪的使用 实训目标 了解发动机尾气分析仪的功用 掌握仪器的基本使用方法 学习通过观察显示数据了解发动机燃烧情况 知识点 发动机尾气分析仪是用来检测发动机排气中有害物质含量并进行显示的仪器 一般用于检测发动机排放 五气体尾气分析仪外观 是否超过国家规定标准 现在汽车维修用的四气体或五气体尾气分析仪可以检测CO HC NOX O2 和CO2 还可以显示空燃比或过量空气系数 如图所示 以上五种气体在发动机排气中含量多少与混合气燃烧的状况相关 排气状况又可以反应出电控系统的工作情况 通过了解尾气排放情况可帮助分析发动机是否存在故障 甚至帮助分析故障的位置和原因 所以 尾气分析仪成为发动机故障分析的重要工具 尾气分析仪由分析仪和带探头测试的软管组成 探头内装有过滤材料 在检测尾气时能滤除尾气中的杂质 防止进入分析仪 尾气分析仪内的吸气泵通过一根软管连接的测试探头 将发动机排放尾气吸入分析仪的气样室 在这里进行成分分析并转换为电信号后送电子电路处理 然 尾气分析仪工作示意图 后通过数字或指针的方式显示分析结果 尾气分析仪工作示意如图所示 尾气分析仪使用时要注意 尾气分析仪要在充分预热后才能使用 测试探头插入排气管深度应在400mm以上 将探头从排气管取出后不要放在地上 防止吸入尘土 千万不要用尾气分析仪采集柴油发动机的排气 可能会造成分析仪损坏 实训活动 发动机尾气测试1 实训设备 汽车或发动机台架 五气体分析仪 2 实训步骤 打开尾气分析仪电源开关 按技术要求规定预热分析仪 启动发动机 预热至正常工作温度 将尾气分析仪测试探头插入发动机排气管 如图所示 其深度应大于400mm 观察测试显示数据 并记录不同气体显示数据 通过选择键改变空燃比和过量空气系数显示 观察显示数据的不同 改变发动机运转状态 观察测试显示数据 并记录变化 抽出测试探头 放到相应位置 根据记录数据 对比不同发动机运转状态下 HC CO CO2 O2 NOX 空燃比或过量空气系数的变化 思考题 1 通过本实训活动 你认为发动机尾气有害物质排放呈怎样变化 实训任务三示波器在汽车的使用 实训目标 了解示波器在汽车测试中的作用 了解电信号的特点和种类 掌握汽车专用示波器的使用方法和测试功能 能够使用示波器对信号进行分析 知识点 示波器是用来测试电信号的重要仪器 它可以将电子随时间的运动轨迹通过屏幕显示出来 使维修人员可以观察到电子是否按照应有的规律在运动 如果所显示的运动轨迹不满足应有的运动规律 则可认为电路中出现故障 四通道示波器与显示屏 示波器的类型很多 但都是通过显示屏将被测电路中电子移动时电场的高低 又称电压 和这个电场随时间变化的规律转换为平面二维图形 显示在如图所示的屏幕上 通常 为便于观察电压的大小和时间的长短 显示屏上提供一组网格作为计算电压和时间的参照 单格的垂直方向指示电压 V DIV 单格的水平方向指示时间 TIME DIV 称为比例常数 根据被测信号在屏幕上占的网格数乘以适当的比例常数既能得出电压值与时间值 示波器的比例常数可以根据波形显示的需要调节大小 双通道示波器 电信号分类 一 模拟信号模拟信号是指在时间和数值上都连续变化的信号 1 直流信号 DC 电压 电流 的方向不随时间变化的信号波形为直流信号 在汽车中此类信号有 蓄电池电压 发动机冷却液温度传感器信号等 如图所示 2 交流信号 AC 电压 电流 的大小和方向都随时间变化的信号为交流信号 在汽车中此类信号有 车速传感器信号 磁电式发动机转速传感器信号 ABS轮速传感器信号等 如图所示 直流信号 交流信号 二 数字信号电压 电流 大小随着时间的变化在高电位和低电位上发生变化 