汽油机电控系统故障诊断.ppt

1、项目四 电控汽油发动机故障的诊断,活动3 电控汽油发动机电子控制系统故障的诊断,电子控制系统的作用是接受来自发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU预置的程序，对喷油时刻、喷油量等进行确定和修正。 电子控制系统包括反映发动机运行状况的各种传感器和电控单元（ECU）等。,3,1、发动机运行状况传感器,发动机运行状况传感器是对反映发动机运行状况的一些参数进行检测。 这些运行参数包括：发动机曲轴位置及转速、发动机的热状态、进气温度、汽车的车速和发动机是否处于起动状态等。,4,1） 发动机曲轴位置及转速传感器,发动机曲轴位置及转速传感器是控制系统中的主控参数之一，其作用是检测发动机转速、识别

2、活塞上止点位置，提供ECU选取合适的喷油时刻和点火时刻。 曲轴位置及转速传感器主要有三种类型：电磁脉冲式、霍尔效应式和光电式曲轴位置及转速传感器。,5,（1) 电磁脉冲式曲轴位置及转速传感器 电磁脉冲式曲轴位置及转速传感器的安装位置有分电器内，曲轴前端皮带盘上或曲轴后端的飞轮处，其结构都是由绕有线圈的磁头和旋转的信号盘等组成。 桑塔纳2000GSi使用的AJR发动机所用的磁脉冲曲轴位置传感器由电磁感应式传感器 和脉冲盘等组成，脉冲盘在圆 周上等分布置着60个轮齿，其 中空缺两个轮齿，供ECU识别曲 轴位置，作为点火正时参照基准。,6,电磁脉冲式曲轴位置及转速传感器工作原理： 发动机运转时，脉冲

3、盘上的轮齿每通过磁感应传感器一次，传感器内的耦合线圈中便产生一个交变电压信号（Ne信号即发动机曲轴转角及转速信号），而在缺齿处产生一个畸变的交变电压信号（G信 号即判缸信号）。利用G信号和Ne 信号的组合，ECU就可判定基准气 缸的活塞位置，决定满足发动机 多种运转条件的喷油量和喷油时 刻，并确定基本点火提前角。,7,（2) 霍尔效应式曲轴位置传感器（凸轮轴位置传感器） 霍尔效应式曲轴位置传感器是利用霍尔效应原理对曲轴位置进行检测的一种传感器。霍尔式传感器可装在分电器中，也可装于曲轴或凸轮轴前端。 叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电

4、压。当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通，此时传感器无霍尔电压输出。 霍尔电压变化的时刻 反映了曲轴或凸轮轴位置， 单位时间内霍尔电压变化 次数反映发动机转速。,8,2）温度传感器,（1) 水温传感器 水温传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上，用来检测发动机的冷却水温度。水温传感器是一个负温度系数的热敏电阻。水温愈低，电阻愈高；反之，水温愈高，电阻愈低。 冷却水温度较低时，热敏电阻阻值大，ECU检测到的分压值就高。根据这信号，ECU增加燃 油喷射量，使发动机冷机运转性能 得以改善；水温高时则减少喷油量。,9,（2) 进气温度传感器 无论D型EFI系统，还是L型EFI系统中，均应考虑空气密

5、度对实际进气量的影响。空气密度是随空气的温度和压力而变化的。 进气温度传感器的作用就是检测进气温度，并将检测信息输送给ECU作为修正喷油量的参考依据之一。 进气温度传感器的原理结构与水温传感器相同，也是采用热敏电阻，它与ECU的连接方式也与水温传感器相同。,10,3）氧传感器,氧传感器又称传感器，它安装在排气管的接头处。氧传感器用来检测排气中氧的含量，转化为电信号输入ECU，并以此对喷油量进行修正，实现混合气闭环控制。 氧传感器有氧化锆和氧化钛两种型式。 氧传感器在温度超过300后，才能进行正常工作，现在大部分汽车使用带加热器的氧传感器（即四线制氧传感器）。,11,氧传感器工作原理： 发动机运

6、转时，废气从氧传感器锆管外表面流过，在高温状态下氧分子发生电离。由于锆管内外表面上氧分子浓度不同，因而使氧离子从浓度大的锆管内表面向浓度小的锆管外表面移动，从而在锆管内外表面的两 个电极之间产生微小的电压。 当混合气的实际空燃比小于 理论空燃比，即发动机以较浓的混 合气运转时，排气中缺氧，锆管中 氧离子移动较快，并产生0.8V1V 左右的电压。,12,氧传感器工作原理（续）： 当混合气的实际空燃比大于理论空燃比，即发动机以较稀的混合气运转时，使锆管中氧离子的移动能力减弱，只产生约0.1V的电压。因此，这种氧传感器输出的电压信号是随混合气成分不同而变化的，并以理论空燃比为界产生突变。 氧传感器相

