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帕萨特B5电子燃油喷射系统的故障诊断与分析
论文题目:
帕萨特B5电子燃油喷射系统的故障诊断与分析
摘要、关键字······························································1
前言·······································································2
第1章绪论·································································1
1.1电控汽油喷射系统的发展历程···············································1
1.2电控燃油喷射技术的现状···················································1
1.3电控燃油喷射技术发展趋势················································3
1.3.1燃油供给系····························································3
1.3.2空气供给系····························································4
1.3.3电控系································································5
第2章帕萨特B5轿车电控燃油喷射系统检测的步骤和方法···············7
2.1检修注意事项与维修技术参数···············································7
2.1.1检修注意事项··························································7
2.2诊断步骤································································8
2.3电控燃油喷射发动机故障自诊断·············································8
2.3.2、故障代码的读取与清除方法·············································9
2.4电控燃油喷射系统主要元件的检测···········································9
2.4.1传感器的检测···························································9
2.5主要执行元件的检测······················································10
2.6ECU电脑控制单元的检测··················································10
2.7主要元件的检测··························································10
2.8电控系统的故障诊断与检测················································12
第3章帕萨特B5轿车电控燃油喷射系统的故障诊断与检修··············12
3.1电子燃油喷射系统的常见故障及维修········································12
3.1.1常见故障的成因························································12
3.1.2二常见故障的诊断维修··················································13
参考文献··································································14
摘要:
本文从发动机的基础知识入手,以我们最常见的、应用较广泛的电控燃油喷射系统为例,较系统地介绍了汽油电控燃油喷射技术的发展历程,汽油电控燃油喷射系统的类型、结构组成、工作原理,较详细地介绍了帕萨特B5轿车电控燃油喷射系统组成与工作原理,描述了帕萨特B5轿车的故障诊断与分析。