而方向不随时间变化的信号为数字信号 数字信号最常见的是矩形波和尖峰波 1 矩形波电压 电流 大小变化 方向不变 电压 电流 在高低电平之间大幅跳变的信号为直流脉冲信号 如霍尔式凸轮轴位置传感器信号 光电式转速传感器信号等 如图所示 2 尖峰波如喷油器脉冲信号 初级点火线圈信号 电子点火正时信号 废气再循环控制EGR信号等 如图所示 矩形信号与尖峰信号 实训活动一 直流信号的测试1 实训设备 示波器 汽车或发动机试验用台架 万用表 本实训的示波器以深圳威宁达公司的K81产品为例 2 实训步骤 参照示波器使用说明书连接好示波器电源 转换器和测试线 如上图所示 K81键盘如下图所示 将测试线的小鳄鱼钳卡在汽车或发动机搭铁端 打开示波器开关6 观察屏幕 用上下选择键2选择通用示波器功能 用左右键选择好测试通道 示波器导线的连接 K81键盘示意图 将探针接到汽车或发动机电源线上 观察示波器屏幕的显示波形变化 如观察不到波形变化 可通过上下选择键2调节单格电压的比例常数 V DIV 直到出现波形 将探针离开电源线 观察显示波形变化 将探针反复接通 断开电源线 观察显示波形变化 并在试验报告上画变化图形 调节上下选择键2 观察波形的变化 思考题 1 试验测得的波形属于哪种电信号 2 进行步骤 得到的波形属于哪种电信号 实训活动二 交流信号的测试1 实训设备 AJR发动机或桑塔娜轿车 示波器 2 实训步骤 参照示波器使用说明书连接好示波器电源 转换器和测试线 将测试线的小鳄鱼钳卡在汽车或发动机搭铁端 测试接线方法如图所示 打开示波器开关6 观察屏幕 用上下选择键2选择通用示波器功能 用左右键选择好测试通道 断开发动机转速传感器接线器 将测试探针与鳄鱼钳分别接在传感器端导线上 也可不断开发动机转速传感器接线器 而将探针从导线侧插入接线器 如图上所示 测试接线方法示意 启动发动机 观察示波器屏幕的显示 如观察不到波形变化 可通过上下选择键2调节单格电压的比例常数 V DIV 和单格时间的比例常数 T DIV 直到稳定波形出现 改变单格时间的比例常数 T DIV 观察单格内的波形个数变化 并在试验报告上画变化图形 将测试探针接到凸轮轴位置传感器相应导线上 按 的步骤调整示波器电压和时间 观察图形并画图 连接传感器和线束之间的跨接线1 数字万用表2 重新接到传感器3 跨接线4 线束 思考题 1 记录的波形属于哪种信号 2 你能够利用图形计算发动机转速吗 实训任务四测试灯与跨接线 实训目标 了解测试导线在测试中使用的意义 掌握测试导线的几种制作方法 知识点 汽车上使用众多电器和电控类元件 均由导线连接 长期使用或多次线路检查 可能导致接线端的折断或损坏 正确 快速的修复导线 是汽车维修人员的基本技能之一 另外 在汽车电器维修中也需要制作跨接线以辅助检测仪器提取信号 汽车维修中电信号的测量 电子元件的测量 导线的测量等等 有时需要断开连接的导线才能接上测试仪器 为了即不影响电路的工作和不损坏原导线 又能获得所需要的电的数据 需要自制连接的导线 如图所示 不同接线端的跨接导线 实训活动一 跨接导线的制作1 制作工具 剥线钳 压线钳 电烙铁 非焊接连接端子 旧导线及导线插接件2 制作步骤 选择适当长度旧导线 用剥线钳剥去两端的塑料绝缘皮 图2 22打开接线器后端放水胶套 选择与插接件相应的非焊接连接端子 将导线芯放在连接端子的夹片端 将连接端子与导线放到压线钳上合适的压线槽内 如图 a 所示 将连接端子的夹片开口侧置于成型槽内 压线钳砧背抵住连接端子的夹片园弧侧 如图 b 所示 压线钳 a b c d 压线成型步骤1 