帕萨特8T发动机电控系统故障诊断与检测毕业论文文档格式.docx

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汽油喷射系统的发展1834年用于军用飞机上，1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆乐-奔驰（Daimler-Benz）300L型赛车装用了德国博世（Bosch）公司生产的第一台机械式汽油喷射装置。

它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸直接喷射。

20世纪60年代后期，随着电子技术的发展，德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统（EFI）。

电控燃油喷射技术经历了晶体管、集成电路、和微机处理三大发展进程。

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。

2.帕萨特1.8T电控发动机的结构与工作原理

2.1电控发动机的组成

该电控系统以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。

相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似的结构。

电控汽油喷射系统大致可分为进气系统、燃油系统和电子控制系统三个部分。

2.1.1进气系统

进气系统，又称空气供给系统，其功能是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量，如图2-1所示（以L型系统为例）。

空气经空气过滤器过滤后，由空气流量计（在D-Jetronic系统中为进气歧管绝对压力传感器）计量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。

在进气歧管，从喷油器喷出的燃油与空气混合后被吸入气缸燃烧。

一般行驶时，空气的流量由进气系统中的节气门来控制。

踩下加速踏板时，节气门打开，进入的空气量多。

怠速时，节气门关闭，空气由旁通气道通过。

怠速转速的控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调整器调整流经旁通气道的空气量来实现的。

怠速空气调整器一般由电控单元（ECU）控制，在气温较低发动机暖机时，怠速空气调整器的通路打开，以供给暖机时必须给进气歧管的空气量，此时发动机转速较正常怠速高，称为快怠速。

随着发动机冷却水温升高，怠速空气调整器使旁通气道开度逐渐减小，旁通空气量亦逐渐减小，发动机转速逐渐降低至正常怠速。

2.1.2燃油系统

燃油供给系统的功能是向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。

燃油系统一般由油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、冷启动喷油器及供油总管等组成，如图2-2所示。

图2-1进气系统图2-2燃油系统

燃油由燃油泵从油箱中泵出，经过过滤器，除去杂质及水分后，再送至燃油脉动阻尼器，以减少其脉动。

这样具有一定压力的燃油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器。

喷油器根据ECU的喷油指令，开启喷油阀，将适量的燃油喷于进气门前，待进气行程时，再将燃油混合气吸入气缸中。

装在供油总管上的燃油压力调节器是用以调节系统油压的，目的在于保持油路的油压约高于进气管负压300kPa。

此外，为了改善发动机低温启动性能，有些车辆在进气歧管上安装了一个冷启动喷油器，冷启动喷油器的喷油时间由热限时开关或者ECU控制。

2.1.3电子控制系统

电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。

该系统由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成，如图2-3所示。

供给发动机的汽油量，由喷油持续时间来控制，喷油持续时间则由ECU通过来自进气歧管压力传感器或空气流量计的信号来计算进气量，根据进气量和转速计算出基本喷油持续时间。

然后进行温度、海拔高度、节气门开度等各种工作参数的修正，得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油时间，精确地控制喷油量。

图2-3电子控制系统

传感器是信号转换装置，安装在发动机的各个部位，其功用是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等，并将这些参数转换成计算机能够识别的电信号输入ECU。

检测发动机工况的传感器有：

水温传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆燃传感器、空调离合器开关等。

ECU是发动机控制系统的核心部件。

ECU的存储器中存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间，在接收了各种传感器传来的信号后，经过计算确定满足发动机运转状态的燃油喷射量和喷油时间。

ECU还可对多种信息进行处理，实现EFI系统以外其他诸多方面的控制，如点火控制、怠速控制、废气再循环控制、防抱死控制等。

执行器是控制系统的执行机构，其功用是接受ECU输出的各种控制指令完成具体的控制动作，从而使发动机处于最佳工作状态，如喷油脉宽控制、点火提前角控制、怠速控制、炭罐清污、自诊断、故障备用程序启动、仪表显示等。

2.2电控汽油喷射系统的工作原理

电控汽油喷射系统工作原理框图，如图2-4所示。

图2-4电控汽油喷射系统原理框图

1—发动机工作参数；

2—传感器；

3—电控单元；

4—喷油器

喷油器喷射到进气歧管中的汽油量，由喷油器喷孔的横断面面积，汽油的喷射压力和喷油持续时间来决定。

为了便于控制，在实际的喷油控制系统中，喷孔的横断面面积和喷油压力都是恒定的，汽油的喷射量只取决于喷油持续时间。

喷油器的喷孔由电磁阀来开闭，电磁阀的开启时刻（喷油开始时刻）和开启延续时间（喷油持续时间）的长短，由发动机的各种参数确定。

传感器将发动机各种非电量的工况参数（如转速、负荷、发动机冷却水及进气温度、空气流量、曲轴转角、节气门开度等）转变为电信号，并把这些信号以信息形式送入电控单元（ECU），再经电控单元转化为长短不一的电脉冲信号传到喷油器，控制喷油器打开时刻及延续时间长短，使之准确地工作。

