汽车发动机控制技术实验指导书

1、实验一：汽油机电子控制系统总体认识一、实验目的和要求： 1了解发动机电子控制系统总体组成。 2区分与识别发动机电子控制系统的主要传感器、执行器。 3了解发动机电子控制系统的工作原理。 二、实验课时： 2课时 三、实验设备及器材 1常用工具1套。 2大众奥迪电喷发动机故障实验台4台。桑塔纳3000（或奥迪A4、A6）轿车一辆。四、实验内容及步骤 电控燃油喷射系统都是由空气供给系统、燃油供给系统和控制系统三个子系统组成。 图1 电控燃油喷射系统的组成（1）图2 电控燃油喷射系统的组成（2）图3 空气供给系统的组成 图4 燃油供给系统的组成 图5 控制系统的组成 电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子

2、控制系统来完成的，其主要功能是控制进气量与喷油量的空燃比、喷油时刻与点火时刻。除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆震、电动燃油泵、故障自诊断以及给其它电控系统发送状态信号等功能。其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。发动机电子控制系统的组成：由传感器、电控单元和执行器三部分组成。传感器是一种信号检测与转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是：检测发动机运行状态的各种电量参数、物理量和化学量等，并将这些参量转换成计算机能够 识别的电量信号输入电控单元。电子控制单元（Electron

3、ic Control Unit，ECU）又称为电子控制器，俗称电脑，简称ECU，是发动机电子控制系统的核心部件。其功能是：根据各种传感器和控制开关输入的信号参数，对喷油量、喷油时刻和点火时刻等进行实时控制。执行器是控制系统的执行机构，其功能是：接受电控单元的控制指令，完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳的运行状态。 五、实验注意事项 1遵守实验室规章制度，未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备。 2注意人身安全和教具完好。 3严禁未经许可，擅自扳动教具、设备的电器开关、点火开关和起动开关。六、实验小结实验二：传感器与执行器的静态参数测量以及在线动态参数测量一、实验目的和要求： 1掌握控制系统各

4、传感器的结构及工作原理。2掌握控制系统各传感器的检测方法。 3掌握喷油器的检测方法。 二、实验课时： 4课时 三、实验设备及器材 1常用工具1套；数字万用表；温度计，12V5V电源。2博世FSA740汽车综合分析仪2台，大众奥迪电喷发动机故障实验台2台，轿车2辆，各种传感器及喷油器。四、实验内容及步骤（一）空气流量计空气流量计的功用是检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU）以供计算确定喷油量。本次实验选用的是桑塔纳3000轿车使用的空气流量计，属“L”型热膜式空气流量计 ，安装在空气滤清器壳体与进气软管之间。其核心部件是流量传感元件和热电阻（均为铂膜式电阻）组合在

5、一起构成热膜电阻。在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套，相当于取样管，热膜电阻设在护套中。为了防止污物沉积到热膜电阻上而影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在护套内还设有一个铂膜式温度补偿电阻，温补电阻设置在热膜电阻前面靠近空气入口一侧。温度补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电路连接， 控制电路与线束连接器插座连接， 线束插座设在传感器壳体中部，如图1所示。电路接线图如图2所示。图1 热膜式空气流量计图2 热膜式空气流量计电路图1脚空；2脚为12V； 3脚为ECU内搭铁；4脚为5V参考电压；5脚为传感器信号 在怠速

6、5脚电压为1.4V；急加速时为2.8V1、电阻测试本项目电阻测试为辅助性测试， 主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路短路，插接器牢靠，各信号传递无干扰。（1）线束导通性测试：将数字万用表设置在电阻200档，按电路图找到空气流量计图形下面的针脚号与ECU 信号测试端口图相应的针脚号，分别测试空气流量计3、4、5 号针脚对应至电控单元 12、11、13 号针脚的电阻，所有电阻都应低于1。（2）线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200K档，测量空气流量计针脚 2 与电控单元针脚 11、12、13 之间电阻应为。测量空气流量计针脚与电控单元针脚：311、13；412、13；511、12之

7、间电阻均应为。注意：在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，使用数字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当小于1，不相连导线电阻应为正常。在实际测量中，由于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不必拘泥于具体数字。2、电压测试本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分， 其中信号电压测试是确定空气流量计是否失效的主要依据。（1）电源电压测试：打开点火开关，将数字万用表设置在直流电压20V档，红色表针置于空气流量计针脚2，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，打起动机时应显示 1

8、2V；红色表针置于空气流量计针脚 4，黑色表针置于电瓶负极或发动机进气歧管壳体，应显示5V。注意：在实际维修中，应拔下传感器插头，打开点火开关，测量2号端子与接地间电压， 打起动机时应显示12V。 此时电控单元会记录空气流量计的故障码，测试完毕后要使用诊断仪清除故障码。 （2）信号电压测试：分单件测试和就车测试两部分。A.单件测试：取一空气流量计总成部件，将 12V/5V 变压器 12V 电压或电瓶电压施加在空气流量计电器插座针脚 2 上，将 5V 电压施加在空气流量计电器插座针脚4上，将数字万用表设置在直流电压20V档，测量空气流量计电器插座针脚 3 和针脚 5，应有 1.5V 左右电压；使

