電控發動機故障診斷與分析畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 噴射系統一般都是進氣管噴射式，按噴油器的數量不同，又可分為單點噴射(SPI）系統和多點噴射(MPI）系統。①多點噴射系統是在每缸進氣門處裝有1只噴油器，由電子控制單元（ECU）控制噴油，因此多點噴射又稱為多氣門噴射。多點噴射系統的燃油分配均勻性好，進氣管可按最大進氣量來設計，而且無論發動機處于熱態或冷態，其過渡的響應及燃燒經濟性都是最佳的；但多點電控噴射系統的控制系統比較復雜，成本較高，主要應用于對汽車性能要求較高的中、高級轎車上。如圖1：單點噴射系統，圖2：:多點點噴射系統。 圖1 單點噴射系統 圖2 多點噴射系統②單點噴射系統是在節氣門上方裝一個中央噴射裝置，用1~2只噴油器集中噴射。汽油噴入進氣流中，形成的可燃混合氣由進氣歧管分配到各缸中。單點噴射又稱節氣門體噴射（TBI）或中央噴射（CFI）。單點電控燃油噴射系統在每個進氣行程開始的時候噴油，采用的是順序噴射方式，又稱獨立噴射方式。獨立噴射可使燃油在進氣管中滯留的時間最短，各缸得到燃油量盡可能一致。單點噴射系統與多點噴射系統的控制原理相似，空氣量可采用空氣流量計直接計量，也可采用絕對壓力傳感器間接測量。單點噴射系統出現的較晚，其性能介于多點噴射系統與化油器式供給系統之間。雖然單點噴射系統的性能比多點噴射系統差一些，但其結構簡單、故障少、維修調整方便，且對發動機本身的改動較小，特別是大量生產后，其成本較低，僅略高于傳統化油器的成本。目前，國外已廣發應用于普通轎車和貨車。（4）按有無反饋信號分類電控燃油噴射系統按有無反饋信號可分為開環控制系統和閉環控制系統。①開環控制系統（無氧傳感器）它是將通過實驗確定的發動機各工況的最佳供油參數預先存入電腦，在發動機工作時，電腦根據系統中各傳感器的輸入信號，判斷自身所處的運行工況，并計算出最佳的噴油量，通過對噴油器噴射時間的控制，來控制混合氣的濃度，使發動機優化運行。開環控制系統按預先設定在電腦中的控制規律工作，只受發動機運行工況參數變化的控制，簡單易行。但其精度直接依賴于所設定的基準數據和噴油器調整標定的精度。噴油器及發動機的產品性能存在差異或由于磨損等引起性能參數變化時，就不能使混合氣準確地保持在預定的濃度（空燃比）上。因此，開環控制系統對發動機及控制系統各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當使用工況超出預定范圍時，不能實現最佳控制。②閉環控制系統（有氧傳感器）在該系統中，發動機排氣管上加裝了氧傳感器，根據排氣中含氧量的變化，判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比，在通過電腦與設定的目標空燃比值進行比較，并根據誤差修正噴油器噴油量，是空燃比保持在設定的目標附近。閉環控制系統可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩定性好，抗干擾能力強。但是，為了使排氣凈化達到最佳效果。對起動、暖機、加速、怠速、滿負荷等特殊工，仍需采用開環控制，使噴油器按預先設定的假濃混合氣配比工作，以滿足發動機特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開環和閉環相結合的控制方案。 電控燃油噴射系統的功能電控燃油噴射系統的功能是對噴射正時、噴油量、燃油停供及燃油泵進行控制。在采用間歇噴射方式的電控燃油噴射系統中，電腦必須控制噴油器噴油的開始時刻，這就是噴油正時控制。其控制目標一般在進氣行程開始前，噴油結束。噴油器的噴油可分為同步噴油和異步噴油兩種類型。“同步”是指根據發動機各缸工作循環，在既定的曲軸位置進行噴油，同步噴油有規律性。異步噴油與發動機的工作不同步，無規律性，它是在同步噴油的基礎上，為改善發動機的性能額外增加的噴油，主要有起動異步噴油和加速異步噴油。（1） 同步噴油正時控制 ①順序噴油正時控制采用順序噴射方式的電控燃油噴射系統中，各缸噴油器分別由ECU進行控制。4缸發動機順序噴射控制電路其特點是噴油器驅動回路數與氣缸數目相等。在采用順序噴射方式的發動機上，ECU根據凸輪軸位置傳感器信號（G信號)、曲軸位置傳感器（Ne信號）和發動機的做功順序，確定各缸工作位置。當確定某缸活塞運行到排氣行程上止點某一位置時，ECU輸出噴油控制信號，接通噴油器電磁線圈電路，該缸即開始噴油，如北京切諾基發動機在各缸排氣行程上止點前64176。