電控發(fā)動機系統(tǒng)啟動困難故障分析論文2

1、浙江汽車職業(yè)技術(shù)學院成人教育學院畢業(yè)（設計）論文 目 錄引言11. 汽車電子控制系統(tǒng)的組成11.1 ECU11.2 傳感器21.2.1 空氣流量傳感器AFS21.2.2 水溫傳感器21.2.3 進氣溫度傳感器21.2.4 曲軸位置與凸輪軸位置傳感器21.2.5 啟動信號STA31.3 執(zhí)行器31.3.1電動燃油泵31.3.2 噴油器31.3.3 怠速控制閥42. 引起啟動困難的故障42. 燃油壓力調(diào)節(jié)器故障42.2 燃油泵及燃油濾清器故障42.3 冷啟動系統(tǒng)故障52.4 噴油器故障52.5 水溫傳感器故障52.6 怠速控制閥（ISC）故障53. 故障分析63.1 燃油泵故障與分析63.2 油壓

2、調(diào)節(jié)器故障與分析63.2.1 油壓調(diào)節(jié)器的介紹63.2.2 油壓調(diào)節(jié)器的檢查73.3 汽車冷起動的影響因素分析74. 案例分析74.1 寶馬530i轎車冷熱車難以起動的故障現(xiàn)象74.2 寶馬530i轎車冷熱車難以起動的故障診斷與排除8結(jié)束語8致謝9參考文獻9電控發(fā)動機系統(tǒng)啟動困難故障分析邊曉飛指導教師：項曉波【摘 要】汽車電子控制燃油噴射發(fā)動機是機電一體化高新技術(shù)的產(chǎn)物，尤其是發(fā)動機的控制系統(tǒng)，它設置有多個傳感器、執(zhí)行器和電子控制元件。本篇論文主要內(nèi)容是討論電控發(fā)動機的控制、起動困難故障和故障的排除。其中，重點介紹了發(fā)動機起動困難的故障現(xiàn)象、故障原因和故障的診斷與排除的方法。通過分析其故障的原

3、因，并結(jié)合實踐介紹各種診斷試驗的基本要領，闡明引起各種故障的原因及解決方法?！娟P鍵詞】發(fā)動機；發(fā)動機起動困難；故障現(xiàn)象；故障原因；故障診斷與排除引言現(xiàn)代轎車電控技術(shù)的理論基礎就是現(xiàn)代控制理論。從早期的經(jīng)典控制到目前的智能控制，控制理論在汽車電控中得到了廣泛的應用。主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應控制、滑?？刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制以及預測控制等?，F(xiàn)代控制理論的發(fā)展使得電控系統(tǒng)更能適應復雜的多變量系統(tǒng)、時變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)，甚至對于數(shù)學模型不甚精確的系統(tǒng)也能實施精確有效的控制。而這正是發(fā)動機電控得以實現(xiàn)的前提。就其結(jié)構(gòu)而言，電控系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制組件（ECU）、執(zhí)行器 3個部分組成。

4、傳感器作為輸入部分，用于測量物理信號（溫度、壓力等），將其轉(zhuǎn)換為電信號；ECU的作用是接收傳感器的輸入信號，并按設定的程序進行計算處理，輸出處理結(jié)果；執(zhí)行器則根據(jù) ECU輸出的電信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，使之按要求變化。1. 汽車電子控制系統(tǒng)的組成1.1 ECUECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控制器，也叫汽車專用單片機。它和普通的單片機一樣,由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）以及整形、驅(qū)動等大規(guī)模集成電路組成。電控單元的功用是根據(jù)其內(nèi)存的程序和數(shù)

5、據(jù)對空氣流量計及各種傳感器輸入的信息進行運算、處理、判斷，然后輸出指令，向噴油器提供一定寬度的電脈沖信號以控制噴油量。電控單元由微型計算機、輸入、輸出及控制電路等組成。1.2 傳感器汽車發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)EFI采用的傳感器主要有空氣流量傳感器、水溫傳感器、進氣溫度傳感器、曲軸與凸輪軸位置傳感器、啟動信號STA等。1.2.1 空氣流量傳感器AFS（1）功用：檢測發(fā)動機進氣量的大小，并將空氣流量信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元ECU，以供ECU計算確定噴油時間和點火時間。（2）結(jié)構(gòu)：熱絲式空氣流量傳感器主要由發(fā)熱元件、溫度補償電阻、信號取樣電阻和控制電路等組成。傳感器殼體兩端設置有與進氣道相連接的圓形