文章内容具有较强的针对性与实用性,电子控制燃油喷射装置是在电子控制单元的自动控制下,通过电控喷油器将发动机所需要的燃油成雾状地喷射到汽油发动机的进气歧管内或气缸内,然后与空气混合形成可燃混合气。
电子控制燃油喷射系统与传统化油器燃油供给系统相比,由于原理上全然不同,因而结构上也面目全非。
所以在分析故障和进行维修时,与常规方法有很大的不同。
可作为汽车维修入门的参考资料。
关键词:
电控燃油喷射系统结构工作原理故障诊断与分析
前言
电子技术的迅速发展,另一方面汽车排放法规逐步严格、燃油价格不断上涨,采用电子控制技术使汽车满足最新法规的要求。
因此电喷系统在汽车上得到了普及和应用。
使用电喷技术的发动机能保证进入各缸的混合气的质和量都比较均匀,其中电控单元可以根据各传感器所提供的信号快速精确的修正供油量,减少HC的排放,降低油耗。
电控燃油喷射系统在汽车上的大量应用,大幅度提高了汽车的综合性能,但由于结构复杂,电控汽车的使用和检修问题就日益突出,因此正确使用、维护、诊断和分析能够保持电控发动机良好的技术状态显得十分重要。
第1章绪论
1.1电控汽油喷射系统的发展历程
1934年的德国研制成功第一架装用汽油喷射发动机的军用战斗机。
第二次世界大战后期,美国开始采用机械式喷射泵向汽缸内直接喷射汽油的供油方式。
军用飞机上采用汽油喷射技术,预期说是降低燃料消耗的需要,不如说是战争保障的需要,即为了避免浮子室式化油器的临界限制,或者说为了避免化油器产生结冰故障。
1967年,Bosch公司研制成功K-Jetronie机械式汽油喷射系统,由电动泵提供0.36Mpa降低燃油,经燃油分配器输往各缸进气管上的机械式喷油器,向进气口连续喷射,采用浮板式空气流量计操纵油量分配器中的计量槽来控制空燃比。
后来,经改进发展成为机电结合的KE-Jetronic汽油喷射系统。
随着牌坊法规愈来愈严格,要求进一步提高控制精度,完善控制功能。
1972年,在D-Jetronic系统基础上,经改进发展成为L-Jetronic电控汽油喷射系统,用叶片式空气流量计直接测量进气空气体积流量来控制空燃比,比用进气管绝对压力间接控制的方式精度高,稳定性好。
Bosch公司生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机集中控制系统。
与此同时,美国和日本各大汽车公司也相继研制成功与各自车型配套的数字式发动机集中控制系统。
列如:
美国GM公司DEFI系统,Ford公司EEC-Ш系统等这些系统能够对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等多方面进行综合控制,控制精度愈来愈高,控制功能也更完善。
目前,各国的汽油发动机基本上全部采用了电控汽油喷射系统,并且不断完善其性能,缸内汽油喷射系统也进入了实用化阶段,以满足日益严格的排放和节油的需要。
1.2电控燃油喷射技术的现状
自1967年德国博世公司研制成功DJetronie电子控制汽油喷射系统以来,世界电控燃油喷射技术已走过了30多年的发展历程。
电控燃油喷射系统从机械式喷射、晶体管辅助喷射、集成电路控制发展到目前的微机控制喷射,从模拟计算机控制发展到数字计算机控制,已由单一项目控制发展成了多项内容的发动机集中控制系统。
电控燃油喷射装置在结构上和价格性能比上有着化油器不可比拟的优越性。
表1.1电子控制燃油喷射系统的现状
分系统
基本功能
基本组成
现状
燃油供给系统
将燃油由邮箱吸出再加压、稳压、滤清并喷入进气管道或直接喷入缸内,使燃油细化、雾化
油泵
外置滚柱泵.(大多用)内置涡轮泵
压力调节器
机械膜片式
喷油器
驱动方式
电压驱动.电流驱动
结构
轴针型、(单孔、双孔)孔垂喷嘴
喷射方式
单点喷射,多点喷射(缸内、进气管);连续喷射.间接喷射;异步喷射同时喷射.分组喷射、顺序喷射
空气供给系统
提供发动机正常燃烧必需的空气量,对进气量连行测量和控制
进气管
进气总管与进气歧曾(分体、整件式)
节气门
辅助空气调节阀,主喷油器,冷起动喷油器,压力调节器.节气门位置传感器
空气计量
测量方法
间接测量,直接测量
流量计
叶片式、卡门旋涡式.热线式,热膜式
传感器
进气温度传感器,进气压力传感器
电控系统
车载微机对各工况下的燃油量进行计算与控制,以获得良好的动力性、经济性及降低尾气排放污染
传感器
压力、温度、流量、位置、氧传感器、转速、车速、爆震、开关量传感器
ECU
单项控制、集中控制
执行元件
主继电器.断路继电器,冷起动喷油器.定时开关
尾气净化
减少NOx、CH、CO、的排放
附加净化装置
EGR、三元催化剂、二次空气喷射、热反应器,或相互并用
世界电控燃油喷射技术已趋成熟,其发展现状见表1.1,但在实际应用中还层次各异表现为多样化。