開始噴油，噴油順序與做功順序一致。 ②分組噴射正時控制 分組噴射一般是把所有氣缸的噴油器分成24組，由ECU分組控制噴油器。4缸發動機分組噴射控制電路，噴油器分為兩組，ECU通過兩個端子分別對各組噴油器進行控制。 分組噴射噴油正時的控制是以各組最先進入做功行程的缸為基準，在該缸排氣行程上止點前某一位置，ECU輸出指令信號，接通該組噴油器電磁閥線路，該組噴油器即開始噴油。 ③同時噴油正時控制這種噴射方式是所有各缸噴油器由ECU控制同時噴油和停油，其缺點是由于各缸噴油時間不可能最佳，可能會導致各缸的混合氣形成不一樣。但這種噴射方式的噴射驅動回路通用性好，其電路結構與軟件都比較簡單，因此目前這種噴射方式還占有一定地位。同時噴射噴油正時的控制是以發動機最先進入做功行程的缸為基準，在該缸排氣行程上止點前某一位置，ECU輸出指令信號，接通所有噴油器電磁線圈電路，各缸噴油器即開始噴油。（2） 異步噴油正時控制 ①起動時異步噴油正時控制 在部分電控燃油噴射系統中，為改善發動機的起動性能，在發動機啟動時，除同步噴油外，在增加一次異步噴油。 具有起動異步噴油功能的電控燃油噴射系統，在起動開關（STA）處于接通狀態，ECU接收到第一個凸輪軸位置傳感器（CMPS）信號（G信號）后，接收到第一個曲軸位置傳感器（CKPS)信號（Ne信號）時，開始時進行起動時的異步噴油。②加速時異步噴油正時控制發動機由怠速工況向汽車起步工況過渡時，由于燃油慣性等原因，會出現混合氣稀的現象。為了改善起步加速性能，ECU根據節氣門位置傳感器（TPS）中怠速觸點輸送的怠速信號（IDL）信號從接通到斷開時，增加一次固定量的噴油。在有些電控燃油噴射系統中，ECU接收到的IDL信號從接通到斷開后，檢測到第一個Ne信號時，增加一次固定量的噴油。有些發動機電控燃油噴射系統，為使發動機加速更靈敏，當節氣門迅速開啟或進氣量突然增加(急加速）時，在同步噴射的基礎上再增加異步噴射。 噴油量控制是電控燃油噴射系統最主要的控制功能之一，其目的是使發動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發動機的經濟性和降低排放污染。當噴油器的結構和噴油壓差一定時，噴油量的多少就取決于噴油時間。在汽油機電控燃油噴射系統中，噴油量的控制是通過對噴油器噴油時間的控制來實現的。噴油量控制可分為同步噴油量控制和異步噴油量控制。同步噴油量控制又分為發動機起動時的噴油量控制和發動機起動后的噴油量控制，二者的控制模式有所不同。（1） 起動時的同步噴油量控制 在發動機起動時，由于轉速波動大，無論是D型電控燃油噴射系統中絕對壓力傳感器，還是L型電控燃油噴射系統中的空氣流量計，都不能準確的確定進氣量，也就是無法確定合適的基本噴油時間，所以發動機起動時的同步噴油量控制與起動后的控制不同。發動機起動時，ECU根據冷卻液的溫度，由內存的冷卻液溫度—噴油時間曲線來確定基本噴油時間，然后根據進氣溫度和蓄電池電壓進行修正，得到起動時的噴油持續時間。在發動機轉速低于規定值或點火開關接通位于STA（起動）擋時。ECU根據冷卻液溫度傳感器信號（THW）信號和內存的冷卻液溫度—噴油時間曲線確定基本噴油時間，根據進氣溫度傳感器信號（THA）信號對噴油時間作修正（延長或縮短）。然后再根據蓄電池電壓適當延長噴油時間，以實現噴油量的進一步修正，即電壓修正。電壓修正是因為噴油器的實際噴油時刻比ECU發出噴油指令的時刻晚，即存在一段滯后時間，是噴油器噴油的實際時間比ECU確定出的噴油時間短，導致噴油量不足，使實際空燃比高于發動機要求的空燃比。蓄電池電壓越低，滯后時間越長。因此，ECU需根據蓄電池電壓適當延長噴油時間，以提高噴油量控制的精度。（2） 起動后的同步噴油量控制 在發動機運轉過程中，噴油器的總噴油量由基本噴油量、噴油修正量和噴油增量三部分組成。如圖3： 圖3 噴油總量 噴油持續時間 = 基本噴油持續時間噴油修正系數 + 電壓修正，噴油修正系數是各種修正系數的總和。 基本噴油持續時間：根據傳感器信號，由電腦查表確定。D型：根據發動機轉速信號和進氣管絕對壓力信號確定基本噴油時間；L型：根據發動機轉速信號和空氣流量計信號確定基本噴油時間。噴油修正系數：包括起動后加濃修正、暖機加濃修正、進氣溫度修正、大負荷工況噴油量修正、過渡工況噴油量修正、怠速穩定性修正等。電壓修正：考慮蓄電池電壓變化的修正。