汽车发动机常见故障分析与检修毕业论文
摘要
本课题研究的是伊兰特发动机电控系统的检测与故障诊断知识，介绍了汽车发动机电控系统的概述和伊兰特发动机电控系统故障诊断基本知识、伊兰特发动机电子设备的故障诊断、伊兰特发动机电控系统的检修以及伊兰特发动机电控系统常见故障的检修等。
在发动机电控系统的概述中分别介绍了电控点火装置（ESA）、电子燃油喷射系统（EFI）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制（ISC）、气门正时控制、二次空气喷射、油气蒸发控制等，论述了它们的组成、工作原理和作用。在故障诊断基本知识章节中
介绍了电控系统诊断的注意事项、常用工具与常用仪器、故障诊断与检修的一般程序与基本方法等。在电子设备的故障诊断章节中介绍了汽车线路及电子设备的特点以及电路故障诊断与检修要点。在第五章节中介绍了发动机各电控系统的检修，具体论述了各系统检修的方法，步骤，及注意事项等，并附加了流程图和表格图片。在最后一章中介绍了电控系统常见故障的诊断与检修，列举了一些常见的维修案例，论述了故障的现象、可能的原因及故障排除方法等。
现代汽车电控系统的特点，主要体现在功能集约化、控制电子化和连接标准化上，在分析电控系统的故障时，一定要了解电器、电子设备的结构、功能和特点，各电控系统的组成、功用和工作原理，以及各种常见故障的现象、原因和排除方法等。
关键词：伊兰特发动机电控系统、组成、工作原理、故障、检修
目录
摘要 (2)
第一章概述 (4)
1.1 本课题的研究现状 (4)
1.2 本课题的研究内容 (4)
1.3本课题的研究意义 (4)
第二章汽车发动机电控系统的概述 (6)
第三章伊兰特发动机电控系统故障诊断基本知识 (13)
3.1电控系统诊断的注意事项 (13)
3.2电控系统故障诊断与检修的常用工具和常用仪器 (14)
3.3电控系统故障诊断与检修一般程序 (16)
3.4电控系统的故障诊断基本方法 (17)
第四章伊兰特发动机电子设备的故障诊断 (20)
4.1汽车线路及电子设备的特点 (20)
4.2电路故障的诊断及检修要点 (20)
第五章伊兰特发动机各电控系统的检修 (22)
5.1 伊兰特发动机燃油供给系统的检修 (22)
5.2 伊兰特发动机点火系统的检修 (24)
5.3 伊兰特发动机进排气系统的检修 (27)
5.4 伊兰特发动机冷却系统电动冷却风扇的检修 (32)
5.5 伊兰特发动机充电、启动系统故障检修 (32)
第六章伊兰特发动机电控系统常见故障的检修 (34)
6.1 不能起动或起动困难 (34)
6.2 怠速不稳、易熄火故障诊断 (37)
6.3、动力不足、加速不良故障 (39)
6.4、发动机游车故障的诊断检修 (41)
6.5、发动机爆震故障的诊断检修 (42)
参考文献 (44)
发动机电控系统常见故障的诊断与检修
第一章概述
1.1 本课题的研究现状
汽车作为现代人的代步工具已经越来越普及，越来越成为我们生活中的一部分，随着科技的发展呈结构复杂化、系统功能多样化、控制自动化和智能化、显示信息智能化发展，电子控制系统在汽车中占有越来越重要的地位，成为衡量现代汽车性能的主要标志，同时汽车的故障也日益复杂化，由以机械故障为主体发展为以电控系统故障为主体，为了改变和突破发动机电控系统故障诊断的传统观点，以现代故障诊断理论和技术为基础，建立科学、系统、合理、完善的发动机故障检测诊断系统，已成为目前汽车发动机故障检测诊断行业的必然要求。这给汽车的故障诊断与检修带来了困难和挑战，对汽车维修人员的技术要求越来越高，对维修设备的科技含量要求越来越高，对故障诊断与检修的方法要求也越来越高。为了及时发现和排除故障，各国都纷纷投入大量的人力、物力对汽车电控系统的故障诊断进行不断的研究、开发。随着汽车的保有量越来越多，其电控系统故障诊断和检修也越来越重要，诊断技术已日益趋于完善。