9、用吹风机从空气流量计隔珊一端向空气流量计吹入冷空气或加热的空气，测量空气流量计电器插座针脚3和针脚5，电压应瞬时上升至2.8V回落。不能满足上述条件，可以判定空气流量计有故障。B.就车测试：起动发动机至工作温度，将数字万用表设置在直流电压 20V档， 测量空气流量计针脚5 的反馈信号，红色表针置于空气流量计针脚 5，黑色表针置于空气流量计针脚3、电瓶负极或进气歧管壳体，怠速时应显示电压1.5V左右；急踩加速踏板应显示 2.8V 变化。若不符合上述变化，或电压反而下降，在电源电压与参考电压完好的前提下，可以断定空气流量计损坏，必须更换。注意：在实际维修中，反馈信号电压的就车测试应在传感器插头尾部

10、，挑开防水胶堵或刺破导线外皮，接万用表后踩动油门踏板，观察电压变化。而在发动机实验台上， 进行本项测试不用挑开防水胶堵或刺破导线外皮。 （二）节气门位置传感器1、观察节气门控制器的结构、理解其外部构造和结构特点。2、识图，观察节气门控制器，理解节气门控制器8针插座端子的名称和含义。端子名称含义123456783、 拆卸节气门控制器外盖。识别节气门位置传感器、节气门怠速位置传感器、怠速开关、怠速直流电机、应急弹簧等零件。4、 检查怠速开关。用万用表的档检测节气门控制器的3端子与7端子的之间电阻，并填入下表中：节气门开度37端子之间的电阻值（）标准值测量值关闭040开启任一位置5、直流电动机的检测

11、用万用表的档检测节气门控制器的1端子与2端子之间的电阻，并填入下表中。12之间的电阻（）标准值测量值4886、节气门位置传感器的静态检测：用万用表检测节气门控制器的5端子与7端子之间的电阻，并填入下表中：节气门开度5端与7端之间的电阻值（）标准值测量值全闭1350全开6407、节气门位置传感器的动态检测：如下图：用导线将5V电源的“+”极与节气门4端子相连，“-”极与7端子相连，接通电源，改变节气门开度，用万用表电压档测量5端子输出电压变化情况，并填入下表：节气门开度5端与7端之间的电阻值（V）标准值测量值全闭435全开0608、怠速节气门位置传感器的动态检测用导线将5V电源的“+”极与节气门

12、4端子相连，“-”极与7端子相连，接通电源，改变节气门开度，用万用表电压档测量8端子的输出电压值为 V，改变节气门开度，观察此时电压的变化情况。（三）进气温度传感器进气温度传感器的功能是检测进气温度，并将温度信号转换为电信号输入发动机电控单元。进气温度信号是多种控制功能的修正信号，包括燃油脉宽、点火正时、怠速控制和尾气排放等，若进气温度传感器信号中断，将导致发动机热起动困难，燃油脉宽增加，尾气排放恶化。在汽车上常采用负温度系数热敏电阻的进气温度传感器，进气温度传感器与 ECU 的连接电路如图5所示。进气温度传感器内的热敏电阻随着进气温度变化时， ECU 通过 THA 端子测得的分压值随之变化，

13、 ECU 根据分压值来判断进气温度。电路图如图6所示。图5 进气温度传感器图6 进气温度传感器电路图1、进气温度传感器的电阻检测 单件检查时，点火开关置于“OFF”，拔下进气温度传感器导线连接器，并将传感器拆下，用电热吹风器、红外线灯或热水加热进气温度传感器；用万用表档测量在不同温度下两端子间的电阻值，将测得的电阻值与标准数值进行比较，如果与标准值不符，则应更换。 2、进气温度传感器的输出信号电压值检测 当点火开关置于“ON”位置时， ECU 的 THA 端子与 E2 端子间或进气温度传感器连接器 THA 和 E2 端子间的电压值在 20 时应为 0.5 3.4V 。（四）冷却液温度传感器冷却

14、液温度传感器的功用是给 ECU 提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制修正信号。一般安装在气缸体水道或冷却水出口处。 冷却液温度传感器下图7所示。冷却液温度传感器内的热敏电阻随着冷却液温度变化时， ECU 通过 THW 端子测得的分压值随之变化， ECU 根据分压值来判断冷却液温度。冷却液温度传感器与 ECU 的连接电路如图8所示。图7 冷却液温度传感器 图8 冷却液温度传感器电路图 1、冷却液温度传感器的电阻检测 A. 就车检查 点火开关置于“OFF”位置，拆卸冷却液温度传感器导线连接器，用数字式高阻抗万用表档，按图所示测试传感器两端子间的电阻值。其电阻值与温度的高低成反比，在