6、連接接頭，空氣入口和出口都設有防止傳感器受到機械損傷的防護網(wǎng)。傳感器入口與空氣濾清器一端的進氣管連接，出口與流閥體一端的進氣管連接。（3）工作原理：當發(fā)動機怠速或空氣為熱空氣時，因為怠速時節(jié)氣門全閉或接近全關閉，所以空氣量很??；又因空氣溫度越高，空氣密度越小，所以在體積相同的情況下，熱空氣的質(zhì)量小，因此，發(fā)熱元件受到冷卻的程度小，阻值減小幅度小，保持電橋平衡需要的加熱電流小，故取樣電阻上的信號電壓低，ECU根據(jù)信號電壓即可計算出空氣量。1.2.2 水溫傳感器（1）功用：將發(fā)動機冷卻液的溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎腚娍貑卧狤CU，以便ECU修正噴油時間和點火時間，使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。（2）結(jié)構(gòu)

7、：熱敏電阻式溫度傳感器主要由熱敏電阻、金屬引線、接線插座和殼體等組成。（3）工作原理：當被測對象的溫度升高時，傳感器阻值減小，熱敏電阻上的分壓值降低；反之，當被測對象的溫度降低時，熱敏電阻上的分壓值升高。ECU根據(jù)收到的信號電壓值便可計算求得相應的溫度值，從而進行實時控制。1.2.3 進氣溫度傳感器將進氣溫度信號變換為電信號輸入發(fā)動機電控單元ECU，以便ECU修正噴油量。當進氣溫度低時，ECU將控制噴油器增加噴油量；反之，將控制噴油器減少噴油量。如果進氣溫度傳感器信號中斷，就會導致啟動困難、廢氣排放量增大等。1.2.4 曲軸位置與凸輪軸位置傳感器（1）功用：曲軸位置傳感器CPS是采集發(fā)動機曲軸

8、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號并輸入ECU，以便計算確定并控制噴油提前角與點火提前角。凸輪軸位置傳感器CIS是采集配氣凸輪軸的位置信號并輸入ECU，以便確定活塞處于壓縮沖程上止點的位置。（2）結(jié)構(gòu)：磁感應式傳感器主要由信號轉(zhuǎn)子、傳感線圈、永久磁鐵和導磁磁軛組成。（3）工作原理：當信號轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁路中的氣隙就會周期性的發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性的變化。根據(jù)電磁感應原理，傳感線圈中就會感應產(chǎn)生交變電動勢。1.2.5 啟動信號STA （1）功用：向ECU提供起動機電路接通工作的信號。（2）工作原理：當啟動開關接通時，啟動信號從啟動繼電器輸入ECU，ECU接收到啟動信號STA后，執(zhí)

9、行以下控制動作：開始監(jiān)測CPS和CIS的輸入信號，根據(jù)這些信號確定點火時刻和噴油時刻?？刂迫加捅美^電器接通燃油泵繼電器使燃油泵運轉(zhuǎn)。如果節(jié)氣門處于全開狀態(tài)，ECU將中斷燃油噴射。1.3 執(zhí)行器1.3.1電動燃油泵 （1）功用：將汽油從油箱中吸出并以一定的壓力供給各缸的噴油器和冷啟動的噴油器。（2）結(jié)構(gòu)：電動燃油泵主要由永磁式直流電動機、油泵、限壓閥、單向閥和泵殼等組成。（3）工作原理：當點火開關接通時，泵轉(zhuǎn)子便隨電動機一同轉(zhuǎn)動，將燃油經(jīng)輸油管和進油口泵入燃油泵。當油泵內(nèi)油壓超過單向閥處彈簧壓力時，燃油便從出油口經(jīng)輸油管泵入供油總管，再分配給各個噴油器。當油泵停止工作時，單向閥將阻止汽油回流，使

10、供油系統(tǒng)中保存的燃油具有一定壓力，以便于發(fā)動機再次啟動。1.3.2 噴油器（1）功用：計量燃油噴射系統(tǒng)的噴油量。（2）結(jié)構(gòu)：電磁噴油器安裝在燃油分配管上，主要由燃油濾網(wǎng)、線束插座、電磁線圈、針閥閥體、閥座、復位彈簧、O形密封圈等組成。（3）工作原理：當噴油器的電磁線圈接通電流時，線圈會產(chǎn)生電磁吸力吸引針閥閥體。閥體上升時，針閥隨閥體一同上升，針閥離開閥座時，閥門被打開，燃油便從噴孔噴出，由于燃油壓力較高，噴出霧狀燃油。當噴油器的電磁線圈電流切斷時，電磁吸力消失，閥體在復位彈簧的彈力作用下復位，針閥回落到閥座上將閥門關閉，噴油停止。（發(fā)動機冷啟動時，按照可編程只讀存儲器中預先編制的啟動程序和預定