1.2 本课题的研究内容
本课题的主要研究内容是伊兰特发动机的电控系统，研究伊兰特发
动机电控系统的组成、结构、功用，以及常见故障的诊断和检修。介绍了发动机电控系统的基本知识，电控系统诊断的基本知识，包括诊断的一般原则、步骤和常用工具、仪器等，并列举了伊兰特各电控系统的诊断和常见故障案例分析。
1.3本课题的研究意义
发动机作为汽车的心脏，在汽车中起到至关重要的作用，其运行状态的好坏直接影响到整个汽车的安全性和可靠性。随着汽车发动机电控系统工作性能的不断完善，自动化程度的不断提高，再加上工作环境的恶劣，使其故障发生的概率也越来越大，并且其诊断难度也在提高。
发动机由过去单一的机械结构为主体的产品到目前已机、电、液相结合的复杂的产品，使其故障诊断问题发生了质的变化。汽车电控系统结构的复杂性，使电气线束增多、故障率增加、故障诊断难度提高，给汽车维修工作带来了越来越多的困难，使汽车维修技术人员的技术要求也越来越高。
带电控系统的现代轿车维修，必须懂得一定的工作原理，了解故障码的产生条件，
发动机的维修人员一定要撑握维修技能及发动机各部位的组成、原理及技术参数，灵活应用这些参数进行性能签别，理解掌握一些必须的操作方法、规则方可保证一次性将发动机故障解决。所以对伊兰特发动机电控系统常见故障的诊断和检修进行研究对于汽车的故障维修具有重要的意义，了解发动机电控系统的组成、结构和功用以及常见故障的现象和
排除方法，可以更好更快地对伊兰特发动机的电控系统进行检查、保养和维修，对发动机的电控系统会有更深一层的理解。
第二章 汽车发动机电控系统概述
汽车电控系统可以简化为传感器、ECU 和执行器三大组成部分。传感器是感知信息的部件，功用是向ECU 提供汽车运行状况和发动机工况等。ECU 接受来自传感器的信息，经信息处理后发出相应的控制指令给执行器。执行器即执行元件，其功用是执行ECU 的专项指令，从而完成控制目的。传感器、ECU 和执行器三部分的相互工作关系如图1-1所示。
图1-1
2.1汽车发动机电控系统的组成
汽车发动机电控系统通常由电控点火装置（ESA ）、电子燃油喷射系统信号输入装 （各种传感器） 电子控制单（ECU ）
（EFI）、废气再循环控制（EGR）、怠速控制（ISC）、气门正时控制、二次空气喷射、油气蒸发控制及系统自诊断等组成。
2.1.1电控点火系统（ESA）
电控点火系统一般由电源、传感器、ECU、点火电子组件、点火线圈、分电器和火花塞等组成。其相互之间的工作关系如图1-2所示。
图1-2
电控点火装置的功用是实现对点火提前角和点火线圈通电时间的控制，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令。点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。
电控点火系统分为开环和闭环两种控制，闭环控制系统通过爆震传感器对爆震进行反馈控制，使汽油机大部分运行工况都处于爆震的临界状态，使汽油机的动力性潜力得到了充分发挥，其点火时刻的控制精度比开环高，但排气净化差些。
现代轿车采用的电子控制点火系统主要有两种方式：即电子控制有分电器点火系统和电子控制无分电器点火系统。
2.1.2电子燃油喷射系统（EFI）
电子燃油喷射系统一般由油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器（有的汽车无）、燃油压力调节器、冷起动喷油器（有的汽车无）及供油总管等组成。
电子燃油喷射系统根据传感器测得的发动机各种工作参数，按照在计算机内设定的控制程序，通过控制喷油器的喷油时间，即喷油脉宽来精确地控制喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门
