汽车故障诊断与典型案例分析课件：发动机排放控制系统和OBDⅡ系统故障分析

发动机排放控制系统和OBDⅡ系统故障分析第一节排放控制系统故障分析一、燃油箱蒸发控制1.燃油箱蒸发控制的内容2.炭罐电磁阀(CANP)工作条件第一节排放控制系统故障分析二、曲轴箱蒸发控制1.曲轴箱蒸发控制的作用1)防止窜入曲轴箱的HC和其他污染物通过自然通风进入大气，并将这些具有较强酸性和污染性的气体引入进气道，使之进入气缸后燃烧掉。2)防止曲轴箱内压力过高而导致发动机漏油。2.PCV阀的工作特性三、废气再循环1.废气再循环(EGR)阀开启的条件和作用2.废气再循环率的控制第一节排放控制系统故障分析四、二次空气喷射1.二次空气喷射系统的组成2.二次空气喷射作用第一节排放控制系统故障分析第一节排放控制系统故障分析五、开闭环控制1.上游氧传感器的作用2.下游氧传感器的作用3.三元催化器的作用和转化条件1)越接近理想空燃比转化效果越好。2)理想的工作温度为350～900℃，超过1000℃会烧坏三元催化器。3)有效的触媒面积没有被积炭或冷却液等有害物质覆盖,开闭环控制系统如图4-5所示。第一节排放控制系统故障分析4.三元催化器堵塞的原因、危害及处理方法(1)造成三元催化器堵塞的原因1)长期低速行驶、燃油标号过低、击穿电压过低、缺缸、失火、混合气过浓等原因造成催化器前端被积炭堵塞。2)发动机失火，跑长途时催化器前端被烧熔，造成堵塞。3)行驶中三元催化器拖底，造成三元催化器粉碎，进而造成堵塞。(2)三元催化器堵塞的危害1)怠速正常，怠速时排气量较少，基本上可以排干净,但车辆会突然没有高速，多数车的最高车速只有120～130km/h;发动机没有最高转速，严重时最高转速只有3000r/min，而且保持不住。2)4速自动变速器没有超速挡，6速自动变速器有时会出现一升入6挡就立即退回5挡，在5挡和6挡间频繁跳挡。3)发动机工作温度过高，个别车跑长途时甚至出现活塞烧熔在缸内的现象。第一节排放控制系统故障分析4)三元催化器堵塞，排气管背压高，OBDⅡ数据流会显示EGR率超标，留下EGR阀开启量过大的故障码。5)读取数据流时会发现电源电压、点火提前角、进气温度、冷却液温度、进气歧管压力信号出现混乱。(3)三元催化器堵塞的检测方法1)最简单的方法就是用手直接试排气气流，催化器堵塞后排气气流较其他车明显减弱，所以用手一摸即可做出正确判断。2)拆下空气滤清器滤芯，如果在急加速时看到进气道废气返流，则说明三元催化器堵塞。(4)三元催化器堵塞的修理方法1)如果是催化器前端被积炭堵塞，对于旧的三元催化器则是打开发动机舱盖，将三元催化器清洗罐直接挂在发动机舱盖上，将针头插入进气软管，起动发动机，使之保持2000～2500r/min运转，利用发动机工作时进气系统内的真空度将三元清洗剂逐渐吸入，持续20～25min，直至罐内清洗剂用第一节排放控制系统故障分析完；新三元催化器的清洗方法是使三元催化器清洗剂在罐内直接生成为气态，然后打开空气滤清器盖，拆掉空气滤清器滤芯，使雾状的清洗剂由管路经进气道直接输入，即可将催化器清洗干净，使其恢复正常。2)如果催化器前端被烧熔或催化器拖底粉碎，都必须换新的催化器。第二节OBDⅡ系统故障分析一、OBDⅡ系统的作用1.OBDⅡ系统对失火的监控2.OBDⅡ系统对燃油系统的监控3.