浅析电子技术在发动机上的应用.doc

浅析电子技术在发动机上的应用摘要：随着汽车工业与电子工业的不断发展，两者结合得越来越紧密。在现代汽车上，电子技术的应用也越来越广泛，其在汽车上的应用程度甚至已成为衡量汽车技术先进程度的标志之一，今天的汽车已经开始进入了电脑控制的时代。由于汽车电子技术在发动机、底盘、安全、通信等领域上的应用，极大的改善了汽车的各项性能，使汽车逐步向智能化方向不断发展。而这一发展趋势也已在我部生产用车上逐渐体现出来，特别是在发动机上尤为明显，CATERPILLA公司的3406E和C10电喷发动机已在我部生产用车上使用。本文旨在抛砖引玉，希望通过与大家的交流，逐步掌握新技术，继而提高电控发动机的故障诊断、维修保养技能，从而确保设备性能良好。关键字：发动机、电子技术、电控、电喷、维修1蓄电池 2电源 3传感器 4执行元件 CPU中央处理器 ADC数模转换器 ROM读出专用存储器 RAM随机存取存储器 I/O输入、输出处理回路随着电子技术的飞越发展，从70年代后半期开始，在汽车电子领域开始应用微机技术，用于汽车电控系统中ECU由于采用了数字电路及集成电路，微机速度不断提高和存储容量的增加使其控制功能大大增加。ECU构成见下图。在ECU中，记忆在存储器中的程序决定控制内容。编制实现控制机能的程序，把程序翻译成机器语言并记忆在存储器中。在微机的存储器中，存有发动机的各有关调控参数或状态的目标数据，这些目标数据是发动机机的各种不同参数和最优运行结果的综合，通过统计或实测得到。当传感器检测到的发动机的某一实际参数输入微机后，首先与存储器中的相应参数和最优运行结果比较，如果两者相同，则电控系统保持原状态，发动机继续按当前状态运行。实际参数偏离目标参数时，微机将根据偏离值的大小和方向按一定的控制对策进行有关信息的处理，对数字信号进行直接运算和处理，然后输出控制指令或是对输入的数字信号进行特征抽取，根据所抽取的特征值来决定控制决策，经运算处理后微机通过I/O接口输出控制指令信号，经输出回路放大后控制各有关执行器动作，使发动机相应参数或状态向目标值逼近，接近程度也可由相应传感器检测，并将检测结果反馈给电子控制单元，实现闭环控制，使发动机按最佳状态运行。（ 摘自现代汽车电子控制技术 ）一、电子技术在发动机上的应用：汽车电控系统在发动机控制方面主要应用于：（1）电控喷射（EFI）、电控点火装置（ESA）、怠速控制（ISC）、故障诊断、失效保护、进排气控制等，提高了汽车的动力性、经济性、操作性、减少排污性等综合性能，同时由于故障诊断功能的不断完善，极大地提高了发动机故障诊断的效率。发动机电控原理示意图发动机电控系统主要分为传感单元、处理单元和执行单元三部分。传感单元主要包括压力传感器、温度传感器、位置传感器和速度传感器，传感器的作用就是检测发动机的运行参数或状态，并将其转换成电模拟量，然后不失真地传输给处理单元。处理单元，即微机控制中心，由硬件和软件组成。硬件主要有控制器、运算器、存储器和输入输出设备等。软件分为系统软件和应用软件。软件通过硬件来实现系统的控制与管理，并对传感单元所获信息进行处理，同时指令执行单元动作，实现发动机的调控。执行单元由驱动部分、执行电器和机械执行机构组成，是实现发动机电控的最终环节。、电子控制喷油装置(EFI)电子燃油喷射系统（EFI）的概念最初是由罗伯特博世提出的，而后，该系统最初的一些技术设计由美国的Bendix 公司在50年代时完成。汽车上装配最早的EFI系统是博世（BOSCH）公司的D-Jetronic（速度密度方式） 和 L-Jetronic（电控间歇喷射） 系统。在80年代初，美国汽车制造商开始广泛采用电子燃油喷射系统。(摘自汽车电子)EFI系统的基本组成：储油箱、泵、管线、过滤器、进气道及空气滤清器、进气歧管和节气门段、燃油调节元件（化油器或燃油喷嘴）、蒸发排放控制。电子燃油喷射系统还增加了一个重要元件，那就是空气测量装置，用于控制空燃比。随着当今对排放以及燃油经济性的更高要求，需要更加精确地控制燃油调节。由数字计算机和燃油喷射器组成的电子控制应运而生，它保证了燃油调节的精确性。由于燃油仍然必须按特定比例，与吸入的空气进行调节。