7、当于一个氧浓度开 关，根据混合气空燃比向ECU输出 脉冲变化的电压脉冲信号。ECU根 据氧传感器输入信号控制喷油量的 增减，把空燃比精确地控制在理论 值空燃比附近。,13,2、电子控制单元,电控单元（ECU）的作用是按照预置程序对各个传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后发出指令，控制有关执行元件（如喷油器等）动作，以达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。,14,1）电控单元的组成 电控单元主要由输入通路、A/D转换器、微型计算机和输出通路四部分组成。,15,2）汽油喷射的控制原理,汽油喷射控制原理就是对喷油正时和喷油量控制过程。 （1）喷油正时的控制 喷油时刻控制分为同步喷射和异步喷

8、射两种方式。 同步喷射是指在既定的曲轴转角位置喷射汽油，即汽油的喷射与发动机旋转同步。发动机稳定工况的大部分运转时间里都以同步方式工作。 异步喷射是根据传感器的输入信号控制开始喷油时刻，与曲轴转角位置无关。发动机处于起动、加速等非稳定工况时，控制系统以异步喷射方式或增加异步喷射进行补偿。,16,（2）喷油量的控制,电控汽油喷射系统对喷油量控制就是通过精确地确定和控制喷油的持续时间来实现的。根据发动机的运行特点，喷油持续时间控制分为起动时和起动后喷油持续时间的控制。 起动时喷射时间的控制 冷起动时，燃油喷射时间主要决定于发动机的热状态。 即：ECU根据发动机的冷却水温度， 从预存的水温喷油时间数

9、据图表中 找出相应的基本喷油时间，然后进行 进气温度和蓄电池电压修正，得到起动 时的喷油持续时间。,17, 起动后同步喷射持续时间的控制 起动后喷油持续时间由发动机转速和进气量确定的基本喷油持续时间、由发动机运行状态参数决定的修正喷油持续时间构成。 喷油持续时间=基本喷油时间*喷油修正系数+电源电压修正值 起动后冷车运转工况（暖机过程）的喷油控制。在发动机冷车起动后的暖机过程中，为了使冷车怠速能平稳运转并缩短暖机过程的时间，ECU额外增加喷油量，以保持较浓的混合气。喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，且随着冷却水温度的上升，燃油喷射修正量逐渐减少，逐步达到正常。,18,怠速稳定性修正。ECU

10、根据进气支管压力和发动机转速对喷油量作修正。随着压力增大或转速降低，增加喷油量；随着压力降低或转速上升，减少喷油量。 大负荷工况时的加浓修正。ECU根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器的信号判断发动机负荷状况，决定相应增加的燃油喷射量。大负荷的加浓量约为正常喷油量的1030。有些发动机的大负荷加浓量还与冷却水温度信号有关。 加速工况时的喷油量修正。当ECU确认汽车正处于加速工况，则ECU除了根据空气流量增加同步喷射的喷油量外，还增加异步喷射，以满足加速工况对喷油量的特殊要求。,19,电源电压修正。当ECU发出喷油信号后，喷油器电磁线圈通电，但喷油器针阀实际开启时刻（开始喷油时刻）相

11、对于喷油信号存在动作滞后。当喷油器停止喷油时，针阀实际关闭时刻也有动作滞后，且针阀开启滞后时间比关闭滞后时间长。通常把开启滞后与关闭滞后时间的差值称为无效喷射时间。在无效喷射时间内，喷油器没有喷射，需要补偿修正。 发动机运行时，针阀开启滞后时间受蓄电池电压影响较大，针阀关闭滞后时间受蓄电池电 压影响较小。ECU根据蓄电池电压 对喷油持续时间进行修正，蓄电池 电压低，修正时间长；蓄电池电压 高，修正时间短。,20,3）断油控制,断油控制是指ECU停止向喷油器驱动电路发送喷油信号。 （1）减速断油控制。发动机在高速运行时，节气门突然关闭而处于急减速状态，为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变坏，