15、热机时应小于 1k。 B. 单件检查 拔下冷却液温度传感器导线连接器，然后从发动机上拆下传感器；将该传感器置于烧杯内的水中，加热杯中的水，同时用万用表档测量在不同水温条件下冷却液温度传感器两接线端子间的电阻值，如图所示。将测得的值与标准值相比较。如果不符合标准，则应更换冷却液温度传感器。 冷却液温度电阻检测值 温度（） 电阻值（ k） 0204060802、冷却液温度传感器输出信号电压的检测 装好冷却液温度传感器，将此传感器的导线连接器插好，当点火开关置于“ON”位置时，从冷却液温度传感器导线连接器“THW”端子或从 ECU 连接器“THW”端子与 E2 间测试传感器输出电压信号（对北京切诺基

16、是从传感器导线连接器“B”端子或从 ECM 导线连接器“2”端子上测量与接地端子间电压）。丰田车 THW 与 E2 端子间电压在 80 时应为 0.25 1.0V 。所测得的电压值应随冷却液温成反比变化。（五）凸轮轴/曲轴位置传感器1、凸轮轴 / 曲轴位置传感器的电阻检查 点火开关置于“OFF”位置，拔开凸轮轴 / 曲轴位置传感器的导线连接器，用万用表的电阻档测量凸轮轴 / 曲轴位置传感器上各端子间的电阻值。如果阻值不在规定的范围内，必须更换凸轮轴 / 曲轴位置传感器。 凸轮轴/曲轴位置传感器的电阻值 端子 条件电阻值（） 凸轮轴位置传感器冷态热态曲轴位置传感器冷态热态 2曲轴传感器信号测量双

17、通道分别测取曲轴传感器与一缸点火控制信号之间的相位0 720A精确根据示波器画出两信号的相互确切位置（必须画全一工作循环720度），由图可得曲轴位置传感器每一齿为 度。由一缸点火信号结合VAG1552数据流的点火提前角得出曲轴位置传感器的缺口信号固定与一缸上止点 度。B画出发动机各缸的上止点相位在上图中正确的位置。（在上方的横向上画，并编上缸号）3凸轮轴位置传感器信号测量双通道分别测取凸轮轴位置传感器与一缸点火控制信号之间的相位720A 精确根据示波器画出两信号的相互确切位置（必须画全一工作循环720度）。B 由一缸点火信号结合VAG1552数据流的点火提前角，画出发动机各缸的上止点相位在上图

18、中正确的位置。C 把曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器在下面同一坐标中画出，精确布置相位关系（画出720度范围内图形）。D 实际测量并画出曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器波形图，验证C做的工作的正确性。720自己画出（曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器）720实际测量（曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器）（六）喷油器喷油器的作用是根据 ECU 指令，控制燃油喷射量。按喷油口的结构不同，喷油器可分为轴针式和孔式两种。喷油器主要由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成，针阀和衔铁制成一体。如图11所示。 图11 喷油器的构造 1、简单检查方法发动机工作时，用手触试或用听诊器检查喷油器开闭

19、时的振动或声响，如果感觉无振动或听不到声响，说明喷油器或电路有问题。 发动机热车后怠速运转时，用旋具（螺丝刀）或听诊器（触杆式）接触喷油器，通过测听各缸喷油器工作的声音（如图所示）来判断喷油器是否工作。在发动机运转时应能听到喷油器有节奏的“嗒嗒”声这是喷油器在电脉冲作用下喷油的工作声。若各缸喷油器工作声音清脆均匀，则各喷油器工作正常；若某缸喷油器的工作声间很小，则该缸喷油器的工作不正常可能是针阀卡滞，应作进一步的检测；若听不见某缸喷油器的工作声音，则该缸喷油器不工作，应检查喷油器及其控制线路。 2、喷油器电阻检查拆开线束连接器，用万用表测量喷油器两端子之间的电阻。 高阻值喷油器电阻为 13 1

20、6 ， 低阻值喷油器电阻为 2 3 。否则应更换。 3、喷油器滴漏检查可在专用设备上检查，在 1min 内喷油器滴油超过 1 滴油，应更换喷油器。 图12 喷油器清洗仪 4、喷油量检查可在专用设备上进行检查，喷油器通电后喷油，用量杯检查喷油器的喷油量。每个喷油器应充重复检查 2 3 次，各缸的喷油量和均匀度应符合标准，否则应清洗或更换。 低阻喷油器必须串联一个 8 10 电阻后进行检查。一般喷油量为 50 70mL/15s ，各缸喷油器的喷油量相差不超过 10。 五、注意事项 1传感器是精密电子器件，要轻拿轻放，避免传感器掉在地上摔坏内部电路和元件。 2使用电热吹风机加热元件是注意不要将出风口