砧背2 夹片3 导线4 成型槽5 园弧侧6 开口侧7 导线 夹紧压线钳 如图 c 所示 使夹片端与导线成图 d 所示形状 选择与被测插接件对应的旧导线与插座 摘下旧插接件的防水胶套或胶垫 如图所示 使用自制一字拨片工具插如插接座孔内 压回插接端的防松片 如图所示 同时向后轻拉取出导线 从另一插接件用同样方法取出另一段导线与插座 连接后完成了跨接线的制作 注 此方法也使用于插接器根部断线的连接器件的更换 使用一字拨片工具压回防松片 实训活动二 试灯的制作 知识点 试灯是汽车电器维修的常用工具 如图所示 可用来检测电路是否有电 导线是否断路或短路等故障 即使在现代汽车电器维修中仍起着积极的作用 但是 由于汽车上使用计算机控制技术 供电与用电发生了极大变化 同是电路 其电流大到几十安培 小到几毫安 以前用的试灯 瓦数功率较大 若不慎用于弱电的计算机控制电路 可能引起电路过载 电流过大而引发芯片烧损 造成更大损失 一般进行现代汽车电子电路的检测 要求使用高阻抗的数字万用表 但是使用试灯快捷 便利 显示使用简便的优点 仍为维修人员所接受 特别是较早的一些汽车电控系统的故障码也是利用试灯来表达的 所以自制一个试灯对汽车维修能够提供方便 用二极管试灯进行元件测试 1 制作准备 发光二极管一只 导线 510 1 8w电阻 探针或鱼嘴夹 电烙铁 万用表和塑料胶布 2 制作步骤 截取两根导线 用剥线钳剥去导线两端绝缘皮 用万用表测量发光二极管 判断正 负极 将电阻与发光二极管负极焊接 如图2 26 在发光二极管正极导线上套上塑料管或用塑料胶布包裹 将导线分别与电阻和发光二极管正极焊接 用塑料胶布将裸线包住 并进行缠绕 注意不允许内部短路 在导线上焊接探针 并用塑料胶布进行缠绕 用万用表电阻档进行测量 检查是否存在短路 分别转换万用表笔 检测二极管正反向特性 将制作好的试灯接到蓄电池上 转换正 负极 检查单向导电特性 二极管试灯及电路 实训任务五电路识图 实训目标 了解汽车电路图的种类及组成 学习汽车电路图中符号 了解点火开关 电路保护装置 继电器 导线 接线端子 熟悉电子控制系统电路的特点 掌握识读电路图的基本方法 知识点 汽车电气系统的功能是保证汽车可靠的行驶 提供安全性和舒适性保证 汽车上使用大量用电设备和附属控制元件 它们之间要维持工作 除需要电源的供应 还要保证彼此正确的相互联系 为此需要大量导线将不同的用电设备和控制装置进行联结而构成汽车电气电路 现代汽车上 增加了电子控制装置 运用了大量传感器 执行器组成不同的功能块 控制装置与传感器 执行器之间 各控制装置之间都需要由导线联结 因此 汽车电路出现了用电设备多 技术含量高 线路复杂的特点 1 汽车电路图的符号电气符号是用来表示电气元件和元件基本原理的简图 汽车电气元件的种类很多 结构比较复杂 如在图上直接标出电气元件将使电路图异常凌乱 也不易看懂 因此 采用一些简单的符号表示电气元件 具有简化电路 电气原理清晰和便于阅读的特点 目前 世界各大汽车厂商还没有统一的电路图标准和电气元件的符号 但都是从能清楚表达元件之间联线和功能关系的目标出发 确定各自电路图的结构和电器符号简图 图2 27和图2 28是丰田汽车公司和德国的部分汽车电气元件的简图 只有在了解这些电器元件和电路画法的说明才能辨识汽车电路图和理解其基本联线的目标 图2 27丰田汽车公司部分电气符号简图表示法 图2 28德国汽车部分电气符号简图 2 汽车电路图的种类及组成 1 电路原理图电路原理图用来表示某一电气单元的基本组成 工作原理和导线连接情况 可为电路故障分析提供有针对性的参照 如图2 