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1、汽车维修技师设计（论文） 第36页 电喷发动机怠速不良原因分析与解决方案 摘 要 电喷发动机的部件多、结构复杂,并且又广泛地涉及到电子技术和微电脑技术。如果维修人员仍旧用传统的检修方法,往往不能修好,甚至会损坏重要部件。为缩短检查和诊断的时间,文章就电喷发动机怠速的机理、原因和故障排除方法作了简要分析。 关键词： 电喷发动机；故障诊断；维修；怠速。 目 录第1章 电喷发动机的介绍71.1电喷发动机电喷系统概况1.2电喷系统主要结构及功能第2章 电喷发动机怠速定义192.1发动机怠速不良的分类2.2具体说明几种分类第3章怠速不良的原因具体说明213.1电喷发动机怠速不良的划分第4章 电喷发动机怠
2、速不良原因分析与解决方案274.1怠速不良原因介绍4.2诊断与排除故障4.3故障诊断、排除的相关要点 结论 37 致谢38 参考文献39 第 一 章一、电喷发动机电喷系统概况采用电子喷射技术后，进气管上不安装化油器，空气直接流过进气歧管，汽油由汽油喷射器直接喷到进气口，随空气一起进入气缸，形成可燃混合气。与化油器式发动机相比，它没有喉管损失，充气效率高；其次，它能够精确控制各缸的混合气与工况的匹配，并且能均匀地分配各缸混合气，从而能使压缩比提到较高的水平。 汽油喷射系统可有多种分类方法。按燃油喷射过程可分为连续喷射式和间歇喷射式；按喷射装置的类型可分为机械式和电控式；按喷油嘴分配方式可分为多点
3、喷射式或单点喷射式(即是否是各缸共用一个喷油嘴，还是每缸分配一个喷油嘴)；多点喷射系统又可分为顺序喷射和同时喷射两种型式。 发动机管理系统(EMS)是一种将汽油喷射和点火控制结合起来的电子控制系统，是电喷技术发展的最新水平。它的工作原理是通过由各种不同的传感器测得的参数来确定发动机所处的工况，再根据预储在发动机电子控制单元（ECU）中的数据，求出和提供对应于各工况的点火提前角、闭合角、喷油时刻和喷油持续时间的最佳值。EMS系统实现的各功能是相互关联的，不能将它们孤立地看待。 图A列出了发动机电喷系统的布置简况。 发动机管理系统(EMS)可分成三大部分： 1.发动机控制单元ECU。 主要用来控制
4、、调整汽油喷射和点火，另外还具有故障自诊断和故障应急功能。 2.传感器。主要向发动机控制单元提供发动机在各种工况运行时的参数。 3.执行器元件。执行发动机控制单元ECU发出的诸如喷油、点火等各种指令。采用了电子控制喷射系统后，发动机具有如下优点： 1)提高了输出功率和转矩； 2)降低了燃油消耗； 3)能优化匹配发动机各种运行工况，满足发动机各种工况需要； 4)降低排气中的有害成份； 5)ECU是一个以微型计算机为中心的数据处理，数据控制系统，它具有控制精度高、响应速度快、灵活性高的优点；该系统的主要部件外形列于图B。 二、电喷系统主要结构及其功能1.传感器(1)进气压力传感器和进气温度传感器
5、见图整个系统由6个传感器随时感知发动机的工作状况。其中进气压力、进气温度是两个重要的参数。在早期的电喷发动机上，这两个参数的传感器制成一体：在AJR发动机上是独立的。一为硅电容绝对压力传感器，探测进气压力，它被安装在进气管上，也可装在进气管附近。进气温度传感器也安装在进气管上。大气环境，如季节变化、地理位置高低，都会影响进气温度与进气的绝对压力，根据工况随时测得上述两参数，传输到ECU中。当传感器出现故障时，发动机控制单元能够检测到，并能使发动机进入故障应急状态下运行，通过 V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪，可以知道故障信息。进气温度传感器是一个负热敏电阻，代号G720。(