21、离传感器太近，以免烫坏零部件。防止烫伤手指、衣物和其它实验设备。 3上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只做本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电路图扣分。 4在实物台架上，测试端口与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。六、实验小结实验三：发动机控制系统故障代码的读取与清除一、实验目的和要求： 1掌握常见车型故障码读取和清除的方法。 2要求每个学生必须掌握用故障诊断仪（通用解码器、专用解码器）读取故障码和消除故障码。 3掌握丰田车系手工读取和清除故障码的方法。二、实验课时 4课时 三、实验设备及

22、器材 1常用工具1套；数字万用表；专用跨接线。2丰田或大众奥迪电喷发动机故障实验台4台，奥迪A4、A6轿车一辆，故障诊断仪。四、实验内容及步骤（一）日本丰田车系 1. 手工方法调取故障码 丰田车系的故障诊断座有三种类型，如下图所示。图1 丰田车系诊断座  故障码的调取方式可分为普通方式和试验方式。 普通方式调取故障码：打开点火开关，不起动发动机，用专用跨接线短接故障诊断座上的“TE”与“E”端子，仪表盘上的故障指示灯“CHECK ENGINE” 即闪烁输出故障码。 试验方式调取故障码： 首先关闭点火开关， 用专用跨接线 短接诊断座上的“ TE2 ”与“ E1 ”端子；然后再打开点火开

23、关，起动发动机，并以不低于 10km/h 的车速进行路试；路试后，再短接诊断座上的“TE1”与“E1”端子，仪表盘上“CHECK ENGINE”灯即闪烁输出故障码。 1994 1995 年生产的部分丰田轿车装有 16 端子 OBD- 诊断座，用跨接线短接诊断座上的“5#”和“6#”端子，即可由仪表盘上“CHECK ENGINE”灯读取故障码。丰田车系故障码为两位数，“ CHECK ENGINE ”灯闪亮与熄灭的时间间隔均为 0.5S, 闪亮的次数代表故障码数值，一个故障码的十位与个位之间有 1.5S 熄灭的间隔，两个代码之间有 2.5S 熄灭的间隔，每一循环重复显示之间有 4.0S 的间隔。

24、图2 丰田车系故障码输出波形 丰田车系故障码 故障码含义故障码含义11ECU电源电路故障31、32空气流量计或电路故障12凸轮轴/曲轴位置传感器或电路故障31、35进气绝对压力传感器或电路故障13凸轮轴/曲轴位置传感器或电路故障41节气门位置传感器或电路故障14点火控制器或电路故障42车速传感器或电路故障15点火控制器或电路故障43点火开关或起动电路故障16自动变速器ECU故障47辅助节气门位置传感器或电路故障21左主氧传感器或电路故障51A/C、P/N开关或电路故障22冷却液温度传感器或电路故障521号爆震传感器或电路故障24进气温度传感器或电路故障53ECU爆震控制系统故障25混合气过稀故

25、障552号爆震传感器或电路故障26混合气过浓故障71EGR控制电磁阀或电路故障27左辅助氧传感器或电路故障72燃油切断电磁阀或电路故障28右主氧传感器或电路故障78燃油泵或电路故障29右辅助氧传感器或电路故障 2. 手工方法清除故障码 故障排除后，将 ECU 中存储的故障码清除，方法有两种：一是关闭点火开关，从熔丝盒中拔下 EFI 熔丝（ 20A ） 10S 以上；二是将蓄电池负极电缆拆开 10S 以上，但此种方法同时使时钟、音响等有用的存储信息丢失。3. 用故障诊断仪读取和清除故障码用故障诊断仪读取和清除故障码的方法参见附录中故障诊断仪的使用内容。（二）德国大众车系 德国大众车系装

26、用 Motronic 系统的桑塔纳、帕萨特、奥迪、捷达等轿车，故障码的调取一般使用专用的故障诊断仪 V.A.G1551 或 V.A .G1552 及专用传输线。 V.A.G1552 与 V.A.G1551 的区别主要是不带打印功能。专用传输线有多种以适应不同车型。 V.A.G1551或1552的测试功能及前提条件功能（V.A.G1551或V.A.G1552）打开点火开关，不起动发动机发动机怠速车辆行驶过程中地址码01发动机电控系统是是是02自动的顺序测试是是是功能码01查询控制单元版本号是是是02查询故障代码是是是03执行元件诊断是否否04基本设置否是是05清除故障代码是是是06结束输出是是是

27、07控制单元编码是否否08读取测量数据块是是是图3 大众车系专用诊断仪连接2  使用专用诊断仪调取故障码时应注意：各车型诊断座位置和形式不同，必须选用带有不同连接器的专用传输线。如桑塔纳 2000 诊断座位于换挡手柄前部、捷达三轿车诊断座位于中央继电器盒右侧，两车型的诊断座均为 16 端子，必须选用.A.G1551/3 专用传输线；奥迪 A6 轿车诊断座位于发动机室靠近驾驶员座位侧的辅助继电器盒内，有两个两端子诊断座，必须选用专用传输线。此外，从 1989 年开始，德国大众公司生产的部分车型都在仪表板上配备了故障指示灯“ CHECK ”，不需专用诊断仪而利用“ CHECK ”灯也可读