通过HC流量传感器对蒸发系统进行监控4.OBDⅡ系统对二次空气喷射系统的监控5.OBDⅡ系统对氧传感器的监控6.OBDⅡ系统对EGR阀的监控7.OBDⅡ系统对点火的监控第二节OBDⅡ系统故障分析第二节OBDⅡ系统故障分析8.OBDⅡ系统对三元催化器工作状况的监控9.OBDⅡ系统对冷却液温度传感器的监控第二节OBDⅡ系统故障分析10.OBDⅡ系统对节气门位置传感器的监控11.OBDⅡ系统对空气流量传感器的监控12.OBDⅡ系统对凸轮轴位置传感器的监控二、OBDⅡ故障灯故障分析1.OBDⅡ故障灯MIL只是很快地闪烁一下2.OBDⅡ故障灯MIL一直亮着3.OBDⅡ故障灯MIL连续闪烁第三节典型案例分析案例1炭罐空气滤清器堵塞导致热车起动困难、混合气过稀、排气管放炮1)有一辆车在炭罐空气滤清器堵塞后继续行驶，结果前后崩坏了三个消声器。2)造成热车后进入闭环控制时出现怠速自动加速和自动减速的现象。3)炭罐与炭罐电池阀间的真空管脱落，使未经空气流量传感器计量的空气进入进气道，由于未给其配置燃油，会造成混合气过稀，使汽车加速不良，没有高速。案例2炭罐电磁阀卡滞在开启部位，汽车在行驶中动力不足第三节典型案例分析案例3废气再循环(EGR)阀卡滞导致起动困难、怠速不稳、加速发抖1)起动发动机，并以怠速(冷车)运转。2)将手指伸入EGR阀，按在膜片上，感觉膜片无动作。3)预热发动机至正常温度，再将发动机转速上升至2000r/min，此时手指应能感觉到EGR阀开启时膜片的动作。第三节典型案例分析案例4油箱加得过满，造成起动困难，加速发闯，急加速时排气管冒黑烟或发动机熄火案例5发动机排气不畅，引发EGR率过高，造成温和加速时车辆前后窜动案例6排气管内积蓄大量的水，发动机起动困难，排气有臭鸡蛋味案例7雪铁龙轿车加速无力故障的排除案例8控制单元无1、4缸点火信号，发动机怠速时有“突突”声，加速无力第三节典型案例分析【一句话介绍】1)正常的NOx排放量在怠速时不应超过100ppm，在稳定的道路工况下不应超过1000ppm。2)氧传感器的检测方法为：每次都必须迅速将加速踏板完全踩到底，待发动机转速上升到3000r/min以上并且不到4000r/min时，迅速完全放松加速踏板，如此反复，以在10s内氧传感器能完成8次工作频率变化为合格。3)氧传感器加热器损坏，会造成氧传感器调节频率过慢，输出电压过低，导致混合气过浓，在发动机有部分负荷时排气管冒黑烟。4)氧传感器输出电压，新车通常在0.3～0.7V间变动,在燃烧室被积炭轻度污染时在0.2～0.8V间变动，在燃烧室被积炭严重污染时在0.1～0.9V间变动。5)如果短期燃油调整显示高于0%的正值，则表示混合气较稀；如果短期燃油调整显示低于0%的负值，则表示混合气较浓。第三节典型案例分析6)拆下空气滤清器滤芯，使进气阻力减小，混合气变稀，尾气中HC和CO的含量就会明显降低，反之则进气阻力越大，混合气越浓；使用空气流量传感器的发动机，拔下进气系统上的一根真空管，使混合气明显变稀，尾气中HC和CO的含量就会再次大幅度降低。7)如果尾气测试仪上显示CO和HC的含量正常，那么CO2的含量就应显示偏高。8)用手堵住空气滤清器进气口，会使充气系数降低，混合气变浓，氧传感器输出电压应为0.7～0.9V；拔下一根真空软管，混合气变稀，输出电压应为0.1～0.3V。9)三元催化器最害怕使用硫、磷含量高的汽油和机油。10)行驶中因托底、碰撞、振动等使三元催化器陶瓷载体破裂变形,也会降低催化反应作用，而且还可能造成堵塞，引发排气不畅。11)短期燃油修正系数是控制单元根据节气门开度的变化、车速是否处于巡航控制、以及氧传感器输出信号(最主要因素)确定的，短期燃油修正系数在整个闭环控制中是在不断变化的。