6、2)霍耳传感器G40 在AFE发动机上有分电器，该霍耳传感器安装在分电器内，它传递发动机转速信号，传递第一缸活塞位置信号。当霍耳传感器出现故障时，发动机控制单元不能检测，发动机立刻熄火，无法运转。用V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪读不出此故障的信息。在AJR发动机上取消了分电器，采用增量式曲轴转角信号，可精确地测定曲轴转角位置，直接由ECU控制。发动机负荷信号和转速信号是两个最重要、最基本的信号，ECU根据这两个信号，就能计算出：喷油时间、点火提前角、闭合角。然后就能从点火提前角空间点阵(图D)里得到一个点火提前角，作为一个基本量，再根据发动机其它运行参数加以修正，得出一个
7、最佳的点火提前角，用来对发动机的点火提前角进行精确的控制。发动机控制单元，也能同上类似地对喷油时间及闭合角进行最佳值的精确控制。 (3)冷却液温度传感器(图E) 冷却液温度传感器装在发动机冷却液出水管上，由此测出发动机温度，转变为电信号传给ECU，用来修正喷油定时，从而获得浓度更合适的混合气。它也是一个负热敏电阻，当该传感器发生故障时，上述故障阅读仪可读取此有关信息。而且，ECU能检测到这种故障，并使发动机转入故障应急状态运行。 (4）节气门位置传感器G69(图F) 节气门位置传感器安装在节气门下方，节气门轴带动节气门位置传感器内的可变电阻转动，用来改变阻值大小。它将节气门开度大小转变为电信号
8、传给发动机控制单元ECU，ECU根据节气门开度大小获得发动机的工况， 如怠速工况、部分负荷工况、满负荷工况，调节、修正喷油定时。该传感器发生故障时，ECU能检测到，并能使发动机进入故障应急状态下运行，通过 V.A.G.1552或v.A.G.1551故障阅读仪可以知道故障信息 (5)氧传感器G39(图G) 氧传感器是完成混合气闭环控制的重要组件，它又称传感器，其外侧电极面暴露在废气流中，而其内侧电极面与外界空气相接触。该传感器由一个特殊陶瓷体(Zi02或TiO2)构成，在它的表面涂有透气性好的铅电极。其工作原理为： 陶姿材料表面多孔，能够允许空气的氧分子在其中扩散。这种陶瓷在温度较高时成为导电体
9、。如果电极两面上的氧含量不一样的话，电极两侧就会有一个电压形成。当=1时，混合气完全燃烧，外侧电极面无氧分子存在，这时输出电压就会产生一个突变。氧传感器通过探测废气中含氧量的多少，能获得上次喷油时间过长或过短的信号，并将该信号转变为电信号传给ECU，由ECU实现对本次喷油时间的修正。混合气通过氧传感器闭环调节后，能将空燃比控制在=0.98-1.02之间范围内，从而得到一个最佳的混合气浓度，同时也使废气中的有害物排放量大大减少。氧传感器在满足下述条件后才能进行正常调节：发动机温度60；氧传感器温度300；发动机在怠速或部分负荷下工作。为了使氧传感器迅速加热，尽早正常工作，在氧传感器中装有加热装置
10、。通过V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪，读取氧传感器的数据，获得其发生故障的信息。(6)爆震传感器G61(图H) AFE型发动机用一只爆震传感器，AJR型发动机采用两只爆震传感器。将一只爆震传感器设于二缸与三缸之间缸体侧面，爆震传感器能把发动机爆震产生的振动变为电信号，传递给发动机控制单元ECU。ECU根据爆 震传感器传递来的信号，对点火提前角进行修正，从而使点火提前角的值始终处于最佳状态。 当爆震传感器发生故障时，发动机控制单元在一定条件下能够检测到，并能使发动机转入故障应急状态下运行，通过V.A.G.1551或V.A.G.1552故障阅读仪，可以了解故障信息。2.燃油供