EFI系统的工作过程即是对喷油时间的控制过程。

装用EFI系统的发动机具有良好的动力性、经济性，排放污染大为降低，这都缘于空燃比的精确控制。

而这种空燃比的控制是通过对汽油喷射时间的控制实现的。

ECU通过绝对压力传感器（D型EFI）或空气流量计（L型EFI）的信号计量空气质量，并根据计算出的空气质量与目标空燃比比较即可确定每次燃烧所必需的燃料质量。

目标空燃比即实际充入气缸的空气质量与燃烧所需要的燃料量的比值。

根据空气质量和发动机转速计算出的喷油时间称为基本喷油持续时间。

目标空燃比是在考虑了发动机的动力性、经济性、响应性、排气净化等之后决定的，它所要求的喷油时间与基本喷油时间有差异，各种传感器检测冷却水温度、进气温度、节气门开度等与发动机工况有关的参数后，对基本喷油持续时间进行修正，确定最佳喷油持续时间，使实际喷油持续时间接近由目标空燃比确定的喷油持续时间。

3.电控发动机主要的传感器结构与工作原理

3.1节气门位置传感器

节气门位置传感器安装在节气门体上，用来检测节气门的开度，它通过杠杆机构与节气门联动，进而反映发动机的不同工况（怠速、加速、减速和全负荷等）。

此传感器可把发动机的这些工况检测后输入ECU，从而控制不同的喷油量。

节气门位置传感器属于开关触点式，如图3-1所示。

它主要由活动触点、怠速触点、功率触点。

节气门轴、控制杆、导向凸轮和槽等组成。

活动触点可在导向凸轮槽移动，导向凸轮由固定在节气门轴上的控制杆驱动。

图3-1节气门位置传感器

l-导向凸轮；

2-节气门轴；

3-控制杆；

4-活动触点；

5-怠速触点；

6-功率触点；

7-连接装置；

8-导向凸轮槽。

3.2进气压力传感器

进气压力传感器与稳压器相连，用以将进气管的压力变化转换成电信号。

它与转速信号一起输送到ECU，作为决定喷油器基本喷油量的依据。

进气压力传感器采用半导体压敏电阻式（全称是进气歧管绝对压力传感器）。

它由硅膜片、集成电路、滤清器、真空室和壳体等组成，如图2-2所示。

硅膜片是压力转换元件，它是利用半导体的压电效应制成的。

硅膜片的一面是真空室，另一面是导入的进气压力。

集成电路是信号放大装置，它的端头与ECU连接。

（a）平面图（b）立体图

图3-2进气压力传感器

1-硅膜片；

2-真空室；

3-集成电路；

4-滤清器；

5-进气端；

6-接线端。

发动机工作时，从进气管来的空气经传感器的滤清器滤清后作用在硅膜片上，硅膜片产生变形（由于进气流量对应着相应的进气压力，故进气流量越大，进气管压力就越高，硅膜片变形也就越大）。

硅膜片的变形，使扩散在硅膜片上电阻的阻值改变，导致电桥输出的电压变化。

传感器上的集成电路将电压信号放大处理后，作用进气管压力信号送到电控单元，此信号成为电控单元计算进入气缸空气量的主要依据。

3.3进气温度传感器

进气温度传感与进气压力传感器一体安装于节气门之后的进气管上，用以检测进气温度，测量进气温度的目的是为了确定进气的密度，它与进气压力传感器联合使用，可以准确地反映进入气缸的空气量。