12、ECU停止喷油。当发动机转速降至预定转速之下或节气门重新打开时，ECU才使喷油器恢复喷油。恢复喷油转速与冷却水温度，空调是否工作，用电器情况等因素有关。 （2）超速断油控制。为避免发动机超速运行而造成损坏，ECU执行发动机超速断油控制，对发动机的最高转速进行限制。发动机运行时，当转速超过设定转速时，ECU停止输出喷油信号，转速下降至设定转速时再恢复喷油，防止转速继续上升。,21,3、电子控制系统故障诊断（1）（以SGM BUICK轿车为例）,上海别克新世纪轿车采用型号为L46、排量为3.0L的V6型发动机，该发动机主要控制内容有电控燃油喷射、电控点火、怠速控制、废气再循环控制等。,发动机电控元

13、件的整体布置之二 1上进气歧管；2MAP；3火花塞； 4点火线圈/模块总成；5HO2S；67X CKP；7EGR；8TPS；9供油和回油管；10节气门体；11IAC；12PCV；13EVAP；14CMP,22,1） 曲轴位置传感器（CKP 24X）故障诊断,（1）类型和功能 类型为三导线霍尔效应式传感器。安装在曲轴前端，曲轴转一圈 ，24X CKP便产生24个通断脉冲信号，24X信号在转速的标定中具有更好的分辨率。 作用是在发动机转速低于1600转/分钟时，电脑使用24X信号识别发动机转速，同时计算点火正时，增加怠速性能与低速运行性能。,曲轴位置传感器（CKP 24X）电路,23,1） 曲轴位

14、置传感器（CKP 24X）故障诊断（续2）,（2）诊断仪检测 连接TECH 2诊断仪； 选择F0：诊断，屏幕显示车辆识别选择年款（根据汽车17位编码的第10位）； 选择F0：动力总成，屏幕显示选择轿车发动机类型； 选择F0：DTC信息，屏幕显示故障代码及故障信息； 排除故障后，选择F2：清除DTC信息，按屏幕提示清除故障代码。,24,1） 曲轴位置传感器（CKP 24X）故障诊断（续3）,（3）万用表检测 24X 传感器与PCM连接。传感器A端与PCM的C2（70#）、B端与C1（9#）、C端与C2（74#）的电阻都应小于0.5。 传感器工作电压。PCM的C2（70#）与C2（74#）、传感器

15、A端与C端电压都为12-14V。 传感器信号电压。PCM C1（9#）与C2（74#），传感器B端与C端，怠速时波动，平均电压3.6V,都不随转速变化。,曲轴位置传感器（CKP 24X）电路,25,1） 曲轴位置传感器（CKP 24X）故障诊断（续4）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测CKP 24X信号，其波形如图所示。 怠速时，频率255HZ，峰峰值9.20V，占空比56.1% ，间隔时间2.24 ms； 加速时，频率上升，峰峰值、占空比基本不变，间隔时间缩短。,CKP 24X信号怠速时波形,26,2） 曲轴位置传感器（CKP 7X）故障诊断,（1）类型和功能 类型为双导线电磁感应式传感

16、器。7X输出交流脉冲信号。 作用是产生曲轴点火基准信号；产生转速主控信号。点火控制模块用7X脉冲信号作为曲轴位置指示，确定哪一个缸点火线圈发火，如果7X传感器损坏将导致不能产生脉冲信号，使发动机无法启动。,曲轴位置传感器（CKP 7X）电路,27,2） 曲轴位置传感器（CKP 7X）故障诊断（续2）,（2）使用TECH 2诊断故障。 （3）万用表检测 7X传感器与点火控制模块ICM连接。7X传感器A端与ICM C3（A端）电阻；7X传感器B端与ICM的C3（C端）电阻都应小于0.5。,曲轴位置传感器（CKP 7X）电路,28,2） 曲轴位置传感器（CKP 7X）故障诊断（续3）,7X传感器电阻

17、。7X传感器A端与B端电阻值应该在800-1000欧。 7X传感器电压。7X传感器产生的是一个交流电压，怠速时有2V左右的交流电压，随转速上升电压升高。,曲轴位置传感器（CKP 7X）电路,29,2） 曲轴位置传感器（CKP 7X）故障诊断（续4）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测CKP 7X信号，其波形如图所示。 怠速时。频率64.1HZ ，峰峰值25.6V ，占空比 79.5% ，间隔时间 13.2 ms 加速时。频率上升 ，峰峰值上升，占空比基本不变，间隔时间缩短。,曲轴位置传感器（CKP 7X）波形,30,3）凸轮轴位置传感器（CMP）故障诊断,（1）类型和功能 为三导线霍尔效应式