位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高功率，降低油耗，实现低公害排放的目的。此外，电子燃油控制喷射系统还通过计算机的控制程序，实现启动加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机在特殊工况下对混合气的要求。
电喷发动机功率输出提高，采用冷起动喷油器额外喷油来加浓混合气，混合气控制准确，起动性能好。电喷发动机根据进气量及转速的变化来控制混合气加浓，反应速度相当快，无滞后现象，因此加速性能好。电喷发动机的燃油是在一定压力下喷出的，燃油雾化效果好，各缸的混合气分配较均匀，电喷发动机控制单元，往往可以和电子控制点火系统配合使用，使燃烧状态更加理想，一般能节约燃料5%—20%。此外，电喷发动机还具有反应灵敏，机械装置简单，体积小，安装灵活方便等特点。
电子燃油喷射系统分为开环和闭环控制两种，闭环控制是在开环控制的基础上，在一定条件下，由计算机根据氧传感器输出的含氧浓度信号修正燃油供给量，使混合气浓度保持在理想状态。
2.1.3废气再循环控制（EGR）
废气再循环是指发动机废气的一部分再送回到进气管，并与新鲜的混合气混合后一起进入气缸参加燃烧。由于废气中含有的CO2能吸收大量的热，气缸中混合气燃烧的最高温度降低，因此，燃燃过程中NOX的生成量减少，排放污染减轻。但是，新鲜混合气中掺入废气后热值降低，因此，发动机的输出功率会有所下降。为了使废气再循环系统能更有效
地发挥作用，达到既能减少NOX生成量，又能保证发动机动力性能的目地，必须对参与再循环的废气量加以控制，即根据发动机的进气温度及负荷适当地控制进入进气管的废气量。当发动机水温较低或处于怠速及小负荷运转时，NOX的生成量少，通常不需要引入废气;发动机水温已达到正常工作温度，而且处于大负荷运转工况时，NOX的生成量较多，此时，应引入，并随发动机负荷的增大相应地增加引入的废气量。
2.1.4怠速控制（ISC）
一、怠速控制的功用
电控汽油喷射发动机在怠速工况时，节气门近乎全闭，空气通过节气门缝隙及旁通气道进入发动机，由空气流量传感器（或进气歧管压力传感器）检测进气量，并根据转速及其它修正信号控制喷油量，保证发动机的怠速运转。怠速控制装置的功用就是在发动机内部阻力矩不断变化的情况下，由ECU自动维持发动机以稳定怠速运转，并实现快怠速暖机过程。
另外，怠速控制还应考虑所有怠速使用条件，如冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速变化，使发动机运转不稳甚至引起熄火现象。
二、怠速控制原理
怠速控制的实质是对怠速时充气量的控制。ECU通过检测从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制空气量的执行机
构，从而实现对怠速充气量的控制。
怠速控制采用的是反馈控制，因此为避免非怠速状态下实施了怠速控制，还必须通过节气门全关信号及车速信号等来判断发动机是否正处于怠速状态，从而起动怠速控制。
与怠速控制有关的信号有：发动机转速、节气门位置、车速、冷却水温度、空挡起动开关、点火开关、空调开关和电器负载等。控制的项目有：怠速、快怠速、空调怠速和电器负载高怠速。
三、怠速控制装置的分类
怠速控制的内容包括起动后控制、暖机过程控制、负荷变化控制和减速时控制等。怠速控制的实质是通过调节空气通道的流通面积来控制怠速时的进气量。目前使用的怠速控制装置，按控制原理可分为节气门直动控制式和旁通空气控制式两类。
2.1.5燃油蒸发控制系统（EVAP）