29所示为发动机汽油泵控制电路原理图 可以根据实际使用需求来进行查阅 图2 29丰田威驰轿车汽油泵控制原理电路图 2 电气线路图电气线路图就是汽车所有电气总成或电气元件的相互关系的表现 它们在汽车上的电线实际走向图 它准确反映了一部汽车的所有电气系统 从电源到控制部分再到用电器 电线的走向清楚 有始有终 查找起来比较方便 它按线束编制将电线分配到各条线束中去 与各个插接件的位置严格对号 在各开关附近用表格表示了开关的接线柱与挡位控制关系 表示了熔断器与电线的连接关系 标明了电线的颜色与截面积 汽车电气线路图完整地表达了整车的电器及线路连接关系 为了便于相关电气系统的查找 即使整车电路图也是按照电气系统功能条块化 使有的整车电路图兼有原理图功能 3 线束图附录三所示 线束图是指能反映线束走向和有关导线颜色 接线柱编号等内容的线路图 在这种画成树枝样的图上 着重标明了各线束与电器设备的连接部位 接线柱名称 各插接器插头和插座的形状与位置 安装操作人员只要将导线或插接器按图上标明的序号 连接到相应的电器接线柱或插接器上 便完成了全车线路的装接 实际使用时 如果将此图与电气线路图和电路原理图结合起来使用 则对汽车电路的维修 故障诊断与排除会收到更好的效果 实训活动 根据电路图查找汽车电路故障1 实训设备 丰田8A或5A发动机 万用表 示波器和测试跨接线 2 实训步骤 使用万用表电压档测试蓄电瓶电压值 低于11 7V应先充电后再进行下面测试步骤 注意 现代汽车有过电压保护系统 不允许使用充电器充电时 启动发动机 查找资料 找到中央配电盒 测量保险片状态 参看附录 图2 30检查继电器插接牢固情况 图2 31摇动线束检查ECU接线松动情况 打开点火开关 检查继电器的类型和接线方式 参看附录 用手摇动继电器 检查继电器松动否 如图2 30所示 用万用表检查继电器线圈电阻值 并测试继电器动作状况 参看实训活动一 找到ECU位置 晃动线束 检查接线端子与导线连接状况 如图2 31所示 ECU供电电压的检测 查看资料 找到ECU与蓄电瓶连接端子和点火开关连接端子 从ECU接线器后端插进探针 用万用表电压档检查ECU供电电压 测试方法如图2 33所示 图2 32万用表检查ECU线端对地电压 图2 33ECU端传感器信号测试 传感器信号测试 使用万用表或示波器 不断开接线器 测试至ECU的传感器信号 测试方法如图所示 测试前一定要查看技术资料 了解电信号的特性或输出波形 按照线路图提示的接线端子 启动发动机 测试喷油器信号 图2 34拔下ECU接线器 测试导线是否短路 传感器至ECU导线断 短路测试 查找资料 了解传感器到ECU接线器的位置 关闭点火开关 拔下ECU和传感器上相应的接线器 如图2 34所示 用万用表电阻档测试传感器接线器线束侧端子 阻值应 在电路图中找到点火线圈与ECU的信号线端子 ECU侧接线器插入探针 接上示波器 测试点火信号波形 图2 34拔下ECU接线器 测试导线是否短路 思考题 1 怎样检查传感器到ECU线路是否导通 2 ECU搭铁不良应怎样检查 实训任务六随车诊断系统的功用 实训目标 了解解码器的故障存储和调用功能 学习解码器的使用要领 掌握解码器故障码的调用和删除的方法 理解故障码的存储条件 了解发动机手持分析仪的功能 学习丰田汽车系列手持分析仪的使用特点 掌握手持分析仪数据流显示的观察方法 理解手持分析仪数据流对发动机维修的意义 知识点 现代汽车计算机控制系统按功能模块大致可分为传感器 计算机控制单元 电磁执行器 通讯网络 随车诊断系统五个部分 其中计算机控制装置是汽车控制的核心 作为汽车控制控制的核心 