（3） 燃油停供控制①減速斷油控制 汽車行駛中，駕駛員快收加速踏板使汽車減速時，ECU將會切斷燃油噴射控制電路，停止噴油，以降低碳氫化合物及一氧化碳的排放量。當發動機轉速降至設定轉速時又恢復正常噴油。②限速斷油控制 發動機加速時，發動機轉速超過安全轉速或汽車超過設定的最高車速時，ECU將切斷燃油噴射控制電路，停止供油，防止超速。（4） 燃油泵控制 當點火開關打開或發動機熄火后，電控燃油噴射系統中的燃油泵一般預先或延遲工作23s，以保證燃油系統必須的油壓。在發動機起動過程和運轉過程中，燃油泵應保持正常工作。打開點火開關但不起動發動機，或關閉點火開關后，應適時切斷燃油泵控制電路，使燃油泵停止工作。 部分電控燃油噴射系統中裝用的電控燃油泵有高、低兩個轉速擋，發動機工作時，電控燃油噴射系統根據發動機的轉速和負荷來控制燃油泵以高速或低速運轉。發動機的高速、大負荷工況下耗油較多時，燃油泵以高速運轉；發動機在低速、中小負荷工作時，使燃油泵以低速運轉，以減少不必要的燃油泵磨損和電能消耗。 電控燃油噴射系統的組成與基本原理電控燃油噴射系統形式多樣，但其組成相同。都是由三個子系統組成：空氣供給系統、燃油供給系統和控制系統。如圖4： 圖4 電控燃油噴射系統的組成（1） 空氣供給系統 功用：為發動機提供清潔的空氣并控制發動機正常工作時的供氣量。圖5 L型空氣供給系統 圖6 D型空氣供給系統(2)燃油供給系統功用：供給噴油器一定壓力的燃油，噴油器則根據電腦指令噴油。 組成：電動燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調節器、脈動阻尼器、油管等組成。（3）控制系統 ECU根據空氣流量計信號和發動機轉速信號確定基本噴油時間，在根據其他傳感器對噴油時間進行修正，并按最后確定的總噴油時間向噴油器發出指令，使噴油器噴油或斷油。4 電控發動機輔助控制系統 怠速控制系統 （1）功用：怠速控制的實質是控制怠速時的充氣量（進氣量）。當發動機怠速負荷增大時或發動機起動后，冷卻水未達正常溫度之前，別外還有當發動機轉速急劇降低到怠速時，ECU控制怠速控制閥使進氣量增大，從而使怠速轉速提高，防止發動機運轉不穩或熄火；當發動機怠速負荷減小時，ECU控制怠速控制閥使進氣量減少，從而使怠速轉速降低，以免怠速轉速過高。 （2）組成：怠速控制系統由各種傳感器、信號控制開關、電子控制器、怠速控制閥和節氣門旁通空氣道等組成。如圖7: 圖7 怠速控制系統組成（3）速控制系統的檢修怠速工況時EGR閥開啟：①故障分析：EGR閥只有在發動機中小負荷時才開啟，EGR的作用是一部分廢氣進入燃燒室，降低燃燒室內的溫度，減少NOx的排放。但過多的廢氣參與燃燒，會影響混合氣的著火性能，從而影響發動機的動力性，特別是在發動機怠速、低速和小負荷等工況時（這時ECU控制廢氣不參與燃燒，避免發動機性能受影響）。若EGR閥在發動機怠速時開啟，使廢氣進入燃燒室參與燃燒，燃燒就變得不穩定，有時甚至失火。②診斷方法：拆下EGR閥，把廢氣再循環通道堵死，故障現象消失即為此故障。③故障排除：此故障大多是由于EGR閥被積炭卡死在常開位置所造成的，消除EGR閥上的積炭或更換EGR閥，故障即可排除。 排放控制系統汽車發動機的排氣污染已經人類和環境造成很大危害，汽車排放已經成為社會的公害。各個國家都立法對汽車發動機的排放進行嚴格的控制。汽車排放的主要成分有CO、HC、NOx、SO2及碳煙。大氣中所含CO的75%、HC和NOx的50%來源于汽車發動機的排放。對汽車的排放進行有效的控制也是汽車技術發展的一個重要方向。(1) 汽車排放的廢氣來源①從排氣管排出的廢氣：成分是CO（一氧化碳）、HC（碳氫化合物）、NOX（氮氧化合物），其它還有SO2（二氧化硫）、鉛化合物、炭煙等；②竄氣：即從活塞與氣缸之間的間隙漏出，再自曲軸箱經通氣管排出的燃燒氣體，其主要成分是HC；③從油箱等處蒸發出的汽油蒸汽，成分是HC。（2）汽車排放的廢氣中主要污染物①一氧化碳 一氧化碳有很劇烈的毒性，人吸人后即在肺中與血液中的血紅蛋白（Hb）結合在一起，形成碳氧血紅蛋白（COHb）。由于CO與血紅蛋白結合能力較O2強大200～300倍，故吸入的CO就會優先與血紅蛋白相結合，結果造成血液的輸氧能力下降，而CO一旦與血紅蛋白結合在一起就很難解離，要經過較長的時間（12~14h）才能消失其毒害作用。故CO的毒害作用有積累性質，人連續處在混有CO空氣中的時間越長，血液中積累的COHb量就越多，這樣就會造成低氧血癥，導致人體組織的缺氧。②碳氫化合物（HC）汽車排氣中含有多種碳氫化合物，現已分析出的有200