18、传感器。 CMP传感器只有一个触发槽，在第一缸活塞位于进气行程时产生凸轮轴位置信号。 其作用是在起动初期，PCM根据3X信号控制所有6个喷油器同时喷射少量燃油，喷过预注燃油后，PCM利用CMP传感器信号控制6缸燃油顺序喷射。,凸轮轴位置传感器（CMP）控制电路,31,3）凸轮轴位置传感器（CMP）故障诊断（续2）,（2）连接TECH 2诊断故障。 （3）万用表检测 CMP传感器与PCM连接。检测CMP传感器A端与PCM的C2（72#）；B端与C1（7#）电阻；C端与C2（73#）电阻都应该小于0.5。 传感器工作电压。检测PCM的C2（72#）与（73#）之间直流电压；CMP传感器A端与C端之

19、间直流电压都应为12-14V。,凸轮轴位置传感器（CMP）控制电路,32,3）凸轮轴位置传感器（CMP）故障诊断（续3）,检测传感器信号电压。 检测PCM的C1（7#）与PCM的C2（73#）之间，在怠速时电压在0至9V脉冲，平均电压在0.3V左右，不随转速变化；检测CMP传感器B端与CMP传感器C端之间，在怠速时电压在0至9V脉冲，平均电压在0.3V左右，不随转速变化。,凸轮轴位置传感器（CMP）控制电路,33,3）凸轮轴位置传感器（CMP）故障诊断（续4）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测CMP信号，其波形如图所示。 怠速时。频率5.37HZ ，峰峰值9.20V ，占空比 96.8%

20、，间隔时间180ms 加速时。频率上升 ，峰峰值 、占空比基本不变，间隔时间缩短。,凸轮轴位置传感器（CMP）怠速时波形,34,4）冷却液温度传感器（ECT）故障诊断,（1）类型和功能 为双导线负温度系数热敏电阻型传感器，输出模拟电压信号。 暖车控制怠速，冷车快怠速； 点火控制，修正点火正时、控制爆震； 喷油量控制，温度越低，喷油脉宽越大； 自动变速器控制，温度低时不能进入OD档；温度低于60度，锁止离合器不工作。,冷却液温度传感器ECT控制电路,35,4）冷却液温度传感器（ECT）故障诊断（续2）,（2）使用TECH 2诊断仪诊断故障。 （3）万用表检测 ECT传感器与PCM连接检测。 EC

21、T传感器电阻。检测PCM的C2（26#）与C1（13#）之间， ECT传感器B端与传感器A端之间的电阻随温度的升高而下降， ECT传感器信号电压。别克发动机ECT温度传感器信号电压分2段，在冷却液温度在50度左右的时候有一个突变。,冷却液温度传感器ECT控制电路,36,4）冷却液温度传感器（ECT）故障诊断（续3）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测ECT信号，其波形如图所示。 ECT信号波形是双段的（在50度左右的时候有一个突变），随温度的升高，电压逐渐下降。,冷却液温度传感器ECT信号波形,37,5） 氧传感器（H02S）故障诊断,（1）类型和功能 类型为四导线加热式二氧化锆型传感器。

22、PCM根据氧传感器H02S信号不断修正空燃比，控制在最佳状态。 闭环条件。在温度高于318度时才进入工作状态。 开环控制。发动机启动时；冷却液温度过低时；节气门全开，大负荷、高转速时；加减速时；燃油控制高速断油或减速断油时；氧传感器或线路发生故障时。,氧传感器H02S控制电路,38,5） 氧传感器（H02S）故障诊断（续2）,（2）使用TECH 2诊断仪诊断故障。 （3）万用表检测 H02S氧传感器与PCM连接检测。H02S氧传感器加热丝电阻。D端与C端电阻在冷态时应该为4.3。 检测氧传感器D端与C端在工作是应该有12-14V蓄电池电压，否则应查看26#保险丝或传感器接地。 H02S氧传感器

23、工作信号电压。氧传感器B端与A端的信号电压，正常输出0.10.9V之间变化的电压。,氧传感器H02S控制电路,39,5） 氧传感器（H02S）故障诊断（续3）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测H02S信号，其波形如图所示。 在氧传感器温度达到318度以上，发动转速2500转/分钟，检测H02S氧传感器信号；最高电压824mv；平均电压457mv ；最低电压120mv，每10秒波动15次（一般至少需要波动48次以上）。,氧传感器H02S信号波形,40,4、电子控制系统故障诊断（2）（以上海大众电控发动机为例）,大众桑塔纳2000GSi型轿车的AJR型发动机采用了德国波许（BOSCH）公司最先

