現(xiàn)代汽車故障診斷與檢測技術(shù)

1、現(xiàn)代汽車故障診斷與檢測技術(shù)緒 論l一、概述控制理論：PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑?？刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測控制結(jié)構(gòu)組成：傳感器：信號輸入部分ECU（電子控制組件）：信號處理部分執(zhí)行器：信號執(zhí)行機(jī)構(gòu)l 傳感器20世紀(jì)60年代，汽車上僅有機(jī)油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。汽車傳感器過去單純用于發(fā)動機(jī)上，已擴(kuò)展到底盤、車身和燈光電氣系統(tǒng)上了。這些系統(tǒng)采用的傳感器有100多種。傳感器市場利潤豐厚（安全氣囊的傳感器占系統(tǒng)成本的70%以上，安全氣囊的傳感器售價為2000元左右，需求量為100萬套/年，則傳感器的產(chǎn)值可達(dá)20億元。）常見的汽車傳感器l 一、進(jìn)氣

2、壓力傳感器以真空管連接進(jìn)氣歧管，隨著引擎不同的轉(zhuǎn)速負(fù)荷，感應(yīng)進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空變化，再從感知器內(nèi)部電阻的改變，轉(zhuǎn)換成電壓信號，供ECM電腦修正噴油量和點火正時角度l 二、爆震傳感器裝在發(fā)動機(jī)缸體中間以四缸機(jī)為例就裝在2缸和3缸之間，或者1 ，2缸中間一個，3，4缸中間一個用來測定發(fā)動機(jī)抖動度的，當(dāng)發(fā)動機(jī)產(chǎn)生爆震時用來調(diào)整點火提前角l 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(jī)控制器。它和普通的電腦一樣,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

3、、驅(qū)動等大規(guī)模集成電路組成。l 執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來準(zhǔn)確的執(zhí)行ECU發(fā)出的命令和信號。執(zhí)行器的工作精確與否最終影響控制鏈的成敗。l 電控系統(tǒng)工作原理（閉環(huán)系統(tǒng)）ECU的“改造”l “ECU程序”，其實就是一套運算法則，它存放在儲存器內(nèi)，對從輸入設(shè)備經(jīng)控制器轉(zhuǎn)化而來的信號，處理生成對應(yīng)的指令信號，從輸出設(shè)備傳輸出去。于是，我們對于ECU參數(shù)的修改，實際上就是在修改運算法則“改造”的方法：1、替換法替換式完全無需考慮到原廠數(shù)據(jù)的局限性，所有數(shù)據(jù)任由技師隨意設(shè)定一切需要從頭開始。對技師的要求非常之高。替換式電腦多用于不計成本的職業(yè)車隊2、寫入法寫入式改裝ECU則保留了原廠ECU硬件部分，采用新的運行管理程序

4、寫入ECU程序的方法。受原廠ECU與傳感器所限，可調(diào)整范圍相對較小目前較為流行的一些寫入式ECU改裝品牌更是宣傳其設(shè)定的ECU程序會針對當(dāng)?shù)赜推?、氣候等因素，亦可選擇低扭增強(qiáng)型、峰值馬力增高型甚至是比原廠更省油的ECU改裝程序l 3、外掛法通過將信號“偷偷”更換，欺騙帶有保護(hù)程序的ECU來達(dá)到改變執(zhí)行程序的目的?，F(xiàn)代汽車ECU的性能越來越強(qiáng)大，自我保護(hù)程度更高，外掛式電腦的操作難度也越來越大執(zhí)行機(jī)構(gòu)ECU傳感器外掛ECU外掛ECUl 總結(jié)：替代式適合重度改裝甚至競技改裝，刷寫式適合原裝ECU保護(hù)性較強(qiáng)以及輕度改裝，外掛式的電腦則適合輕度至中度的改裝，并且對應(yīng)較為容易修改數(shù)據(jù)的原裝ECU。發(fā)動機(jī)