进气温度传感器的材料采用负温度系数（NTC）热敏电阻，ECU根据进气温度传感器检测到的进气温度修正喷油量，使发动机自动适应外部环境的变化。

3.4水温传感器

水温传感器作用是测定发动机冷却液温度，并将它变为电信号送入ECU，为其修正喷油量提供重要依据。

水温传感器装在发动机的冷却液回路中，如图3-3所示。

目前是利用负温度系数半导体电阻来测定温度。

负温度系数的电阻在温度上升时，其电阻值是下降的。

图3-3水温传感器

1-负温度系数电阻；

2-外壳；

3-电气接头。

3.5爆震传感器

爆震传感器安装于气缸体上，如图2-5所示。

它能将发动机爆震情况转换成电信号，输入给电控单元，供其修正点火时刻。

爆震传感器是一种固有频率大于25kHz的宽带加速度传感器，控制元件由压电瓷制成。

为了隔热，传感器用塑料套包起来，允许工作温度为130℃。

图3-4爆震传感器的安装位置

3.6氧传感器

氧传感器（λ传感器）又称空气汽油混合比传感器，用以控制发动机的燃烧状况，随时向ECU提供修正喷油量的电信号。

氧传感器装在发动机排气管上，伸入到废气流中，外电极端受废气拂过，电极端与外界空气接通。

氧传感器基本上由一专用瓷体构成，其表面装有可透气的铝电极，如图3-5所示。

传感器起作用的原理是瓷材料为多孔的，允许空气中的氧扩散（团体电解质），瓷在高温下是导电的。

如果两电极端的含氧量不一样，则电极上产生一个电压，即测定出排气管中的含氧浓度，并随时向ECU反馈信号来修正喷油量，以保证空气和汽油混合气过量空气系数a=l.00（理想混合气）。

图3-5氧传感器

l-接触部分；

2-瓷衬套；

3-传感瓷；

4-护套（排气端）；

5-电线接头；

6-碟形弹簧；

7-护套（空气端）；

8-外壳（-）；

9-电极（-）；

10-电极（+）。

3.7霍尔传感器

霍尔传感器安装在分电器，用以检测发动机曲轴的转角和转速，为ECU点火时刻和喷油时刻提供电信号。

4.电控发动机主要执行器的结构与工作原理

4.1汽油供给系统主要部件

汽油供给系统的作用是根据ECU的指令，以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管中：

它主要包括汽油箱、汽油分配管、电动汽油泵，汽油滤清器、油压调节器、喷油器等组成，如图4-1、图4-2和图4-3所示。

图4-1汽油供给系统零件图

l-回油软管；

2-进油软管；

3、8、28-油管夹头；

4、7、9、21、26-夹箍；

5-汽油滤清器罩壳；

6-汽油滤清器；

10-固定螺钉；

11-回油管；

12-通气细管；

13-进油管；

14-锁紧螺母；

15-凸缘；

16-密封圈；

17-汽油油位传感器；

18-汽油泵；

19-汽油箱；

20-安装汽油泵固定环；

22-固定螺钉；

23-卡环；

24-支承座；

25-防尘罩；

27-橡胶连接管。

油压调节器与喷油器相连接，控制供油系统的压力，使喷油器中的油压与进气管负压之差始终保持在0.24MPa，这样可使喷油量只受通电时间长短的控制。

喷油器根据ECU指令将汽油以雾状喷入进气管。

图4-2汽油箱加油管总成

l-固定支架；

2-中间支架；

3、6、7-螺栓；

4-加油管；

5-夹箍；

8-集油罩；

9-卡簧；

10-密封塞；

11-油箱锁盖。

电动汽油泵将汽油从汽油箱中吸出，经汽油滤清器过滤后，送往汽油分配管。

汽油分配管将汽油均匀分配到电子控制的喷油器中，喷油器再适时地将汽油喷入进气管中。

汽油分配管上有一个油压调节器，使汽油压力与进气管压力之间的压力差保持不变，并经回油管将多余的汽油送回汽油箱。

汽油供应系统不断受到汽油冲涤，故经常提供冷的汽油，从而避免了汽油形成泡沫，改善了高温起动特性。

4.1.1汽油泵

电动汽油泵的结构如图4-4所示，它是由永磁电动机驱动的带滚柱的转子泵，主要由驱动油泵的直流电动机、滚柱式油泵、保持汽油输送管压力不致过高的限压阀和保持剩余压力的单向阀组成。