28、取故障码，但也有些车型的“ CHECK ”灯只起一个警告灯的作用，调取故障码时还必须使用自制的二极管灯。 大众车系使用专用诊断仪调取和清除故障码的操作方法基本相同，操作前应检查蓄电池电压必须大于 11.5V ，发动机工作温度必须高于 80 。以桑塔纳 2000 轿车为例，正确操作步骤如下：（1）关闭点火开关，将专用传输线/3 的一端（ 5 端子）与诊断仪相应接口连接，传输线另一端（ 16 端子）与换档手柄前部的故障诊断座连接，如图所示。 图4 V.A.G1551 诊断仪的连接  （2）打开点火开关，输入发动机 ECU 的地址代码“ 01 ”，然后按“ Q ”键确认，这时屏幕显示： R

29、apid data transfer Q01 Engine electronics   快速数据传递 确定01 发动机电控系统 经一段时间后屏幕上显示 ECU 的版本号和编号。 （3）按“”键进入功能选择，屏幕显示： Rapid data transfer HELP Select function XX   快速数据传递 帮助功能选择 XX （4）输人功能代码“ 02 ”，再按“ Q ”键确认，无故障时，屏幕上显示： No faults!   没有故障！ 有故障时，屏幕上将显示出故障数量。如有 2 个故障，屏幕上显示： 2 faults recognised! &

30、#160; 发现 2 个故障！ 之后按“”键，将依次显示每一个已检测到的故障代码及故障原因。在显示故障原因时，若屏幕底部出现“ /SP ”，表示该故障为间歇性出现的故障。有多个故障码时，可将故障信息打印出来。 （5）故障码调取完成后，输入功能代码“ 06 ”，再按“ Q ”键确认即可退出。然后关闭点火开关，拆下专用诊断仪和传输线。 2清除故障码 （1）按调取故障码步骤（1）、（2）、（3）进行操作后，输人功能代码“ 05 ”并按“ Q ”键确认，即可清除故障码。此时屏幕上将显示： Rapid data transferFault memory is erased!   快速数据传递

31、故障存储器被清除！ 若故障码所代表的故障还没有排除，故障码将无法清除。屏幕上将显示： Rapid data transmission （快速数据传递） Rapid data transferfault memory not erased!   快速数据传递 故障存储器没有清除！ （2）故障码清除完毕后，输入功能代码“ 06 ”，再按“ Q ”键确认即可退出。然后关闭点火开关，拆下专用诊断仪和传输线。 五、注意事项 1上实验台测试电压信号时，注意操作流程和相对应的测试端口。原则上只做本次实验相关的测试，其它无关的部位不要测试，否则按原理不清或看不懂电路图扣分。 2在实物台架上，测试端口

32、与电控单元直接相连，不要将任何电压加在发动机实验台的测试端口上，以免损坏电控单元。六、实验小结实验四 发动机电子控制系统数据流读取与分析一、实验目的1、了解发动机自诊断系统的概念与功用；2、掌握诊断仪器的使用方法，能够正确读取、清除故障码；3、掌握利用诊断仪器读取发动机电子控制系统数据流的方法；4、掌握电子控制系统控制机理与参数的影响关系，能够对数据流进行正确分析。二、实验学时：2课时三、实验设备与工具1、桑塔纳AJR电喷发动机实验台一台；2、帕萨特B5电喷发动机实验台一台；3、远征、金德诊断仪器各一台；4、大众专用诊断仪和各一台。四、实验原理1、故障自诊断系统现代汽车发动机的控制系统中，一般

33、都设有故障自诊断系统。该系统可以检测、诊断发动机控制系统的工作情况及工作中出现的故障。电子控制系统工作时，ECU不断接收各种传感器输入的信号和一些执行器的反馈信号，同时不断向执行器输出指令信号，自诊断系统根据这些信号来判断发动机控制系统有无故障。当电子控制系统出现故障时，ECU的故障检测电路可以将故障以代码的形式存储在ECU的RAM中，便于查找故障时调用，与此同时，点亮安装在仪表盘上的故障警告灯，以提醒使用人员及时检修。故障自诊断接口通常设置在仪表盘下方或变速器操纵杆前，直接与ECU相连，将诊断仪器或检测设备插入此接口便可读取故障码或诊断的数据流，以便在控制系统出现故障时，能及时、快速地查找和