5、電控技術(shù)及應(yīng)用l 分類電控汽油噴射電子點火系統(tǒng)怠速控制系統(tǒng)排氣再循環(huán)電控系統(tǒng)電控增壓系統(tǒng)故障自診斷系統(tǒng)故障保險系統(tǒng)其他電控系統(tǒng)1、電控汽油噴射系統(tǒng)l 發(fā)展69年美國開始研制、80年大眾汽車廠首次用在汽車上、90年美國90%轎車用噴射系統(tǒng)，2000年中國才用在汽車上.l 分類單點噴射（SPI）多點噴射（MPI）缸內(nèi)直噴單點噴射l 構(gòu)造簡單，工作可靠，維護(hù)簡單l 單點電噴的排放標(biāo)準(zhǔn)以及燃油經(jīng)濟(jì)性都不及多點電噴，現(xiàn)在慢慢也被淘汰多點噴射l 多點電噴在每個氣缸蓋上安裝一個電磁噴油器，直接將燃油噴入進(jìn)氣歧管，再與流經(jīng)進(jìn)氣歧管的空氣流混合，當(dāng)進(jìn)氣門打開時，混合氣體被吸入氣缸。缸內(nèi)直噴l 將燃油噴嘴安裝于氣

6、缸內(nèi)，直接將燃油噴入氣缸內(nèi)與進(jìn)氣混合。噴射壓力也進(jìn)一步提高，使燃油霧化更加細(xì)致，真正實現(xiàn)了精準(zhǔn)地按比例控制噴油并與進(jìn)氣混合，并且消除了缸外噴射的缺點l 從經(jīng)濟(jì)層面來看，采用缸內(nèi)直噴的供油系統(tǒng)除了在研發(fā)過程必須花費更大成本，在部品構(gòu)成復(fù)雜且精密的情況下，零組件的價格也比起傳統(tǒng)供油系統(tǒng)來得昂貴，因此這些也都是未來缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)尚待克服的要素燃油分層噴射（FSI）l 分層燃燒的好處在于熱效率高、節(jié)流損失少、有限的燃料盡可能多地轉(zhuǎn)化成工作能量2、電子點火控制系統(tǒng)點火系統(tǒng)無分電器有分電器兩缸同時點火各缸單獨點火兩缸同時點火電路圖l 一個點火線圈同時給兩個汽缸點火，共用一個點火線圈的兩缸工作相位相差360

7、，一缸接近壓縮上止點時，另缸接近排氣上止點，點火時火花塞同時“跳火”，其中排氣行程的汽缸是無效點火，壓縮行程的汽缸是有效點火。獨立點火l 工作原理和其它點火系統(tǒng)的工作原理基本是一樣的。每個線圈有個低阻抗，可讓初級電壓變?yōu)檫_(dá)40,000 伏以使火花塞產(chǎn)生火花。3、怠速控制系統(tǒng)l 理由電控發(fā)動機(jī)怠速運轉(zhuǎn)時，油門踏板完全松開，油門接近關(guān)閉，進(jìn)入氣缸的空氣量及噴油量均很少，發(fā)動機(jī)輸出功率僅能在無負(fù)荷下以最低轉(zhuǎn)速空運行。此時，若發(fā)動機(jī)內(nèi)磨擦增大或減小、發(fā)動機(jī)負(fù)載發(fā)生變化，如空調(diào)等投入工作則會引起發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速變化，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)，甚至熄火。l 控制方式啟動控制： 發(fā)動機(jī)啟動時，怠速控制系統(tǒng)控制怠速執(zhí)

8、行器使旁通進(jìn)氣量最大，以利于啟動；啟動之后，再根據(jù)冷卻水溫度來確定旁通進(jìn)氣量的大小。暖機(jī)控制： 暖機(jī)階段， 怠速控制系統(tǒng)根據(jù)冷卻水溫度的變化不斷調(diào)整旁通進(jìn)氣量的大小，使發(fā)動機(jī)在溫度狀態(tài)變化的情況下保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。怠速反饋控制： 當(dāng)暖機(jī)過程結(jié)束，或者ECU檢測到節(jié)氣門全關(guān)信號，且車速低于2km/h，則怠速控制系統(tǒng)開始進(jìn)行怠速反饋控制。電器負(fù)載增多時的怠速控制： 當(dāng)同時使用的電器增多時，怠速控制系統(tǒng)也要相應(yīng)增加旁通進(jìn)氣量，提高發(fā)動機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。4、排氣再循環(huán)（EGR）l 理由排放物里面主要是氮氧化物和碳氧化物，在高溫高壓的情況下，碳氧化物會少而氮氧化物會多，對于排放的限定來講，國際上通常主要評判氮