24、进的Motronic3.8.2电子控制多点汽油顺序喷射系统。 M3.8.2系统能依据进气流量信号和曲轴转角信号准确地控制发动机混合气空燃比和点火时间。,汽油喷射系统和点火系统位置布置图 l-霍尔传感器；2-喷油器；3-活性炭罐；4-热膜式空气流量计；5-活性炭罐电磁阀；6-ECU；7-氧传感器 ；8-水温传感器；13-节气门控制组件；14-2号爆震传感器；15-转速传感器；16-进气温度传感器；17-点火线圈；18-1号爆震传感器,41,1） 曲轴转速传感器（G28）故障诊断,（1）类型和功能 类型为带屏蔽线的磁感应式传感器。 发动机转速传感器（G28）发送发动机转速信号和上止点信号给控制单元

25、，供ECU判别点火正时和计算基本喷油量。如果没有信号，发动机不能起动；当发动机运转时，如果出现故障，则发动机立即熄火。,曲轴转速传感器（G28）电路,42,1） 曲轴转速传感器（G28）故障诊断（续2）,（2）使用V.A.G 1552诊断仪,进行故障诊断： 输入地址“01”，进入发动机检测 输入选择功能“08”，进入读取数据块 输入组号“003”，进入基本功能数据检测（见右图显示）,区域：发动机转速； 区域：蓄电池电压； 区域：冷却液温度，80105正常，小于80为发动机暖机； 区域：进气温度，19.5不变化，进气温度传感器有故障。,43,1） 曲轴转速传感器（G28）故障诊断（续3）,（3）

26、万用表检测 关闭点火开关，拔下曲轴转速传感器插头（灰色插头）。 检测传感器电阻。传感器插座上端子2和3之间的电阻，应为4801000； 传感器信号电压。转动曲轴，G28应能产生交流电压，并随转速上升而升高，否则应更换转速传感器。,万用表检测G28端子,44,1） 曲轴转速传感器（G28）故障诊断（续4）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测G28信号： 良好的波形在0V电平上、下的峰值应基本接近，峰值会随发动机转速增加而增大，峰值、频率和形状在确定的条件（转速等）下是一致的、有规律的；如果波形峰值变小或变形，将同时会出现发动机失速、断火或熄火。,汽车示波仪检测G28信号波形,45,2）霍尔（凸

27、轮轴位置）传感器（G40）故障诊断,（1）类型和功能 为三导线霍尔效应式传感器。 霍尔传感器（G40）发送第一缸上止点位置，ECU根据此信号并根据点火顺序，确定喷油顺序。 如果霍尔传感器发生故障，发动机仍然将继续运行，并且能再次起动；但爆震控制关闭，点火提前角稍微推迟。,霍尔（凸轮轴位置）传感器（G40）电路,46,2）霍尔（凸轮轴位置）传感器（G40）故障诊断（续2）,（2）诊断仪检测 使用V.A.G 1552诊断故障： 输入地址“01”，进入发动机检测 输入选择功能“02”，进入读取故障代码（见右图显示） 排除故障后，选择功能“05”，清除故障代码。,霍尔传感器G40 无信号,47,2）霍

28、尔（凸轮轴位置）传感器（G40）故障诊断（续3）,（3）万用表检测 使用万用表进行检测G40端子。 拔下霍尔传感器插头，打开点火开关： 传感器工作电压。检测2和3（接地）插头端子的电压，标准应接近蓄电池电压。 检测传感器信号电压。检测1和3（接地）的插头端子电压，应为约5V。,万用表检测（G40）端子,48,2）霍尔（凸轮轴位置）传感器（G40）故障诊断（续4）,（4）示波器检测 使用汽车示波仪检测霍尔传感器（G40）信号，其波形如图所示。 霍尔传感器（G40）信号是频率调制信号，其波形是方波。 加速时。频率上升，峰峰值、占空比基本不变，间隔时间缩短。,霍尔（凸轮轴位置）传感器（G40）信号波

29、形,49,3）冷却液温度传感器（G62）故障诊断,（1）类型和功能 类型为负温度系数的热敏电阻型传感器，输出模拟电压信号。电路如右图所示。 温度传感器出现故障，发动机会出现冷车或热车启动困难，油耗增加，排放超标。,冷却液温度传感器（G62）电路,50,3）冷却液温度传感器（G62）故障诊断（续2）,（2）诊断仪检测 连接V.A.G 1552诊断仪操作： 输入地址“01”，进入发动机检测 输入选择功能“08”，进入读取数据块 输入组号“003”，进入基本功能数据检测 显示,区域：发动机转速； 区域：蓄电池电压； 区域：冷却液温度，80105正常，小于80为发动机暖机； 区域：进气温度，19.5不变化，进气温度传感器有故障。,51,3）冷却液温度传感器