燃油蒸发控制系统的作用是防止汽油油箱内蒸发的汽油蒸气排入大气，它由活性炭罐、炭罐控制电磁阀、蒸气分离阀、排放控制阀及相应的蒸气管道和真空软管组成。蒸气分离阀安装在油箱的顶部，油箱内的汽油蒸气从该阀出口经管道进入活性炭罐，该阀的作用是防止汽车翻倾时，油箱内的燃油从蒸气管道中漏出。活性炭罐内充满了活性炭颗粒，活性炭可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。
活性炭罐上方的另一个出口经真空管与发动机进气歧管相通，软管中部有一个电磁控制阀控制管路的通断，当发动机运转时，如果电磁阀
开启，则在进气歧管真空吸力的作用下，新鲜空气将从活性炭罐下方进入，经过活性炭后再从活性炭罐的出口进入发动机进气歧管，把吸附在活性炭上的汽油分子（重新蒸发的）送入气缸燃烧，使之得到充分利用。活性炭罐内的活性炭则随之恢复吸附能力，不会因使用太久而失效。
进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制，以防止破坏正常的混合气成分，这一控制过程由微机根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数，通过操纵控制电磁阀的开闭来实现。在发动机停机或怠速运转时，微机使电磁阀关闭，从油箱中逸出的燃油蒸气被活性炭罐的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时，微机使电磁阀开启，储存在活性炭罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时，因为发动机的进气量较大，少量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。
2.1.6可变气门正时和升程电子控制技术（VTEC）
汽油发动机要达到良好的动力性、燃油经济性和排放性能，首先必须控制合适的汽油与空气的混合比例，以满足怠速、中低速、中小负荷、高速大负荷等工况时对混合气浓度的要求。由于自然吸气式普通进气机构的发动机其配气相位和气门升程都是固定的，这就使进气量相对是固定的。发动机在中低速时，主要考虑省油和改善排放，供给的汽油少，这时进气量实际会偏大；在高速时，发动机的动力性是主要的，需多供给汽油，但供给的汽油又受到进气量的限制而不能太多，这时进气量实际又偏少。因此，传统的自然吸气式发动机由于受进气量的限制，动力性、经济性以及排放性的潜力均未完全发挥。随着轿车汽油机的高速化
和废气排放法的日趋严格，配气机构固定不变的缺点变得越来越突出，为此，可变气门机构作为内燃机设计的新技术已经迅速发展起来。
2.1.7系统自诊断
系统自诊断是用来提示驾驶员发动机出现故障，同时系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。
汽车控制系统在正常工作时，电控单元ECU的输入和输出信号都是在一个规定的范围内运行，当控制电路的信号出现异常时，ECU中的诊断系统就判定该电路信号出现故障。电路的异常情况分为3种：第一种是电路的信号超出规定范围。例如：冷却液温度传感器(CTS)在正常工作时，其输出电压在0.1V～4.8V内，如超出这一范围，诊断系统则判定为故障信号。
第二种是电控单元ECU在一段时间内接收不到传感器的信号或接收到的信号在一段时间内不变，诊断系统也会判定为故障信号。例如：氧传感器在正常工作时，其输入电压应在0.1V～0.9V内，波动不少于8次／10秒。
第三种是电控单元ECU中的诊断系统偶然发现一次不正常的输入信号时，不会诊断为故障信号，只有不正常的输入信号多次出现或持续一定时间，才会判定为故障信号。例如：转速信号(Ne)是一个脉冲信号，发动机转速在100r／min以上时，丢失几个信号，ECU不会判定为故障。
2.2汽车发动机电控系统中的传感器