34、排除系统中的故障。2、诊断仪器及其功能诊断仪器有通用和专用之分，通用诊断仪能适用于多种车系，适用范围大，如远征、金德的诊断仪器；专用诊断仪，如、以及TECH2等，只能适用于某一种车系，使用面较窄，但功能全面、针对性强。下面以大众为例加以说明，V.A.G1552可以选择的功能及功能选用的先决条件，如表31所示：表31 VAG1552的功能及功能选用的先决条件功能先决条件故障诊断仪VAG1552的功能发动机不转，点火开关接通发动机在怠速状态车辆在运行状态编号含义01查询控制单元版本行行行02查询故障存储器的内容行行行03最终控制诊断行不行不行04基本设定行行不行05删除故障存储行行行06结束输出行

35、行行07控制单元编码行不行不行08读测试数据块行行行10匹配行不行不行11登录不行行不行 使用不仅可以进行自诊断测试，提取故障代码，显示故障内容，同时还可以清除故障存储，对系统进行基本设定，读取测量数据，对控制单元进行编码，对发动机怠速进行调节等多种功能。读取故障代码是诊断仪器的基本功能之一，通过故障码可以初步确定发生故障的位置和部件。AJR发动机电子控制系统故障代码及含义如表32所示。读测试数据块，即读取数据流信息，也是发动机自诊断系统的主要功能。数据流信息包含了发动机电子控制系统的很多诊断信息，通过对数据流进行分析，可以判断发动机的工作性能、传感器与执行器的工作状况以及故障的可能位置等。怠

36、速状态下，AJR发动机电子控制系统的一些主要信号发生偏差的可能原因如表33所示。表32 AJR发动机电子控制系统故障代码及含义故障代码故障代码含义元件代号00513发动机转速传感器G2800515霍尔传感器G4000518节气门电位计G6900522冷却液温度传感器G6200524爆燃传感器G6100527进气温度传感器G4200530节气门定位电位计G8800540爆燃传感器G6600553空气流量计G7000668蓄电池电压01165节气门控制部件K33801247ACF电磁阀N8001249第一缸喷油器N3001250第二缸喷油器N3101251第三缸喷油器N3201252第四缸喷油器N

37、33表33 AJR发动机电子控制系统的一些主要信号发生偏差的可能原因信号显示数值可能的故障原因转速小于760r/min节气门控制部件卡住或有故障大量未计量的空气进入大于960r/min怠速开关不闭合或有故障大量未计量的空气进入节气门控制部件卡住或有故障发动机负荷小于1.0ms较小的值仅会在滑行方式中的驾驶中出现大于2.5ms怠速抖动（不是所有气缸都工作）空气流量计故障节气门控制部件故障电气设备被打开转向盘在极限位置上驾驶排挡选择（自动变速器）信号显示数值可能的故障原因空气流量小于2.0g/s在进气歧管和空气流量计之间的大量未计量空气量大于4.0g/s驾驶排挡选择（自动变速器）发动机由于辅助设备

38、而增加负荷冷却液温度小于80发动机温度太低冷却液温度传感器同发动机控制单元的连接导线大于105散热器受污脏冷却液风扇不工作节温器故障冷却液温度传感器同发动机控制单元的连接导线怠速空气质量学习值低于 -1.70g/s在节气门后有未计量空气进入高于 +1.70g/s由于辅助设备而产生高负荷在进气区域中有节流或有异物调节器调节值在公差范围之外（-10.010.0）负区域：混合气太浓，调节使混合气稀正区域：混合气太稀，调节使混合气浓未计量的空气喷油器故障学习值在极限上氧传感器电压显示不摆动（恒定0.00.3v）（恒定0.71.0v）大量未计量的空气火花塞故障燃油压力太低燃油压力太高喷油器故障冷却液温度

39、传感器故障活性炭罐电磁阀故障氧传感器无加热功能氧传感器故障或污脏恒定为1.0v与正极短路：经由氧传感器、传感器导线、搭铁线、发动机控制单元恒定在0.40.5v导线断路：经由氧传感器、传感器导线、搭铁线、发动机控制单元恒定为0.0v与搭铁短路：经由氧传感器、传感器导线、搭铁线、发动机控制单元发动机电控单元电压供应小于2.0v发电机故障，蓄电池耗电太剧烈蓄电池起动后不久，由于高电流或用电设备过载发动机控制单元电流供给和搭铁线连接电阻太大点火关闭时漏电大于14.5v发电机上的电压调节器故障由于突然起动或快充电设备而产生过电压五、实验步骤（一）故障码读取与清除1、打开自诊断系统插座的盖板，将故障诊断仪

40、V.A.G1552与自诊断插头连接起来；2、接通点火开关（发动机不转动）或起动发动机，显示器上将显示：V.A.G-SELF DIAGNOSIS HELP1- Rapid data transfer2-Flash code output自诊断 帮助1快速数据传输2闪烁代码输出3、键入“1”，即选择“快速数据传输”；4、按“01”键，输入“发动机电子控制系统”的地址词（即选择了“发动机控制单元”），然后按“Q”键确认，显示器上将显示控制单元的标识和代码；5、按“”键，显示器上将显示：Rapid data transfer HELP Select function XX快速数据传输 帮助 选择功能