11、空燃比控制噴油）1.3.3 怠速控制閥（1）功用：通過調(diào)節(jié)發(fā)動機怠速時的進氣量來調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速。（2）結(jié)構(gòu)：永磁轉(zhuǎn)子步進電機式怠速控制閥由步進電機、螺旋機構(gòu)、閥芯、閥座等組成。（3）工作原理：當步進電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，螺母將帶動螺桿做軸向移動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈，螺桿移動一個螺距。因為閥芯與螺桿固定連接，所以螺桿將帶動閥芯開大或關小閥門開度。ECU通過控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度來控制螺桿的移動方向和距離，從而達到控制怠速閥開度，調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速之目的。2. 引起啟動困難的故障冷啟動困難和熱啟動困難的影響因素和檢查方法大體相同。就混合氣濃度而言，有混合氣過稀和混合氣過濃兩種情況。影響供油的故障可能出現(xiàn)在

12、燃油質(zhì)量、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、冷啟動系統(tǒng)、噴油器和水溫傳感器上；影響進氣的故障多表現(xiàn)為空氣濾 清器堵塞、進氣系統(tǒng)漏氣和怠速控制故障。2. 燃油壓力調(diào)節(jié)器故障燃油系統(tǒng)的油壓對混合氣濃度有直接的影響，因此首先應檢查燃油壓力。方法是：先將燃油壓力表接入燃油管路中，然后啟動發(fā)動機，測量燃油壓力。如果燃油壓力過高，則應更換壓力調(diào)節(jié)器；壓力過低時，可夾住回油軟管，若燃油壓力上升到正常值說明燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞，否則可檢查燃油泵和燃油濾清器。停機后檢查燃油壓力應保持在規(guī)定值分鐘，否則說明噴油器滲漏，導致混合氣過濃后發(fā)動機啟動困難2.2 燃油泵及燃油濾清器故障啟動困難時，一般燃油泵是能正常工作，

13、其問題多是油泵濾網(wǎng)堵塞致使油泵不能足量吸入燃油或燃油濾清器不暢通引起供油系統(tǒng)壓力不足。2.3 冷啟動系統(tǒng)故障在有些車型中設有冷啟動噴油器，在冷啟動時將混合氣加濃以改善冷啟動性能。冷啟動噴油器由啟動開關和熱敏時控開關控制，噴油持續(xù)時間取決于熱敏時控開關加熱線圈電流和冷卻水的溫度。冷啟動系統(tǒng)故障多表現(xiàn)為：冷啟動噴油器被膠質(zhì)物堵塞，影響噴油霧化質(zhì)量，導致冷啟動困難；冷啟動噴油器失效不能正常工作；熱敏時控開關短路（觸點常閉）或斷路（常開），如果觸點常閉，則熱車時仍控制冷啟動噴油器噴入過多燃油而導致熱啟動困難，如果時控開關短路，冷啟動噴油器始終不能工作而導致冷啟動困難。2.4 噴油器故障噴油器故障一般表

14、現(xiàn)為：噴油器噴孔被膠質(zhì)物體堵塞，積炭或密封不嚴造成滴漏，從而導致混合氣濃度過小或過大。其檢測方法是：首先啟動發(fā)動機，用聽診器在每個噴油器處檢查運作聲音，如聽不到聲音，應檢查配線連接器、噴油器或來自的噴射信號；然后，用萬用表測量噴油器端子間的電阻，如電阻值與規(guī)定值不符，則更換噴油器；最后，檢查噴油器的噴油量，其值應在正常范圍內(nèi)且各缸噴油量差值小于厘米。2.5 水溫傳感器故障水溫傳感器是用來檢測冷卻水的溫度，并將其轉(zhuǎn)化為與溫度有關的電壓信號輸入，作為修正噴油量的依據(jù)。如果水溫傳感器失效或與間配線斷路、短路、表面水垢嚴重時，都會造成輸出信號出現(xiàn)較大偏差，最終使噴油器不能適時增大或減少噴油量，導致啟動