传感器是指能感受规定的物理量，并按照一定规律转换成可用输信号的器件或装置，简单的说，传感器即是把非电量转换成电量的装置。发动机控制用传感器有许多种，其中包括温度传感器、压力传感器、转速和角度传感器、流量传感器、位置传感器、气体浓度传感器、爆震传感器等，这类传感器是整个发动机的核心，利用它们可提高发动机动力性、降低油耗、减少废气、反映故障等。
传感器通常由敏感元件、转换元件及测量电路组成。敏感元件是指能直接感受被测量的部分。转换元件是指能将非电量转换成电量的部分。有些敏感元件可以直接输出电量。测量电路是指将转换元件输入的电量经过处理，以便进行显示、记录和控制的部分。测量电路中较多的使用电桥电路。比如后面要讲到的热线式空气流量计。
2.2.1温度传感器
温度传感器主要检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度、机油温度、催化温度等，实际应用的温度传感器主要有线绕电阻式、热敏电阻式、半导体式和热电偶式。
所谓热敏电阻，是指这种电阻对温度敏感，当作用在这种电阻上的温度变化时，其阻值会随温度的变化而变化。其中，随温度升高的叫做正温度型热敏电阻，相反随温度升高阻值减少的，叫做负温度系数型热敏电阻。
热敏电阻温度传感器的测量电路比较简单，只要把传感器与一个精密电阻串联接到一个稳定的电源上，就能够用串联电阻的分压输出反映温度的变化。
2.2.2压力传感器
压力传感器的功用是把压力信号转变为电压信号，它在汽车上主要有两个方面的应用。一是用于气压的检测，包括进气真空度、大气压力、气缸内的气压等；二是用于用于油压的检测，包括变速箱油压、制动阀油压及悬架油压等。
车用压力传感器目前已有若干种，应用较多的有电容式压力传感器、差动变压器式进气压力传感器、半导体应变式进气压力传感器
2.2.3节气门位置传感器
节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度信号转换成电压信号输出，以便计算机控制喷油量。
节气门位置传感器有开关量输出和线性输出两种类型。
（1）、开关式节气门位置传感器
这种节气门位置传感器实质上是一种转换开关，又称为节气门开关。这种节气门位置传感器包括动触点、怠速触点、满负荷触点。利用怠速触点和满负荷触点可以检测发动机的怠速状态及满负荷状态。一般将动
触点称为TL触点，怠速触点称为IDL触点，满负荷触点称为PSW触点。在与节气门联动的连杆的作用下，凸轮可以旋转，动触点可以沿凸轮的槽运动，这种节气门位置传感器结构比较简单，但其输出是非连续的。（2）线性节气门位置传感器
线性节气门位置传感器装在节气门体上，它可以连续检测节气门的开度，它主要由与节气门联动的电位器、怠速触点等组成，电位计的动触点随节气门开度在电阻膜上滑动，从而在该触点上（TTA 端子）得到与节气门开度成正比例的线性电压输出。当节气门全闭时，另外一个与节气门联动的动触点与IDL触点接通，传感器输出怠速信号，节气门位置输出的线性电压信号经过A/D转换后输送给计算机。
2.2.4氧传感器
氧传感器是按照大气与排气中氧浓度之差而产生电动势的一种电池，安装在排气管内，测量排气管中的含氧量，来确定发动机的实际空燃比与理论值的偏差。ECU根据氧传感器的反馈信号，调节可燃混合气的浓度，使空燃比接近于理论值，从而提高经济性，降低排气污染。实际应用的有二氧化钛和二氧化锆两种类型的氧传感器。
2.2.5空气流量传感器
为了形成符合要求的混合气，使空燃比达到最佳值，我们就必须对发动机进气流量进行精确控制。下面介绍一下几种常用的空气流量传感器。
（1）卡门旋涡式空气流量计
涡流式空气流量传感器是利用超声波或光电信号，通过检测旋涡频率来测量空气流量的一种传感器。
（2）热线式空气流量计