41、XX6、按“02”键，选定查询故障存储器的内容，并按“Q”键确认,显示器上将显示出所存储的故障数目： X Faults recognized！识别出（X）个故障！7、如果显示器上显示“未识别出故障”，按“”键，退出；如果有一个或多个故障被存储，通过按“”键，可将故障代码及内容先后显示出来；8、按“05”键，选择功能“删除故障存储”，并按“Q”键确认；9、按“”键，退出“查询故障存储器的内容”功能，重新进入“功能选择界面”；10、按“06”键，选择功能“结束输出”，并按“Q”键确认；11、关闭点火开关，设置故障后，重新查询故障存储器的内容，并填写下表：故障代码表示含义（二）读取测试数据块1、进入

42、功能选择界面（前面的操作同上）：Rapid data transfer HELP Select function XX快速数据传输 帮助 选择功能 XX2、按“08”键，选择“读测试数据块”功能，并按“Q”键确认,显示器上显示：Read measured value block HELPInput display group number XXX读测试数据块 帮助输入显示组号码 XXX3、选择所需要的显示组号码。以显示组1为例，表示显示过程。按“001”键选定“显示组1”，并按“Q”键确认，显示器上显示：Read measured value block 1 1 2 3 4读测试数据块 1 1

43、 2 3 4其中，数字1表示发动机怠速转速，数字2表示发动机负荷，数字3表示节气门角度，数字4表示点火提前角。转换到其他显示组的操作方法：前进一组，按“”键；后退一组，按“”键；退回重新输入组号，按“C”键。（注：不同组别的不同数字所代表的内容可以查阅实验室辅助资料获得。）4、读取不同转速下的数据流信息，并填写下表：转速r/min空气流量g/s水温氧传感器v喷油脉宽ms点火提前角°8001200160020005、数据流读取结束，按“”键退出，重新进入“功能选择界面”；6、按“06”键，选择功能“结束输出”，并按“Q”键确认。7、关闭点火开关，设置故障后，重新读取数据流信息，并填写下

44、表，分析可能故障。转速r/min空气流量g/s水温氧传感器v喷油脉宽ms点火提前角°800120016002000可能故障：_（三）内容拓展 利用现有的其他型号的诊断仪器对其它型号的发动机进行故障码读取、数据流读取与分析，并对通用诊断仪与专用诊断仪进行比较。六、安全注意事项 1、遵守实验室规章制度，注意人身安全；2、未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备；3、严禁未经许可擅自打开仪器、设备的电源开关和点火开关；4、点火开关接通时，严禁断开蓄电池电极柱连线、自诊断插头以及与计算机有联系的电气元件。七、思考题1、简述故障码读取与清除的常用方法。2、简述怠速状态下导致冷却液温度过低（小于80）

45、、过高（大于105）的可能故障原因。实验五 发动机电子控制系统波形分析一、实验目的1、了解波形分析在发动机电子控制系统故障诊断中的作用；2、掌握汽车示波器的使用方法,能够对常见电信号进行波形显示；3、掌握发动机电子控制系统常见信号的波形形状，能够对测得的波形进行分析，确定发动机工作状态和故障原因。二、实验学时：2学时三、实验设备与工具1、连接导线若干； 2、汽车综合分析仪FSA740三台；3、奥迪A6、A4轿车各一辆； 4、奔驰轿车一辆；四、实验原理随着汽车进入电子控制时代，传统的故障诊断方法应该说还是有效的，但是也是远远不够的。就电子控制系统而言，传统上一直使用万用表进行故障检测与诊断，但是

46、万用表的使用范围是有局限性的，例如发动机转速信号、点火信号、喷油脉冲信号、氧传感器信号、爆震传感器信号等都需要进行波形显示才能对发动机故障或工作状态进行分析。因此，为了弥补万用表的不足，波形分析方法应运而生，其在发动机工作状态分析、故障检测与诊断中起到了重要作用。通过汽车专用示波器可采集的波形很多, 如点火波形、喷油器波形、爆燃信号波形及各种传感器波形等，下面仅对燃油喷射系统喷油器波形、点火系统点火信号波形以及它们在发动机故障诊断中的应用进行分析。喷油器的驱动方式分为电流驱动型和电压驱动型两种方式，不同的驱动方式，波形不同。结合实验室现有的桑塔纳AJR电喷发动机实验台，这里仅对电压驱动型发动机