因此，电子燃油喷射系统需要用空气测量装置来测量吸入的空气。目前有三种方法可以测量吸入的空气：空气压力测量、空气体积测量以及空气重量（或质量）测量。电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的供油控制规律，事先把这些客观规律编成程序存在微机的存储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度等参数，按预先编好的运算程序进行运算，然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断，再调整供油量，这样就能够使发动机一直处于最优工作条件下运行，从而使发动机的综合性能得到提高。电子喷射系统就是这样一种能够改进燃烧、控制排污和改善发动机性能的汽车电子产品。通过微电子技术对系统实行多参数控制，可使发动机的功率提高10，在耗油量相同的情况下，扭矩可增大20；从O100kmh加速度时间减少7；油耗降低10；废弃排污量可降低34一50。(摘自汽车电子)、电子点火装置(ESA)它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节，这样可以节约燃料、减少空气污染。此外，目前许多发动机电子控制装置还有自适应控制、智能控制及自诊断操作等。经试验发现，发动机电子控制装置的节能效果在15以上，而效果更明显的则是在环境保护方面。3、系统自我诊断功能（DIAGN）电控系统正常工作时，ECU正常的输入、输出信号均在规定范围内，而当某一电路出现超出规定范围的信号时，故障自我诊断系统就判定该电路信号出现故障。自我诊断系统可以监测、诊断发动机控制系统各部分的工作状况及工作中出现的故障。当发生故障时，立即点亮仪表板上发动机故障指示灯报警，同时ECU将故障信息以故障代码的形式存入存储器中，ECU可判定的故障有三种：传感器故障、执行机构故障和微机故障。二、电控发动机的现场维修保养1、故障特点：（1）、线路故障振动和冲击是汽车行驶的特征，对电子设备的破坏是机械性的，会造成脱线、脱焊、触点抖动、搭铁不良等。线路故障还包括接线松脱，潮湿、腐蚀等导致的绝缘不良、短路、旁路等。线路故障是在实际使用时发现的最常见故障。（2）、元件老化或性能退化电子元件对电压、温度十分敏感，受到电压波动、温度变化以及水、油及其它化学物质的危害,导致元件老化或性能退化，如：电容器的容量减小，绝缘电阻下降，晶体管的漏电增加、电阻的阻值变化，可调电阻的阻值不能连续变化，继电器触点烧蚀等。像继电器这类元件，往往还存在由于绝缘老化、线圈烧断、匝间短路、触点抖动，甚至无法调整初始动作电流的故障。（摘自汽车维修与保养）2、检修难点：电控发动机电子电路的维修，目前突出的问题是资料缺乏，备件困难。常常要自己动手，分析电路原理，甚至测绘必要的电路图，以弄清总体电路及联系，再做故障电路的分析，故障诊断、排除时间较长。电控发动机许多电子电路，出于性能要求和技术保护等多种原因，往往采用不可拆卸封装，如厚膜封装调节器等。如若某一故障可能涉及到它们内部时，则往往难于判断，需要先从外围逐一排出，最后确定它们是否损坏。电控发动机上的电子电路，有些虽然可拆可卸，但往往缺少同型号分立元件代换。在检修方法上，传统汽车电器故障，往往可以用“试火”的办法逐一判明故障部位与原因。尽管这种方法并不是十分的安全可靠，且对蓄电池有一定的危害，但在传统检修方法中还是可行的。在装有电子线路的电控发动机上，则不允许使用这些方法。因为“试火”产生的过电流，会给某些电路或元件带来意想不到的损害。因此维修电控发动机电器时必须借助一些仪表和工具，按一定的方法进行。(5)电控发动机上有许多地方配置易熔导线（不是保险丝），以保护线束，而不是保护某个特定的电器。它与保险丝的不同之处在于其熔断反应较慢，且是导线的形式。由于某种原因导致其保护性熔断后，不能象保险丝那样容易发现，有些甚至在线束内，分析故障难度增加。(6)电控发动机中许多信号是脉冲信号，检测较困难，需借助一些仪表和工具，但由于无原始（正常情况）波形数据，信号的故障诊断较为困难。