11、给系的执行元件(1)系统的流程燃油供给系由汽油泵、喷油嘴、汽油箱、汽油滤清器、分配管、油压调节器等主要零部件构成，其流程示意图列于图I。电动汽油泵、汽油滤清器这两种部件用户比较熟悉，下面仅介绍其它几个专用总成。 (2)汽油喷嘴N30-N33(图J) 喷油嘴接受发动机控制单元送来的喷油脉冲信号，将计算精确的燃油喷入进气歧管内。喷油量的多少只与喷油时间的长短有关，与其它因素无关。而喷油时间的长短只取决于喷油脉冲信号的宽度。当喷油嘴发生阻塞、滴漏等故障时，发动机控制单元不能检测，使用上述故障阅读仪，无法知道故障信息。必须人工检查及排除。(3)油压调节器 油压调节器设置在分配管上，用来调整分配管中的汽
12、油压力，并用来缓和汽油泵供油时产生的压力波动和喷嘴有节拍喷油时所引起的压力波动。如图K所示，油压调节器内有弹簧、膜片、油压调节阀。当进油压力较大时，汽油推动膜片向左移动，使油压调节阀打开，压力偏高的汽油被释放，油压下降。油压调节器还连接发动机进气管的真空管，当进气管中真空度较大时，对膜片的左移起到吸动的作用，参与油压的调节。通过上述机械及真空的共同作用，使分配管中的油压和进气管中的气压二者之间的压力差保持一个常数，这样就保证了喷油量的多少只与喷嘴开启时间的长短有关，与汽油压力、进气管真空度等其它因素无关。(4)分配管 分配管设置于发动机进气管上方，它将汽油分配给每个喷嘴，并起到固定喷嘴、固定油
13、压调节器的作用。 分配管位于发动机舱上部，环境温度较高，这样使管中汽油容易蒸发。因为汽油泵的供油量远远大于发动机的最大耗油量，所以剩余的汽油通过油压调节器返回油箱。由于进油管及分配管中的汽油不断地流动，带走了分配管及进油管的热量，起到冷却作用。同时，由于大量汽油返回油箱，也带走了分配管、进油管中的汽油蒸气，可以防止气阻，提高发动机的热起动性能。(5)怠速稳定阀N71 怠速稳定阀安装在发动机进气管道上，通过调整发动机旁路进气量来调整发动机怠速转速。 发动机怠速运转时，由于发电机、动力转向液压泵、空调压缩机等负载的变化，会引起发动机怠速转速波动，需要用怠速稳定阀对发动机怠速进行调整。 发动机控制单
14、元通过调整怠速稳定阀开度大小，来控制发动机旁路进气量多少，从而达到调整发动机怠速转速的目的。 当怠速稳定阀出现故障时，怠速稳定阀便处于一个固定的位置，使发动机怠速转速上升到110Or/min。 V.A.G.1552或V.A.G.1551故障阅读仪不能读取该故障信息。但可以通过故障阅读仪具有的执行元件自诊断功能帮助人们诊断怠速稳定阀是否有故障。(6)发动机控制单元ECU 发动机控制单元，位于驾驶员一侧的仪表板下方，转向柱旁边。ECU从各传感器处获得发动机的各个参数，并从发动机控制单元所存储的各个空间点阵中取出相应的数据。通过判断、计算，求出适应发动机工况所需要的点火提前角、喷油时间等最佳数据，将这些数据转变为电信号用来操纵、控制各个执行元件。通过执行元件对发动机点火提前角、喷油时间进行最佳的控制，从而使发动机工作保持在最佳状态。 ECU除了对发动机各个运行状态实施最佳控制外，还对部分传感器传递来的信号进行程验鉴别，若发现某个传感器传来的信号超出了规定范围，则发动机控制单元ECU认为此传感器或相关线路有故障，并将有关故障的信息储存起来，同时发动机控制单元用一个人为