15、困難。2.6 怠速控制閥（ISC）故障大多數(shù)電噴發(fā)動機都采用步進電機型怠速控制閥，ECU根據(jù)發(fā)動機的工況，調(diào)節(jié)步進電機電磁線圈的通電順序，使步進電機軸上的錐閥體旋入或旋出，調(diào)節(jié)旁通空氣道的開度，實現(xiàn)旁通進氣量的調(diào)節(jié)。如果發(fā)動機啟動困難但稍踩油門卻能啟動，則說明怠速控制閥故障。拆解ISC閥會發(fā)現(xiàn)閥體錐面有較多積炭、膠質(zhì)粘滯、油污堆積，結(jié)果減小了錐形閥的可調(diào)范圍，致使冷車啟動時，進氣量減小、混合氣過濃而出現(xiàn)啟動困難。3. 故障分析3.1 燃油泵故障與分析首先用WDS檢測儀,檢查發(fā)動機電控部分是否存在故障碼。經(jīng)檢查發(fā)動機電控系統(tǒng)無故障碼存儲。對冷卻液溫度、進氣溫度等傳感器信號進行動態(tài)檢測,均在正常范

16、圍值之內(nèi)。故問題根源不在發(fā)動機電控系統(tǒng)。在診斷時,考慮到啟動過程混合氣的燃燒需要較高的點火能量,拆下6個火花塞進行檢查,發(fā)現(xiàn)火花塞電極間隙都較大。更換全部火花塞后重新試車,發(fā)現(xiàn)冷車時發(fā)動機較容易啟動一些,而熱車熄火后一段時間仍然處于啟動困難狀態(tài)。結(jié)合該車癥狀仔細分析,故障出現(xiàn)在燃油系統(tǒng)的可能性較大,必須對燃油壓力進行檢測。取出燃油壓力表,連接到供油管路上,啟動發(fā)動機。怠速時燃油壓力為350kPa。屬標準范圍。當發(fā)動機熄火后,燃油系統(tǒng)壓力很快便下降到20kPa左右,不能保持壓力,看來燃油管路中必定存在漏油的地方。經(jīng)仔細檢查,燃油管路及噴油器均無泄漏處。最后查出是燃油泵單向閥已損壞。原來,燃油泵由

17、于長時間使用沒有得到及時清洗造成單向閥損壞,導致熄火后油管中的殘余燃油返流,使系統(tǒng)壓力降低,發(fā)動機得不到充足的啟動油壓。加之發(fā)動機艙內(nèi)溫度高,油管內(nèi)汽油吸收周圍熱量,由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),使燃油供給通道受阻。發(fā)動機因缺乏正常的燃油供應而不能正常啟動,所以啟動困難。隨著發(fā)動機連續(xù)多次啟動,油壓逐步提高,當達到啟動所需油壓時,引擎才能著車運轉(zhuǎn)。3.2 油壓調(diào)節(jié)器故障與分析3.2.1 油壓調(diào)節(jié)器的介紹燃油壓力調(diào)節(jié)器簡稱回油閥，它是燃油系統(tǒng)內(nèi)部的燃油壓力調(diào)節(jié)部分，受系統(tǒng)油壓與進氣支管壓力（負壓）的控制。它的作用是要自動保持整個油壓系統(tǒng)的燃油壓力為一定值，使供油總管內(nèi)油壓與進氣支管壓力之差為一定恒值（一般為2

18、50300kPa）。只有保持一定的壓力差，才能使噴油器噴油，而噴油量取決于噴油器的開啟時間。因為發(fā)動機需求的燃油噴射量，是根據(jù)ECU給噴油器的通電時間的長短來控制的，如果不控制燃油壓力，即使加給噴油器的通電時間相同，但燃油壓力過高時，燃油的噴射量會增加，反之當燃油壓力過低時，則會導致燃油噴射量減少，如果油壓的經(jīng)常出現(xiàn)波動的情況會引起引擎震動以及一系列隨之而來的問題。所以當系統(tǒng)油壓與進氣支管壓力差發(fā)生變化時，燃油壓力調(diào)節(jié)器會因系統(tǒng)油壓與進氣支管壓力差的變化作相應的變化，以便保持系統(tǒng)內(nèi)的油壓穩(wěn)定。3.2.2 油壓調(diào)節(jié)器的檢查（1）油壓調(diào)節(jié)器工作狀況的檢查測量怠速時的油壓：其值為200250 KPa