第三节典型案例分析12)长期燃油修正系数是控制单元根据短期燃油修正系数的变化对控制单元运行数据结构进行修正确定的，存储在PCM存储器中。13)如果无明显故障，短期燃油修正系数和长期燃油修正系数都显示为中值，表明发动机燃油系统处于最佳状态。14)OBDⅡ系统对氧传感器的监控，主要是针对工作频率和输出电压两个方面。15)OBDⅡ系统对燃油蒸发控制的检测是通过HC流量传感器(VWV)或装设蒸气控制阀来实现的。16)OBDⅡ系统采用高精度曲轴转角测量方法来测定每次气缸点火时曲轴旋转的加速度，以监测发动机各缸的缺火情况。17)发动机起动转速为200r/min时，缸内缺火率为2%～3%，会烧坏TWC,此时PCM模块中断该缸的喷油脉冲信号。18)OBDⅡ系统点火时初级电流中断产生的反电动势，经IGF端子将信号传送到控制单元，控制单元根据此信号检测点火线圈是否实际点火。第三节典型案例分析19)废气报警灯长亮，表明出现了废气质量变差的故障，排放指标超标1.5倍或以上。20)在行驶状态下废气报警灯闪亮，表明有可能出现造成三元催化器损害的故障，应对三元催化器做专项检查。21)MIL灯仅仅指示那些会导致车辆排放水平超过法规所规定的OBD限值的故障。22)使用含铅汽油时，汽油中的铅和积炭会覆盖在TWC上；混合气过浓，积炭覆盖触媒层；缸盖垫或涡轮增压的进气歧管垫密封不良，冷却液进入TWC，都会导致三元催化器损坏，使汽车没有高速。23)大众车系短期燃油调整可分为0～255级，中间值为128。24)IGF(点火反馈信号)端子将信号传送到控制单元，控制单元根据此信号检测是否实际点火。25)EGR率是废气再循环中进入燃烧室的废气占进气总量的比率。26)用夹子夹注PCV阀前端的真空软管，使PCV阀关闭，发动机转速应下降，如果发动机转速没有下降，则表明PCV阀堵塞。第三节典型案例分析27)二氧化锆型氧传感器的核心是氧化锆陶瓷材料，在它的表面有两个白金电极,其内侧与大气相通，外侧与尾气相通，由于尾气和空气中氧气含量的差，使两个电极间产生电压。28)二氧化钛型氧传感器是高电阻半导体，当表面缺氧时，电阻变小。氧传感器变化电压为0.1～4.6V，并且当氧传感器变化电压为0～2.5V时为混合气过稀，当氧传感器变化电压为2.5～5V时为混合气过浓。29)AIR系统的主要作用就是在冷起动和暖车期间，定量地向排气管和三元催化转化器内输送新鲜空气，通过废气燃烧和快速对三元催化转化器进行预热，有效地降低起动和暖车期间排放的HC和CO量。30)汽车在行驶中进入闭环控制后，三元催化转化器正常时在正常工作温度下出气口温度至少比进气口温度高出38℃，在怠速时出气口温度比进气口温度也应高出10℃以上。31)在车辆每行驶30000km后应将三元清洗剂罐挂在打开的发动机舱盖上，将针头插入进气软管或与进气系统上任意一根真空管相连接，起动发动机，保持以2000～2500r/min的转速运转，利用第三节典型案例分析发动机工作时进气系统内的真空度将三元清洗剂逐渐吸入，每次清洗通常需要持续20～25min，直至罐内清洗剂用完为止。32)控制单元上喷油器接地线不实，会造成喷油脉宽减小，导致混合气过稀，四缸发动机会出现200～800r/min的怠速游车，同时喷油脉宽会超过5ms。33)氧传感器转化频率以在10s内转化8次以上为合格。34)打开空气滤清器上盖，如果猛踩加速踏板时废气会从空气滤清器中冒出，则说明发动机排气不畅。35)用红外线测温仪检测怠速时三元催化器前后端温差，如果小于10℃，则为三元催化损坏。