电动汽油泵安装在汽油箱中，并不断受到汽油冲涤，使电动机充分冷却。

汽油泵的供油量大于发动机的最大汽油需要量，以便所有发动机工况下都能保持汽油供给系统中的油压。

起动时，只要起动开关起作用，汽油泵就一直工作。

发动机一起动，汽油泵就处于接通状态，ECU经一个外部的汽油泵继电器控制汽油泵的。

为安全起见，在点火开关接通（不起动发动机）及发动机停止工作时，汽油泵不泵油。

图4-3喷油器部分零件图

l-供油软管；

2-回油软管；

3-喷油器电阻器；

4-夹箍；

5-喷油器总供油管；

6-密封圈；

7-喷油器8-曲轴箱强制通风阀（PCV阀）；

9-水温传感器；

10-安装支架；

11-油压调节器。

图4-4电动汽油泵

l-限压阀2-滚柱式油泵3-电动机4-单向阀A-进油口B-出油口。

4.1.2汽油箱

桑塔纳2000GLi型轿车汽油箱的汽油蒸汽不是排入大气，而是引入进气管，为此在汽油箱与进气系统之间并联一个汽油蒸汽回收装置，即活性炭罐，如图4-5所示。

图4-5活性炭罐部分零件图

1-电源插头；

2-活性炭罐电磁阀；

3-支架；

4-橡胶支架；

5-通向发动机进气系统的管路；

6-通气管（来自汽油箱的通气管）；

7-螺栓；

8-活性炭罐（安装在右前车轮罩）。

活性炭罐的活性炭粒是一种极好的油蒸汽吸附剂，它有很大的表面积，有利于吸附汽油蒸汽。

罐装有单向止回阀，以防汽油蒸汽倒流。

罐的底部有空气滤网，新鲜空气经滤网进入，从炭粒中带走汽油蒸汽分子，防止混合气过浓现象。

当汽车停止运行时，在高温作用下，汽油箱的汽油蒸发产生压力，使单向阀打开，汽油蒸汽进入活性炭罐，炭粒吸附汽油蒸汽并储存起来。

发动机在热态工作时，活性炭罐电磁阀（N80）在ECU的控制下打开，通过新鲜空气带走汽油蒸汽，经管路吸入进气管，从而回收了汽油蒸汽，防止汽油浪费和减小大气污染。

4.1.3汽油滤清器

电动汽油泵后面接了一个滤清器，它位于中地板下面，包括一个网目宽为10μm的纸质滤芯及接在后面的纤维质滤网。

一块支承板将滤清器固定在外壳中。

滤清器外壳由金属制成，滤清器寿命取决于汽油的污染程度。

汽油滤清器安装时，注意其上箭头表示汽油的流动方向。

4.1.4汽油分配管

汽油分配管的任务是将汽油均匀地分配到所有喷油器中。

汽油分配管具有储油功能，为了克服压力波动，其容积比发动机每工作循环喷入的汽油量大得多，从而使接在分配管上的喷油器处于相同汽油压力之下。

此外，分配管使喷油器便于拆装。

4.1.5油压调节器

油压调节器任务是保持汽油压力与进气管压力之间的压力差不变，从而使喷油器喷出的汽油量仅取决于阀的开启时间。

油压调节器装在汽油分配管上。

如图3-6所示，这是一种膜片控制的溢流调节器，将汽油压力调节到约0.24MPa。

它有一个金属外壳。

一个卷进的膜片将此外壳分为两个腔室，一个是弹簧室，有一定预紧力的螺旋弹簧对膜片施加一个作用力；

另一个胶室用于容纳汽油（汽油室），汽油室直接与供油总管相通。

图4-6油压调节器

l-进油口；

2-回油接头管；

3-球阀；

4-阀座；

5-膜片；

6-压力弹簧；

7-进气管接头

4.1.6喷油器

每个发动机气缸都配置一个电子控制的喷油器，喷油器装在进气门前的进气道中，其作用是将精确定量的汽油喷到发动机各个进气管末端的进气门前面。

喷油器由喷油器体、滤网、磁场绕组、针阀、阀体、螺旋弹簧、调整垫等组成，如图3-7所示。

喷油器为电磁式，由ECU的电脉冲控制其打开或关闭。

各喷油器是并联的，当磁场绕组无电流时，喷油嘴针阀被螺旋弹簧压在喷油器出口处的密封锥座上。

磁铁被激励时，针阀从其座面上升约0.1mm，汽油从精密环形间隙中流出，与空气一起被吸入气缸，并通过旋流作用在进气和压缩冲程中形成易于点燃的均匀空气汽油混合气。

为使汽油充分雾化，针阀前端磨出一段喷油轴针。

喷油器吸动及下降时间为l～1.5ms。

电子控制的喷油器将汽油喷到各进气歧管末端的气缸进气门前面。

每循环喷入的汽油量基本上决定于喷油器的开启持续时间，此时间由ECU根据发动机工况算出。

图4-7喷油器

l-汽油接头；

2-接线插头；

3-电磁线圈；