47、控制系统的喷油器波形进行分析，其标准波形如图51所示。图51 喷油器标准波形AB段为喷油器的供电电压，在发动机正常工作时,该电压值一般不小于11.5V。若该值偏低，喷油器开阀时间将延长，实际喷油量减少。如果检测时发现AB段电压有轻微波动，这是由于喷油器电源线同时又与其他电感元件相连接所致，这种轻微的电压波动属正常现象；如果AB段电压大幅波动，则会影响喷油器的工作性能, 需要检查喷油器的电源线路中是否存在接触不良或电阻过大的问题，并进行必要的修理。BC段为ECU输出喷油信号的上升沿使功率三级管饱和导通瞬间，喷油器上的电压迅速降低。该段波形应该是干净利落垂直向下的，如果波形存在扭曲变形现象，则说明

48、驱动器的性能较差，应进行必要修理或更换。CD段为喷油器持续喷油时间，一般为几毫秒至十几毫秒。DE段为当喷油器开启一段时间后，ECU输出喷油信号的下降沿促使功率三级管截止，喷油器线圈产生的峰值电压。在峰值电压过后,电压从峰值回落到开路电压的过程中出现的一个“驼峰”波形,即图中的EF段,F点对应于喷油器关闭阀心落座的瞬时。DE段波形反映喷油器线圈的状态，该段的电压峰值与喷油器线圈的匝数和通电电流有关，喷油器线圈的匝数越多、电流越大，则产生的电压峰值越大，反之产生的电压峰值越小。正常状态下,电压峰值一般不小于35V。如果电压峰值正好接近35V，这是由于电压驱动型电路内稳压二极管对电压的钳位作用所致。

49、观察峰值电压波形顶端，若成直角，则说明电压驱动型电路内稳压二极管被反向击穿，对脉冲电压起钳位作用；若不成直角，则表明峰值电压不足以反向击穿电压驱动型电路内的稳压二极管，这意味着喷油器电磁线圈不良。同时，如果在电压回落的曲线上出现了多个“驼峰”波形, 则说明喷油器阀心或阀座已磨损变形。汽车上无论是传统触点式点火系统还是无触点电子点火或计算机控制的点火系统，都是由点火线圈通过电磁互感作用将低压电转变为高压电，通过火花塞跳火点燃可燃混合气的。而点火系统中初、次级电压的变化是有规律的，因此利用示波器可以直接检测出汽车点火系初、次级电压的变化波形,再将所测得的波形与正常的波形对比,则可以准确地判断出汽车

50、点火系统的技术状况及故障所在。利用示波器对点火系统检测的波形曲线有:多缸平列波、多缸并列波、多缸重叠波等三类。1）多缸平列波是指按照点火顺序从左到右首尾相连的波形，其功用是诊断点火系统的低、高压电路接触情况,以及电容器、低压线、高压线和火花塞等元件的性能。2）多缸并列波是按照点火顺序从下到上排列的波形，其功用是比较火花线的长度以及低压电路的闭合区间的长度。3）多缸重叠波是指将多缸发动机各个缸的点火波形重叠在同一图形上的波形，其功用是比较各缸点火周期、闭合区间和断开区间的差异。单缸点火周期放大后的波形图52所示，波形中各个部分的意义:A点为点火控制装置对ECU输出的点火信号进行功率放大后，驱动点

51、火线圈工作，使初级电路电流急剧下降，而次级电压急剧上升。B段为火花通过时间，这时次级高压电被送到火花塞上，一旦击穿火花塞间隙产生点火花而放电，次级电压便随之下降并保持火花塞电极放电所需的电压。C段为第一次振荡波，当保持火花塞持续放电的能量消耗完毕，电火花消失， 点火线圈中的残余能量以阻尼振荡形式耗尽。D点为初级电路导通瞬间， 此时初级电路中有电流通过，导致次级电路中有一反向电压。E段为初级电路断开的全部时间。F段为初级电路导通的全部时间。G段为第二次震荡波,表示点火线圈的磁化曲线。图52 单缸点火波形放大图 图53 点火波形主要诊断区域如果发动机点火系统存在故障时,则可将示波器显示的波形与标准

52、的波形进行对比，主要通过以下四个区域(见图53)来进行诊断。五、实验步骤1曲轴传感器信号测量双通道分别测取曲轴传感器与一缸点火控制信号之间的相位0 720A精确根据示波器画出两信号的相互确切位置（必须画全一工作循环720度），由图可得曲轴位置传感器每一齿为 度。由一缸点火信号结合VAG1552数据流的点火提前角得出曲轴位置传感器的缺口信号固定与一缸上止点 度。B画出发动机各缸的上止点相位在上图中正确的位置。（在上方的横向上画，并编上缸号）2凸轮轴位置传感器信号测量双通道分别测取凸轮轴位置传感器与一缸点火控制信号之间的相位720E 精确根据示波器画出两信号的相互确切位置（必须画全一工作循环720度）。F 由一缸点火信号结合VAG1552数据流的点火提前角，画出发动机各缸的上止点相位在上图中正确的位置。G 把曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器在下面同一坐标中画出，精确布置相位关系（画出720度范围内图形）。H 实际测量并画出曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器波形图，验证C做的工作的正确性。720自己画出（曲轴位置传感器与凸轮轴位