36)前、后氧传感器输出的信号如果一致，则说明三元催化器失效。37)在尾气中如果CO、HC和NOx三项的含量都高，则可能是TWC失效；如果只是NOx单项的含量高，则可能是EGR系统失效。38)用胶皮锤敲击三元催化器外壳，如果听到有哗啦的声音，则说明三元催化器内部已经因拖底而粉碎(外壳有时没有明显变形)。第三节典型案例分析39)在常温下用欧姆表测试，大众车系的氧传感器端子1和2间的电阻值应为1～5Ω，如果为无穷大,则说明氧传感器加热元件断路，应更换。40)打开空气滤清器，里边有黑色油液，说明PCV阀堵塞。41)把PCV阀放在耳边摇晃，如果听到里边有响声则为正常，否则说明PCV阀发生卡滞。42)PCV阀开启量过大会造成混合气过稀，发动机怠速运转不平稳。43)PCV阀密封性检测方法为：将强制通风软管从发动机进气系统一侧往曲轴箱一侧用气筒加压，PCV阀是单向阀，允许曲轴箱气体进入进气系统，不允许进气系统的混合气进入曲轴箱，所以加压后不通为正常，否则必须更换PCV阀。44)曲轴箱强制通风装置堵塞，在一定程度上也会使混合气变浓。45)如果氧传感器的输出电压在0.45～5.0V之间某个数值保持不动，则表明氧传感器断路。46)向一个EGR通道吹气，检查EGR阀的工作情况。47)OBDⅡ系统对组合电器的监控，主要是确保发现任何故障的详细信息的能力。第三节典型案例分析48)如果PCV阀卡滞在开度过大的部位，过多的空气由此进入进气系统，使混合气过稀，控制单元会根据上游氧传感器信号给予一定补偿，因此氧传感器信号电压始终很低，而且怠速工作粗暴。49)如果发生回火，PCV阀将完全关闭，可阻止回火引入曲轴箱发生的爆炸。50)举升汽车，打开点火开关，分别用手旋转左右两侧的前轮。51)模拟电压信号是指在某一范围内连续变化的信号。52)输出控制电路又称为输出驱动器，由很多晶体管组成，主要控制执行器的电磁线圈、执行器的继电器和数字显示器。53)自诊断系统通过电压、工作时限、调节反馈和比照对传感器和执行器进行检查。54)微处理器又称为处理电路,主要由计算芯片和程序芯片组成，是计算器中运算和决策芯片。55)A/D转换器负责将传感器的模拟电压信号转换成微处理器能够阅读的数字电压信号。56)控制单元和传感器完成重新设置后，应当关闭点火开关30s，再进行其他操作。57)工作时限是指在一定单位时间内应发生的次数或应达到的状态。第三节典型案例分析【故障一点通】1)OBDⅡ系统对组合传感器进行监控，如节气门位置传感器和车速传感器一起负责控制自动变速器的换挡点。2)OBDⅡ系统将进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器和发动机转速传感器的综合信息与空气流量传感器的信息进行比较，以确定空气流量传感器的信号是否准确。3)如果OBDⅡ故障灯MIL只是很快闪烁一下，则说明是一个瞬间故障，没有必要修理，也不可能储存故障码。4)如果OBDⅡ故障灯MIL一直亮着，则说明OBDⅡ系统发现一个连续故障，此类故障可能影响车辆驾驶性能和油耗，应及时修理。5)如果OBDⅡ故障灯MIL连续闪烁，则说明发动机当前时刻存在着比较严重的失火故障，且失火率会导致三元催化器温度过高，有严重损坏三元催化器的紧急故障，应立即降低车速和减少负荷。第三节典型案例分析6)故障一旦被确认，如果在故障被排除之后经过连续三次诊断都没有发现相应故障，MIL灯才会被熄灭。7)混合气越稀，CO的含量就越低。