9、氧化物的排放量。為了讓氮氧化物的排放降低，通常采用降低燃燒溫度和采用稀薄燃燒（相對缺氧環(huán)境），這就是為什么有EGR（廢氣再循環(huán)）系統(tǒng)。l 控制原則隨著負(fù)荷的增加，EGR的量也相應(yīng)地增加，并能達(dá)到最佳值；怠速及低負(fù)荷時，NOx排放濃度較低，為保證正常燃燒，不進(jìn)行EGR；暖機(jī)過程中，發(fā)動機(jī)溫度低，NOx排放濃度也較低，為防止EGR惡化燃燒過程，不進(jìn)行EGR；大負(fù)荷、高速或油門全開時，為保證發(fā)動機(jī)的動力性，不進(jìn)行EGR；加速時，為了保證汽車的加速性及必要的凈化效果，EGR在過渡過程中起作用。5、電控增壓系統(tǒng)l 分類機(jī)械增壓和廢氣渦輪增壓l 機(jī)械增壓進(jìn)氣壓力越高，機(jī)械效率越低，產(chǎn)生噪聲越大，燃油消耗率

10、增加l 廢氣渦輪增壓l 工作原理l 氣門升程l 氣門正時可變氣門控制系統(tǒng)l 起源氣缸進(jìn)氣的基本原理是“負(fù)壓”，也就是氣缸內(nèi)外的氣體壓強(qiáng)差。在引擎低速運轉(zhuǎn)時，氣門的開啟程度切不可過大，這樣容易造成氣缸內(nèi)外壓力均衡，負(fù)壓減小，從而進(jìn)氣不夠充分，對于氣門的工作而言，這個“小程度開啟”需要短行程的方式加以控制高速恰恰相反，轉(zhuǎn)速動輒5000rpm，倘若氣門依然羞羞答答不肯打開，引擎的進(jìn)氣必然受阻，所以，我們需要長行程的氣門升程。往往，工程師們既要兼顧引擎在低速區(qū)的扭矩特性，又想榨取高速區(qū)的功率特性，只能采取一條“折中”的思路，到頭來引擎高速沒功率，低速缺扭矩l 發(fā)展1989年本田首次發(fā)布了“可變氣門配氣

11、相位和氣門升程電子控制系統(tǒng)”，英文全稱“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我們常見的VTEC。此后，各家企業(yè)不斷發(fā)展該技術(shù)，到今天已經(jīng)非常成熟，豐田也開發(fā)了VVT-i，保時捷開發(fā)了Variocam，現(xiàn)代開發(fā)了DVVTl 總結(jié)每家企業(yè)都有了自己的可變氣門正時技術(shù)。一系列可變氣門技術(shù)雖然商品名各異，但其設(shè)計思想?yún)s極為相似l 配氣相位l 缺陷：1.發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越高，每個氣缸一個工作循環(huán)內(nèi)留給吸氣和排氣的絕對時間也越短，因此要達(dá)到更高的充氣效率，就需要延長發(fā)動機(jī)的吸氣和排氣時間。顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時，要求的氣

12、門重疊角度越大。2.在低轉(zhuǎn)速工況下，過大的氣門重疊角則會使得廢氣過多的瀉入進(jìn)氣端，吸氣量反而會下降，氣缸內(nèi)氣流也會紊亂，此時ECU也會難以對空燃比進(jìn)行精確的控制，從而導(dǎo)致怠速不穩(wěn)，低速扭矩偏低。l 氣門重疊角l 豐田 VVT-i由ECU協(xié)調(diào)控制，發(fā)動機(jī)各部位的傳感器實時向ECU報告運轉(zhuǎn)情況。由于在ECU中儲存有氣門最佳正時參數(shù)，所以ECU會隨時對正時機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而改變氣門的開啟和關(guān)閉時間，或提前、或滯后、或保持不變.l 本田 i-VTEC本田是最早將可變氣門升程技術(shù)發(fā)揚光大的廠商。本田的可變氣門升程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理并不復(fù)雜，工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現(xiàn)了看似復(fù)雜的氣門升程變化