(7) 由于电气元件老化或性能退化，如：电容器的容量减小，绝缘电阻下降，晶体管的漏电增加、电阻的阻值变化等原因引发的故障，由于无相应的参照标准数据，给故障诊断带来很大困难。3、电控发动机电气维修注意事项：电喷发动机的微机控制系统是比较复杂的，且对高压电和高温都很敏感，根据现场电控发动机故障特点和使用、修理情况，归纳总结出以下注意事项，在实际工作中应严格遵守，防止人为因素造成部件损坏：1). 不论发动机是否在运转，只要在点火开关接通时， 决不可断开正在工作的12V的电气装置。因为在断开这些装置时，由于任一线圈的自感作用，都会产生很高的瞬间电压，有可能超过7000V，使微机与传感器严重受损。下列为不能断开的部分电气装置：蓄电池的任一电缆线、混合气控制电磁阀、怠速控制装置(步进电动机)、电子喷油器、二次空气喷射电磁阀(气泵电磁阀)、点火装置的导线、微机的PROM(可编只读存储器)、任何微机的导线等。2). 拆装蓄电池电缆时，应确保点火开关或其它开关都已断开，否则会导致半导体元器件的损坏。3). 拆卸蓄电池时，应先拆下负极（-）电缆；装上蓄电池时，应最后连接负极（-）电缆。蓄电池的极性不能接反，以防EFI计算机遭受到损坏。4). 更换烧坏的保险时，应使用相同规格的保险。使用比规定容量大的保险会导致电气元件损坏或产生火灾。5). 电喇叭不能装在靠近微机的地方， 因为喇叭中磁铁的磁场会损坏微机中的线路部件。6). 靠近振动部件（如发动机）的线束部应用卡子固定，将松驰部分拉紧，以免由于振动造成线束与其它部件接触。7). 不要粗暴地对待电气元件，也不能随意乱扔。无论好坏器件，都应轻拿轻放，养成良好的行为习惯，防止电气元件非正常损坏。8). 更换三极管时，应首先接入基极，拆卸时，则应最后拆卸基极。对于金属氧化物半导体管（MOS），则应当心静电击穿，焊接时，应从电源上拔下烙铁插头。9). 拆卸和安装元件时，应切断电源。如无特殊说明，元件引脚距焊点应在10mm以上，以免烙铁烫坏元件，且宜使用恒温或功率小于75W的电烙铁。（摘自汽车维修与保养）10). 修理好以后，应保证有散热片的元件与其散热片之间的良好接触，确保传热良好。11). 不要随意更换电线或电气设备，这种操作有可能损坏汽车或因短路、过载而引起火灾。12). 电喷发动机要求汽油的清洁度更高，使用中应定期更换燃油滤清器滤芯。13). 喷油器上的“0”形密封圈是一次性零件，不能重复使用，拆检喷油器后应更换新的，以保证其良好的密封性。14). 电控系统的故障较少。常见故障往往是接线不良引起的，所以要保证各接头、接线柱的可靠接触。EFI计算机是高质量机件，本身故障较少，需要检查时，要用专用仪器，不允许拆修。4、电控发动机自诊断误区现代电控发动机故障自诊断系统的开发应用，使汽车使用维修人员在汽车运行时能及时发现故障并在汽车维修时对故障的查询提供了方便。维修人员通过解读故障代码，大多数都能判明故障可能发生的原因和部位。但是仅靠故障代码寻找故障，往往会出现判断上的失误。实际上，故障代码仅仅是电控发动机电脑（ECU）认可的一个是或否的界定结论，故在对电控发动机进行维修时应综合分析判断，应结合故障现象来确认故障真正的原因。(1)、发动机运行时故障明显，传感器有故障而自诊断系统没有监测到。电控发动机ECU对传感器信号进行检测时，只能接受其内设定范围以外的传感器非正常信号，从而判别传感器的好坏，记录或不记录故障代码。一旦解读故障代码故障后，只要对相应的传感器、导线连接器、导线进行检查，找到并排除短路、断路的故障即可。但是，若因某种原因致使传感器灵敏度下降、传感器反应迟钝、输出特性偏移等，则自诊断系统就检测不出来了。尽管发动机确有故障表现，但是自诊断系统却输出了正常的无故障码（故障指示灯不闪烁）。这时应该依据发动机的故障征兆进行分析判断，继而对传感器单体进行针对性检测，以便找到并排除传感器故障。例如，当发动机转速不稳并伴有行驶中发动机怠速不稳，但自诊断系统又没有故障代码输出时，首先值得考虑和怀疑的便是空气流量传感器或进气压力传感器出了故障，因为这两者传感器性能的好坏，直接影响ECU所控制的发动机基本的燃油喷射量。 (2)、电控发动机使用维修不当也可能引发错误