如:
在国内,电子喷射系统应用得还很少,主要集中在中外合资生产的汽车上以及三星、三峰等少数国产汽车上;在国外,也是机械式、机电式与电控式喷射系统并存。
但目前世界总趋势是向电控喷射系统发展,如美国通用、福特、克莱斯勒三大汽车公司90年代生产的轿车上几乎100%采用了电控汽油喷射系统。
现在电子喷射系统已过渡到微处理机与微集成电路ECU控制的集中综合控制系统(如90年代初德国Bosch公司设计生产的Motronic发动机控制系统采用了微集成电子技术),它不单是燃油喷射或电子点火系统,已发展成了集燃油喷射、电子点火、怠速控制(ISC)、废气再循环(EGR)、自动变速(AT)、防抱制动(ABS)于一体的电子集中控制系统(如1993年美国通用公司Cadillac分部生产的Northstar电子控制系统即是集发动机管理与传动系控制于一体的集中控制系统)。
1.3电控燃油喷射技术发展趋势
汽车产品的电子化是历史的必然趋势。
但是随着电子控制项目的不断增多,电子装置的数量也不断增多,这些电子装置需要占用空间、消耗电能,因而汽车电子产品的发展趋势将是小型化、轻型化、集成化与低功耗。
汽车电子控制的发展趋势还将是微电脑化及智能化的整车集中控制,21世纪的电控燃油喷射系统不再是一个独立的系统,它只是发动机管理系统或整车控制系统的一部分,必然与其它控制系统相互联系,并且通过车内局部网(CAN)互通信息,还具有在线故障自诊断(OBD)功能。
电子燃油喷射系统也将朝微集成电路模块化智能型控制方向发展,同时,未来还将研制适应发动机机舱工作环境的具有强抗干扰能力的电子元件.这样既能充分利用机舱内空间.又能使发动机管理系统的结构简化。
世界上几家主要汽车公司为21世纪设计的燃油喷射及发动机管理系统见表1.2。
下面分析电控燃油喷射系统各分系统的发展趋势。
1.3.1燃油供给系
由于内置式油泵与外置式相比具有噪声小、不易产生气阻和泄漏、体积小、耐久性和可靠性好等优点,因而未来将普遍采用内置式燃袖泵。
由于孔型喷嘴喷射雾化好,在燃油经济性与排污控制方面有优越性,未来的喷油器将采用双孔和多孔喷嘴结构(尤其是多孔喷嘴),同时也会有新的喷油器结构出现。
在喷射方式上,由于多点喷射容易保证各缸混合气的均匀性和空燃比的一致性,而使得多点喷射(MPI)喷射系统的发展趋势。
近些年内,进气管内多点喷射方式还会很流行,但是因为缸内喷射在改善燃油经济性和动力性、降低噪声、节约成本等方面有着巨大的潜力,因此21世纪特采用缸内直接喷射方式,并且采取顺序多点喷射方式,以获得更佳的经济性和更低的排放污染。
最为合适的方式是喷射与点火相互约束,由点火引导燃油顺序喷射。
表1.2燃油喷射及发动机管理系统发展动态
系统名称
研制公司
系统特征
备注
CDI
Mitsubishi
缸内直接喷射、步进电机节流、分层进气,稀薄燃烧控制,双上凸轮、电磁旋转喷油器、缸内流量计、EGR、三元催化剂
1995年首次展出
ME2.1
Bosch
单一ECU集中控制(燃油喷射、点火正时、抗暴震、ASR牵引控制、CAN、导航)、OBD、发动机熄火(防盗)随点火顺序定时喷射、喷射中断功能、双孔喷嘴
装在奔驰SLK增压发动机上
SFI
GeneralMotors
多点顺序喷射缸进气道等长、空气直线射入燃烧室、点火线圈靠近火花塞、点火定时信号来自高竞速的曲轴位置及凸轮轴位置传感器
1997年装入COR-VETTE车上
SMPI
Chrysler
缸内直接喷射、多点顺序喷射、顶置凸轮轴、节气门体到各缸等长通道、EGR、元催化剂、热氧传感器
1998年生产的V6发动机系列中采用
ME7
Bosch
采用微型机构与微集成技术。
集中控制(燃油喷射、点火正时,起动、暖机、ABS、牵引控制、车辆动态控制)OBD、CAN、电子节流、多孔喷射、微系统压力传感器、HFM5空气质量传感器、EGR、空气喷射
1999年开始生产
1.3.2空气供给系
空气供给量将采用步进电机控制节气门开度方式控制,这样能使反应迅速而准确。
空气质量流量计与体积流量计相比,结构简单、换算方便,不需要附加压力传感器和温度传感器,不需要对进气温度和压力的变化进行空气质量补偿,它将取代体积流量计:
除现有的热线式、热膜式空气质量流量计外,还将开发出一些新的流量计。
1.3.3电控系
电控系中最易变的是传感器,今后几年内将陆续有新的传感器出现,传感器正朝微型化、高灵敏性、智能化方向发展。
如:
火花塞点火传感器发现某缸出现点火故障,便中断向该缸喷射汽油。
HFM5空气质量传感器的热传感元件由单一硅片蚀刻而成,只有几微米厚,它甚至能够在脉动时辨别出气流方向的改变,从而避免质量误算。
电子控制单元(ECU)正朝模块化、微集成化方向发展,采取集中控制方式,处理信息的能力越来越强。