13、l 這項技術(shù)在本田車型上的普及度較高，但是分段式的氣門調(diào)節(jié)方式還是令發(fā)動機(jī)的動力輸出不夠線性。l BMW Valvetronic在傳統(tǒng)的配氣相位機(jī)構(gòu)上增加了一根偏心軸，一個步進(jìn)電機(jī)和中間推桿等部件，該系統(tǒng)借由步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，再在一系列機(jī)械傳動后很巧妙的改變了進(jìn)氣門升程的大小。l 當(dāng)凸輪軸運轉(zhuǎn)時，凸輪會驅(qū)動中間推桿和搖臂來完成氣門的開啟和關(guān)閉。當(dāng)電機(jī)工作時，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)會首先驅(qū)動偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，然后中間推桿和搖臂會產(chǎn)生聯(lián)動，偏心軸旋轉(zhuǎn)的角度不同，最終凸輪軸通過中間推桿和搖臂頂動氣門產(chǎn)生的升程也會不同。在電機(jī)的驅(qū)動下，進(jìn)氣門的升程可以實現(xiàn)從0.18mm到9.9mm之間的無級變化l 奧迪 AVS這套

14、系統(tǒng)為每個進(jìn)氣門設(shè)計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進(jìn)氣門的升程。l 發(fā)動機(jī)在高負(fù)載的情況下，AVS系統(tǒng)將螺旋溝槽套筒向右推動，使角度較大的凸輪得以推動氣門。在此情況下，氣門升程可達(dá)到11毫米，以提供燃燒室最佳的進(jìn)氣流量和進(jìn)氣流速，實現(xiàn)更加強(qiáng)勁的動力輸出。當(dāng)發(fā)動機(jī)在低負(fù)載的情況下，為了追求發(fā)動機(jī)的節(jié)油性能，此時AVS系統(tǒng)則將凸輪推至左側(cè)，以較小的凸輪推動氣門。項目二 發(fā)動機(jī)點火系統(tǒng)控制l 控制核心控制點火提前角l 點火提前角汽油發(fā)動機(jī)從點火時刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點這段時間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過的角度稱為點火提前角最

15、佳點火提前角l 1、缸溫缸壓。越高燃燒越快，點火提前角要越小。影響缸溫缸壓的因素有：發(fā)動機(jī)壓縮比、氣溫、缸溫、負(fù)荷。大家的車在氣溫變化的季節(jié)有不同表現(xiàn)正緣于此。 l 2、汽油辛烷值。也就是汽油牌號，越高抗爆震能力越強(qiáng)，相應(yīng)允許更大的點火提前角。 l 3、燃?xì)饣旌媳?。過濃過稀燃燒速度皆慢，需增加點火提前角。這個主要看節(jié)氣門開度、海拔高度。l 如何檢查和調(diào)整點火提前角(1)檢查、調(diào)整白金觸點l觸點的接觸面不應(yīng)小于80%。白金觸點的間隙一般為0.40.5mm(2)檢查、調(diào)整點火提前角 l計算點火提前角(3)驗證點火提前角l也可以用正時燈來確認(rèn)點火提前角：隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，正時記號將向著點火提前角增大的方向移動l 點火控制電路圖l 點火波形圖l G1、G2為曲軸位置傳感器信號l G1是判定第6缸壓縮行程上止點的信號l G2是判定第1缸壓縮行程上止點的信號l Ne是轉(zhuǎn)速信號,同時也用于確定基本點火時間l 氣缸鑒別信號IGdA、IGdB有兩種狀態(tài),“1”代表高電位“,0”代表低電位l “0、1”表示1、6缸需要點火;l “0、0”表示2、5缸需要點火;l “1、0”表示3、4缸需要點火火花塞l