4-磁心；

5-行程；

6-阀体；

7-壳体；

8-针阀；

9-凸缘部；

10-调整垫；

11-弹簧；

12-滤网；

13-喷口

喷油器用专门的支座安装，支座为橡胶成型件。

其隔热作用可防止喷油器中的汽油产生气泡，有助于提高发动机的高温起动性能。

另外，橡胶成型件可保护喷油器不受过高振动应力的作用。

喷油器经带保险夹头的连接插座与汽油分配管连接。

4.2空气供给系统主要部件的结构和工作原理

空气供给系统作用是提供并控制汽油燃烧所需的空气量。

它主要包括空气滤清器、节气门体、进气压力传感器、稳压箱和附加空气阀等组成，如图4-9所示。

进气压力传感器与稳压箱相连，它的作用是把进气管的压力变化转换成信号输给ECU。

ECU根据进气压力和发动机转速推算出每一循环发动机所需的空气量，同时计算出汽油的喷射量。

由空气滤清器过滤后的空气，由节气门体流入稳压箱并分配给各缸进气管，空气与喷油器喷出的汽油混合后形成可燃混合气后进入气缸。

4.2.1空气滤清器

空气滤清器为恒温式，它通过用真空控制阀开启的大小，来控制进入空气滤清器热空气的多少，从而保持进入发动机的进气温度为某一恒定值。

真空控制阀的开店由温控开关控制，当进气温度低时，温控开关打开，通向节气门体的真空使控制阀打开热空气道；

当温度高时，温控开关关闭，截断通向节气门体的真空通道，温控开关关闭热空气道。

4.2.2节气门体

节气门体位于空气滤清器和稳压箱之间，与加速踏板联动，用以控制进气通路截面积的变化，从而实现发动机转速和负荷的控制。

为检测节气门位置的开度大小，在节气门轴的一端（下端）装有节气门位置传感器，用来向ECU传递节气门的开度信号。

节气门体上装有旁通道，当节气门关闭、发动机怠速运转时，汽油燃烧所需要的空气由怠速旁通阀进入发动机。

为自动控制怠速转速，在怠速通道中设置了可以改变通道截面积的旋转滑阀式怠速凋节器。

在冷起动结束后、发动机进入暖机阶段，发动机需要附加的暖机加浓。

附加空气滑阀作为节气门的旁通阀，根据发动机温度向发动机输送附加空气。

在计量空气量时，已考虑到这部分附加空气量，喷油器会输送更多的汽油。

发动机温度升高时，附加空气滑阀减少通往节气门的旁通支路中的附加空气量。

附加空气滑阀由一孔板控制，而孔板又由一个双金属片控制。

孔板控制分通管道（即旁通阀）的开启截面，双金属片是用电加热的，随着发动机温度的上升，它逐渐减小附加空气滑阀的开启截面。

附加空气滑网安装位置选在发动机上易感受其温度的部位。

从而当发动机暖机结束后，附加空气滑阀不再工作。

当减速时，驾驶员突然松开加速踏板，节气门迅速关闭，进入气缸的空气量急减，发动机输出功率大幅度下降，导致不应有的冲击，甚至熄火，为了防止这种不良现象的产生，在节气门外部设有节气门缓冲装置，如图3-11所示。

图4-10空气滤清器

l-滤芯；

2-空气滤清器上部；

3、13-夹箍；

4-进气软管；

5-夹箍（固定与节气门体连接的进气软管）；

6-通向怠速调节阀的进气软管；

7-曲轴箱排气管；

8真空管（通向节气门体）；

9-真空管（通向真空控制阀）；

10-热空气导流板；

11-固定螺母；

12-热空气软管（连接热空气导流板和空气滤清器）；

14-真空控制阀；

15-空气滤清器下部。

图4-11节气门缓冲装置

1-空气滤网；

2-阻尼孔；

3-阻尼弹簧；

4-膜片；

5-杠杆；

6-节气门。

5.ECU针脚结构与主要供电特点

ECU是一种电子综合控制装置，它是电子控制汽油喷射装置的控制中枢，它由模拟数字转换器，只读存储器ROM，随机存储器RAM、逻辑运算装置和一些数据寄存器等组成。

它通过分析各种传感器提供的发动机工况数据，并借助于编好程序的综合特性曲线，发出喷油器和点火提前角的控制脉冲。

ECU安装在驾驶员仪表板下。

ECU在更换后，应与发动机相互匹配，并进行怠速检测。

氧传感器安装在排气管，安装力矩为50N·

m，需用“G5”润滑螺纹，但“G5”不得进入传感器体的缝隙。

在折卸水温传感器之前，排泄掉冷却系统的部分冷却液。

ECU的端子如图3-1所示，端子的用途如表3-1所示。

图5-1ECU端子

表