热线式空气流量计的基本构成包括感知空气流量的白金热线、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）、控制热线电流的控制电路以及壳体等。根据白金热线在壳体内安装部位的不同，可分为安装在空气主通道内的主流测量方式和安装在空气旁通道内的旁通道测量方式。（3）热膜式空气流量计
热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是利用惠斯登电桥工作的，所不同的是热膜式空气流量计不用铂金作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻和线桥电阻用厚膜工艺集中在一块陶瓷片上，这种空气流量计精度高，结构简单，造价便宜，已大量使用于各种电控汽油喷射系统中。
2.2.6 爆震传感器
爆震传感器能把爆震信号传给控制系统，抑制爆震的发生。爆震传感器主要有磁致伸缩式和非共振型压电式。
2.2.7凸轮轴位置传感器——提供曲轴转角基准位置信号。
2.2.8 曲轴位置传感器——检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号。
第三章伊兰特发动机电控系统故障诊断基本知识
3.1电控系统诊断的注意事项
（1）注意检查搭铁线的状况，其电阻值应<10Ω。
（2）除在测试过程中特殊指明外，不能用指针式万用表测试ECU及传感器，应使用高阻抗数字式万用表（车用专用万用表）进行测试。禁止“试火法”检查晶体管电路的通、断。不要用试灯去测试任何和ECU 相连接的电器装置，以防止晶体管损坏，脉冲电路应用LED灯或示波器检查。
（3）传感器电路应用LED灯或高阻抗电表（如数字式万用表）检查。在拆卸或安装电感式传感器时应将点火开关断开（OFF），以防止其自感电动势损伤ECU和产生新的故障。
（4）由于工作环境恶劣和磨损等原因，在电控系统中，电动燃油泵、怠速空气控制（IAC）阀、节气门位置传感器、氧传感器和水温传感器的损坏率较高。
（5）电控系统中，故障多的不是ECU、传感器和执行部件，而是连接器。连接器常会因松旷、脱焊、烧蚀、锈蚀和脏污而接触不良或瞬时短路。因此当出现故障时不要轻易地更换电子器件，而应首先检查连接器的状况。
（6）电控发动机检查的基本内容仍是油路、电路和密封性（特别是进气系统的密封性）的检验，故障码反映的是电控系统的故障及其对工作有影响的部件的故障，所以机理分析和有关的实际参数是判断故障的依据。
（7）出现氧传感器故障码的原因较多，通常有：电动燃油泵油压异常，喷油器、过滤器和空气过滤器脏堵，燃油品质差，碳化物和铅化物覆盖了氧传感器表面，排气管漏气，点火异常（缺火、断火、交叉点火）等。
（8）ECU有学习功能，但ECU的电源电路一旦被切断（如拆下蓄电池）后，它在发动机运行过程中存储的数据会消失，因此，蓄电池断开后装复，如果出现发动机工作状况不如以前时，先不要随便更换零部件，因为这种情况可能是蓄电池断开后ECU中的学习修正记忆消除的缘故。因为ECU根据系统实际情况进行了学习修正与根据厂家存储在只读存储器（ROM）中的数据进行控制，相比起来发动机工作状况会有差异。如果是此种原因，待发动机运行一段时间后，ECU会自动建立修正记忆。如果想让ECU完全“恢复记忆”，则需通过在不同工况下的路试让ECU重新学习，恢复学习基础，发动机工作不良状况会自动消失。
（9）蓄电池搭铁极性切不可接错，必须负极搭铁。严禁在发动机高速转动时将蓄电池从电路中断开，以防止产生瞬时过电压将ECU和传感器损坏。
（10）当诊断出故障原因，对电控系统进行检修时，应先将点火开关关掉，并将蓄电池搭铁线拆下。如果只检查电控系统，则只须关闭点火开关即可。跨接起动其它车辆或用其它车辆跨接本车时，须先断开点火开关，才能拆装接线。
（11）ECU和传感器必须防止受潮。不允许将电脑或传感器的密封装置损坏，更不允许用水冲洗。ECU必须防止受剧烈震动。