如:
Bosch公司计划于2000年研制出32位单片微处理器柴油机管理系统
第2章帕萨特B5轿车电控燃油喷射系统检测的步骤和方法
2.1检修注意事项与维修技术参数
2.1.1检修注意事项
1、在发动机运转或用起动机带动发动机运转时,都不要去触碰或拔下高压线。
2、拆装汽油喷射和点火系连接线以及蓄电池时,必须关断点火开关,否则可能损坏发动机ECU。
3、采用的万用表应当内阻不小于10kΩ/V,这是为了防止万用表的电压损坏电子元件。
测试前,应按规定选好量程。
4、用起动机带动发动机运转(如进行气缸压缩实验)时,应拔下点火线圈输出极插头和喷油器插头。
试验结束后,用V.A.G1552查询故障。
5、保持零件的清洁。
当汽油喷射系统拆开后,不要用压缩空气吹,也不要移动车辆。
2.1.2维修技术参数
汽油供给系统的维修技术参数如表3-1所示。
表3-1帕萨特B5轿车发动机汽油供给系统数据
发动机代号
ANQ
怠速转速(不能调整)
(800±30)r/min
断油(最高)转速
6400r/min
怠速时汽油供给系统压力
连接油压调节器真空管
(250±20)kPa
取下油压调节器真空管
(300±20)kPa
熄火10min后汽油系统保持压力
大于150kPa
喷油器电阻值(正常油压下,每分钟漏油不应多于2滴)
喷油器型式
4孔喷油器
30s喷油量
78~85ml
室温时电阻
13~18Ω
发动机工作温度时电阻会增加4~6Ω
2.2诊断步骤
以供给系统出现故障为例,应先利用油压表检查系统油压,电喷发动机系统油压一般为0.25MPa,如油压低于规定值,先检查油泵、油压调节器和管路是否工作不良。
对电控系统故障按下述步骤检查:
故障码检查清除症状确认故障码再检症状状况显示故障码症状有统一故障码所指电路故障依然存在显示正常码故障不在故障指电路,在另故障点症状没显示正常码第一次显示故障码是历史记录显示正常码症状有显示正常码故障不在诊断电路中,但存在症状没显示正常码故障不在诊断电路中,已消除。
1静态模式读取和消除故障码。
2症状确认。
3症状模拟。
4动态故障代码检查。
5电路检查。
6部件检查。
7调整、设定、激活或维修。
8试车检验。
2.3电控燃油喷射发动机故障自诊断
2.3.1自诊断系统的功能
现代汽车的电控系统都配备有自诊断系统,ECU的自诊断系统主要用于检测电子控制系统各部件的工作情况。
自诊断系统具有一下功能:
1检测嗲子控制系统的故障。
2将故障代码存储在ECU的存储单元中。
3提示驾驶员ECU已检测到故障,应谨慎驾驶。
4启用故障保护功能,确保车辆安全运行。
5协助维修人员查找故障,为故障诊断提供信息。
2.3.2、故障代码的读取与清除方法
1、准备工作:
①拉紧驻车制动变速器置于空挡。
②用直观检查法对发动机控制系统进行全面检查。
③检查蓄电池电压,电压值应在11V以上。
④启动发动机,怠速运转,使发动机达到正常工作温度。
⑤关闭所有电控系统和辅助设备。
⑥检查发动机故障指示灯是否正常。
2、故障代码的读取与清除方法:
①静态读码的方法。
打开点火开关,用跨接线短接诊断端子的TE1和E1,根据“CHECK”灯闪烁,读取故障代码。
②动态读码的方法。
关闭点火开关,用跨接线短接诊断端子的TE2和E1。
打开点火开关,“CHECK”等应快速闪烁。
然后进行路试,车速不得低于10km/h路试之后,再用跨接线短接诊断端子的TE1和E1,根据“CHECK”灯闪烁规律读取故障代码。
③故障代码的清除。
在排除故障后,应清除故障码。
若某一电路出现超出规定范围的信号时,诊断系统就判定该信号线路出现故障。
如果故障状态存在超过一定的时间,此故障代码就会储存在电控单元ECU的随机存储器中。
如果在一定时间内该故障状态不再出现,该偶发性故障代码就会自动消除。
2.4电控燃油喷射系统主要元件的检测
电控系统有传感器、ECU、执行机构和线束组成。
ECU不断检测传感器的性能参数,经计算、处理后,再控制执行机构动作。
若主要元件出现故障,可读取故障代码、确定故障位置和维修方法。
2.4.1传感器的检测
按信号的产生方式,一般可分为信号改变传感器和信号产生传感器。
信号改变传感器的检测:
根据其导线的数目可分为单导线型、双导线型和三导线型
(1)单导线型传感器的检测:
①断开传感器导线连接器,打开点火开关,测量导线与搭铁之间哦电压是否为参考电压。
如果测量结果不正确,则应检查导线和ECU。
②测量传感器搭铁端子与搭铁之间的电阻值是否为零。
③接好传感器导线连接器,启动发动机,测量传感器信号端子带你呀是否随发动机工况的变化而变化。
双导线型传感器的检测:
一根为信号线,另一根为搭铁线。
其检测步骤为:
①关闭点火开关,断开传感器导线连接器,用万用表欧姆档测量连接器上的各接线与搭铁之间的电阻,找出搭铁线。
②打开点火开关,用万用表电压档测量另一根导线与搭铁之间的电压是否为参考电压,若不正常则检查导线和ECU。
③接好传感器导线连接器,启动发动机,测量传感器信号端子的电压是否随发动机工况的变化而变化。
三导线型传感器的检测:
一根为ECU的电源线,一根为信号线,另一根为搭铁线。
气检测步骤为:
①点火开关选到“OFF”位置,断开传感器导线连接器,用万用表欧姆档测量连接器上各线与搭铁之间的电阻,确定搭铁线。
②点火开关置于“ON”位,用万用表电压档测量其他两根导线与搭铁之间的电压,电压为参考电压的为电源线,剩下的一根导线即为信号线。
③接好传感器导线连接器,启动发动机,测量传感器信号端子和搭铁端子间的电压是否锁发动机工况的变化而变化。
2.5主要执行元件的检测
电动汽油泵:
(1)电动汽油泵的控制:
装有电控燃油喷射系统的汽车,只有发动机运转时,油泵才开始工作。
即使点火开关接通,只要发动机没有转动,油泵就不工作。
一般都是当发动机点火开关置于“ON”位时,油泵运转2秒后停止,发动机启动后油泵才继续工作。
(2)电动汽油泵的检测:
①拆下油泵。
②用欧姆表测量油泵线圈的电阻。
在20℃时,标准电阻为0.2~3.0Ω。
如超出标准电阻值范围,则应更换油泵。
③将蓄电池正极与油泵正极相连,负极与油泵相连,检测油泵的运转。
注意:
必须在10秒内完成,以免油泵线圈烧毁。
喷油器驱动方法:
(1)喷油器驱动有两种方法:
电压控制方法和电流控制方法,电压控制方法的驱动电路只适用于低阻值喷油器。
(2)喷油器及其控制电路的检测:
①喷油器的检测。
主要进行喷油器线圈的电阻、喷油量、雾化效果及针阀卡滞和泄露的检测。
②喷油器电路的检测。
主要检测喷油器与ECU间的导线和链接器是否良好。
怠速控制阀(ISC):
(1)步进电机式怠速控制阀的检测:
①拆下怠速控制阀,检测线圈电阻是否正常。
②给怠速控制阀的四个线圈依次通电,怠速控制阀应逐渐关闭;若依相反顺序通电,则怠速控制阀逐渐打开。
如怠速控制阀工作不正常,应更换怠速控制阀。
③检测连接线速和ECU控制是否正常。
(2)电磁式怠速控制阀的检测:
①拆下怠速控制阀,测量电磁线圈的阻值是否符合要求。
②分别给两个线圈施加电压,阀门应交替开启和关闭。
如不正常,应更换怠速控制阀。
③检测连接线束和ECU控制是否正常。
2.6ECU电脑控制单元的检测
检测注意事项:
(1)不得损坏导线、连接器,避免短路或接触较高的电压。
(2)慎重使用电子检测设备和仪器,高电压会使ECU芯片内部电路短路或断路。
检测时,最好使用兆欧级阻抗的数字表。
(3)没有适当的工具和相关知识,禁止拆卸、接侧ECU。
(4)所有的高压元件距离传感器或执行装置的控制线至少25mm以上。
(5)防止静电对ECU的损害。
导线连接器的检测:
检测与ECU相连的导线连接器时,可用手轻微摇动连接器,察看是否有松动,若有松动,应拔下连接器。
检查接触片是否被腐蚀,若有腐蚀现象,需用铜刷或电器接触清洁剂将其除去。
安装时,可用专用的导电油脂涂抹,以防腐蚀。
ECU的基本检测:
(1)检测ECU得电源线、搭铁线是否良好,导线连接器是否正常。
拔下电缆连接器,查看气内部有否腐蚀、触针是否弯曲,并检查ECU上的所有搭铁线是否有腐蚀。
如果上述检测一切正常,可用替代法确定ECU是否有故障。
(2)检测ECU得闭环控制情况,在氧传感器良好的情况下,启动发动机并使其怠速运转,检测氧传感器的信号电压。
在正常情况下,气信号电压应在0.1~0.9V之间不停的变化,否则,说明ECU有故障。
2.7主要元件的检测
主要元件:
(1)、传感器有空气流量计(MAF)、进气温度传感器(MAT)进气压力传感器(MAP)、节气门位置传感器(TP)、水温传感器(ECT)、氧传感器(HO2S)、爆震传感器(KS)、曲轴位置传感器(CKP)、凸轮轴位置传感器(CMP)等。
执行器主要有怠速控制阀、喷油器、燃油泵、废气再循环(EGR)、炭罐电磁阀(EVAP)等。
(3)ECU单元
主要元件的检测方法:
(1)点火开关“OFF”,拔下该元件的导线连接器,检测该元件相关端子的电阻开关“OFF”,拔下该元件的导线连接器,检测该元件的相关端子的电阻,判断是否正常;然后检测链接器侧的打铁是否良好。
(2)点火开关“ON”,检测连接器侧相应端子的电压,以判断相关电路是否正常,所有检测结果应要求的参数相符。
2.8电控系统的故障诊断与检测
当发动机电控系统出项故障时,可通过专用检测器进行检查,将仪器与诊断接头相连,读出故障码及故障原因。
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