19、。拔下油壓調(diào)節(jié)器真空軟管時：燃油壓力應提高50 KPa。若不符合、應更換油壓調(diào)節(jié)器。夾住油壓調(diào)節(jié)器回油管時：燃油壓力應上升100 KPa。否則油泵、油壓調(diào)節(jié)器故障。（2）油壓調(diào)節(jié)器保持壓力的測量。當燃油系統(tǒng)保持壓力147kPa時，應作此項檢查。讓電動汽油泵運轉(zhuǎn)10min 。用包上軟布的鉗子將油壓調(diào)節(jié)器的回油管夾緊，使油壓調(diào)節(jié)器不起作用。5min后觀察燃油壓力，該壓力稱為油壓調(diào)節(jié)器保持壓力。若仍然低于燃油系統(tǒng)保持壓力的標準（147kPa），說明故障不在油壓調(diào)節(jié)器；相反，則說明油壓調(diào)節(jié)器有泄漏。3.3 汽車冷起動的影響因素分析如果發(fā)動機出現(xiàn)起動困難的故障時，故障原因一般包括：（1）起動系統(tǒng)故障，如

20、蓄電池電能不足、起動機損壞或起動機電路存在故障；（2）發(fā)動機機械故障，如進氣管漏氣，活塞與氣缸之間封閉不良，以及氣門關閉不嚴導致氣缸壓力低；（3）進氣門背部及進氣管內(nèi)積炭過多，導致噴入的汽油被積炭吸附而不能進入燃燒室；（4）發(fā)動機管理系統(tǒng)故障，如轉(zhuǎn)速傳感器信號弱，水溫信號不正確，以及線路接觸不良；（5）點火系統(tǒng)存在故障，如火花塞積炭過多或間隙不正確，高壓線漏電，以及點火線圈損壞等；（6）供油系統(tǒng)故障，如燃油系統(tǒng)保持壓力不足，噴油器泄漏或堵塞等。4. 案例分析4.1 寶馬530i轎車冷熱車難以起動的故障現(xiàn)象一輛底盤號為E39的寶馬530i轎車,出現(xiàn)冷熱車時均不好啟動現(xiàn)象,其中冷車時現(xiàn)象尤為嚴重,

21、一般都得啟動四到五次.4.2 寶馬530i轎車冷熱車難以起動的故障診斷與排除根據(jù)該車現(xiàn)象分析,本著先易后難,從基本開始下手,從油路.汽路.機械.電路等四個方面來考慮,能夠引起該故障的原因一般有以下幾點：(1)進氣系統(tǒng)中存在著漏氣處;(2)空氣流量計故障;(3)燃油壓力太低;(4)怠速控制閥及其線路有故障;(5)汽缸壓縮壓力太低;(6)點火正時不正確;(7)水溫傳感器及其線路有故障.但是該車在啟動時,用化油器清洗劑往進氣系統(tǒng)噴射時,啟動車狀況就會好一些.由此判斷問題可能出在油路系統(tǒng)中,可以排除原因(5)(6),于是接上燃油壓力表測試油壓,果然不出所料,油壓偏低,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)在車下靠近汽油濾清器處有

22、一根油管碰癟了,此油管恰為進油管.經(jīng)司機同意更換該管后,熱車啟動現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn),但冷車現(xiàn)象依舊.在啟動后檢查發(fā)動機進氣系統(tǒng)沒有漏氣之處,打方向或開空調(diào),發(fā)動機轉(zhuǎn)速都會提升,因此可以排除(1)和(4),在原地加油門發(fā)動機動力十足,無任何異常感.估計空氣流量計問題也不大,看來問題很有可能出在水溫傳感器及其線路上了.拔下發(fā)動機進氣側(cè)汽缸壁上的水溫傳感器,該傳感器為四線式,找到水溫信號兩個插頭.用萬用表歐姆檔位測量其阻值,無論在冷車還是熱車時其阻值都只有十幾歐姆,看來問題出在這里.為了保險起見,找來一個滑動變阻器來代替水溫傳感器模擬水溫信號.當把滑動變阻器滑到十幾歐姆時,發(fā)動機就是不好打著.于是可以判定水溫傳感器有問題,更換之,故障排除.故障分析:從以上論述得知,由于發(fā)動機進油管被碰癟造成熱啟動困難,而水溫傳感器損壞才是冷啟動困難的"罪魁禍首".該水溫傳感器屬于負溫度系數(shù)的.由于在冷啟動工況下,發(fā)動機需要較濃混合氣,發(fā)動機噴油器在基本噴油脈寬下,還需要加噴油脈寬,以使混合氣變濃,而水溫傳感器就是用于修正噴油脈寬的,當水溫低時,阻值變大,發(fā)動機電腦檢測到這個信號時,自動加大噴油脈寬,延長噴油時間,以使混合氣變濃,有利于發(fā)動機冷車啟動,反之就不加大噴油脈寬,而此車水溫傳感器壞了,阻值一直處于十幾歐姆,于是發(fā)動機判斷此時不需要加濃,但實際該車為啟動工況,以至于造成