8)燃油压力调节器真空软管堵塞，在怠速和中小负荷时燃油压力调节器无法感受到进气系统的真空吸力，没有回油，所以在怠速和中小负荷时混合气过浓。9)喷油器滴漏，属于额外供油，会造成混合气过浓。10)曲轴箱强制通风装置堵塞，在一定程度上也会使混合气变浓。11)氧传感器前边的排气管泄漏，使氧传感器输出的信号电压持续走低，导致控制单元逐步将喷油脉宽调到最大，造成混合气过浓。12)使用含铅汽油时，汽油中的铅和积炭覆盖在TWC上，使之失效，三个指标都高。13)标志3071.6MT型轿车出现每天初次起动时需要起动三次才能着车，点火后自诊断系统提示排放系统故障，并伴随发动机抖动的情况，只有关闭发动机再重新起动，才能将故障提示消除。第三节典型案例分析14)氧传感器失效退出后或插头脱落后，控制单元通常是按氧传感器输出的最后一个电压信号进行控制。15)炭罐内的空气滤清器堵塞时，会使燃油箱内与大气的唯一通道关闭，随着箱内油液液位的降低，油箱内真空度逐渐升高，油箱底在外界大气压力和内部燃油泵真空吸力的双重作用下，油箱底开始贴近燃油泵集滤器。16)氧传感器的加热器损坏，造成工作频率过低，导致冷车起动后怠速稳定，加速顺畅。17)怠速、急加速、大负荷时正常，中小负荷缓加速时明显感觉车速不稳，明明是稳住加速踏板却感觉似乎在不停地加速或减速。18)上游氧传感器断路会造成冷车正常，热机后会出现怠速游车,发动机转速在750～1000r/min之间波动。19)如果怠速时数据流显示节气门开度正常，而数据流显示的进气量却明显超出4g/s，则说明超出上限，会造成混合气过浓,氧传感器自适应值也会因此达到极限，输出电压会在0.85～0.95V之间缓慢第三节典型案例分析变化。20)氧传感器自适应值的正常值为78～178，相当于－10%～＋10%。21)PCV阀黏滞在开启较小的位置时，在怠速和行驶中会出现不定期的啸叫声，在打开气门室上机油加注口盖时会明显感觉到有真空吸力。22)PCV阀黏滞在开启较大的位置时，中小负荷时没有经过计量的空气由此进入进气道，会造成混合气过稀，特别是怠速时(在正常情况下,怠速时PCV阀的开启量最小)，导致怠速工作粗暴。23)燃油标号低于厂家规定，由于油中烯烃的含量高，喷油器、燃烧室和三元催化器内容易形成积炭，造成喷油器和三元催化器堵塞。24)发动机冷车时怠速抖动严重，热车后怠速仍然有些抖动，急加速时排气管冒黑烟，油耗高，提速慢，加速座车，而中速运行时正常，此时应重点检查EGR阀是否因积炭过多而卡滞在开启部位。25)尾气排放超标并伴随发动机抖动的情况，只有关闭发动机再重新起动，才能将故障提示消除。第三节典型案例分析26)三元催化器烧红的原因有两个：点火线圈或高压线短路，造成击穿电压过低，使混合气燃烧质量过差;混合气过浓。27)炭罐电磁阀在常开位置，热天会造成混合气过浓;车辆停放一天后起动困难，有时一次起动不着车，多次起动着车后，发动机有“突突”声，且伴有呛人的生油气味；若起动着车后立即起步,则车辆发抖,急加速有回火现象，行驶中容易熄火，熄火后起动困难。28)当炭罐内的空气滤清器堵塞时，热车时打开燃油箱盖，可以听到真空吸气声，加油时会感觉到气阻，加完油后会看见地面有油滴，这是因油箱内负压过高而反喷出来的。29)厂家设计的EGR率都明显低于20%。30)使用低标号劣质燃油时容易产生积炭，积炭会造成EGR阀卡滞，同时造成节气门处积炭过多，导致冷车起动困难，怠速剧烈抖动，行驶中放松加速踏板熄火，加速不良、座车等故障。31)控制单元进水后，不能继续着车，在水未排出前也不能起