要不断检测 接收传感器的信号 根据信号进行分析 运算 比较 获得正确的数据 并适时发出操作指令 同时 计算机还要维持信息数据在控制模块之间的流通与交换 适时调整操作指令 使汽车工作在最佳状态 一 OBD与OBDII的特点OBD是通过外部计算机与车载计算机建立通讯 实现人机交互的接口 具有与汽车计算机通讯功能的装置又被称为故障扫描仪或解码器 外部计算机与车载计算机建立通讯示意如图2 35所示 使用故障扫描检测仪可为汽车维修人员提供下列帮助 方便地获得故障码 它所显示的是数字而不再是脉冲编码 读取汽车系统的数据流 可直接读取发动机转速 冷却水温度 节气门开度 各种电磁阀的工作状态 信号脉冲频率等 图2 35随车诊断系统示意图 汽车行驶中监测数据变化 工作中有些故障属偶发性故障 没有被计算机记录并转换为故障码 但对正常运行有影响 可通过汽车行驶中对数据的观察来查找 进行道路试验时储存部分数据 以便回来后进行数据分析 可对执行器发出动作检测信号 如驱动电动机检查运转情况 对电磁阀发出动作信号 通过电磁阀吸合的动作声音进行故障检测 1996年后生产的汽车开始采用第二代随车诊断系统 OBDII 由于美国和欧洲采用不同的排放法规体系 所以第二代车载通讯系统还没有实现真正意义上的统一 美国和欧洲分别按照各自的标准制定设计车载通讯系统 美国实施SAE标准的OBDII系统 而欧洲实施ISO认证的EOBDII系统 同时规定了以图示的16针通讯口作为标准通讯接口 但内部通讯端子定义不同 由于通讯接口主要被用来调用故障码 又被称为故障诊断口 第二代随车诊断系统 OBDII 主要增加了两个方面内容 1 对诊断通协议进行了统一 制定了标准的16针诊断口 并规定了诊断端子的用途 诊断端子的用途见表 2 对排放系统进行连续监测是OBDII的重要任务 发动机排放系统出现问题 系统就会报警 以提示迅速检查维修 对排放系统监测包括发动机点火系统 燃料供应系统 尾气催化 二次空气喷射系统 尾气净化系统等与有害物质排放有关的系统和总成 3 OBDII的交流信息量更大 通过计算机的交互功能 使测试控制的功能更全面 为电磁执行元件的维修和故障判断提供了便利 二 OBDII的功能1 故障码调用与删除功能2 电控元件主动测试功能3 电控系统即时数据显示功能4 电控系统维修信息功能5 即时数据冻结功能 三 OBDII故障码的含义当发动机控制系统进行系统检测发现问题 OBDII系统会点亮仪表盘上的故障报警灯 对汽车使用者提示 如图2 36所示 按照SEA定义的故障码以英文字母和数字表示 如P0242 其字母和数字的含义为 图2 36故障显示灯与位置 四 故障码的读取发动机控制系统储存的故障码是为维修服务的 通过调用故障码 可以方便知道系统的那些元件或部件出现问题 维修提供方向性指导 调用汽车控制系统的故障码 需要借助车外计算机与汽车随车诊断系统通过通讯的方式进行数据传递 这种能与汽车控制计算机进行通讯并显示数据的计算机又被称为故障扫描仪或解码器 汽车故障码的读取是有条件的 首先要有与汽车生产厂指定的解码器 同时要有相应的维修指导手册 了解仪器的使用方法 制造厂定义码的含义和维修帮助 尽管近年来汽车生产厂对故障码的表示 通讯接口进行了统一和标准化 但是各生产厂在仍在采用独自的通讯协议和自己设计的故障码 并没有实现真正意义上的统一 所以进行故障解码的设备和方法也存很大区别 对不同的汽车需要不同的解码设备 比如 大众公司以前用V A G1552 现在用V A G5052 丰田公司则用手持测试仪 对汽车进行故障码调用和获得参考说明 实训活动一 使用故障