毕 业 设 计（论文）说 明 书电喷发动机简单故障分析与排除摘要：发动机故障的原因是很复杂的，汽车电子技术的发展也很突飞猛进，各种高新技术的汽车电子产品给使用和维修带来了很大的困难关键词：发动机，控制原理，检修. 第一章 电喷发动机概述电喷发动机工作时，需要随时从各种传感器中获取数据，然后由行车电脑运算后，送到各执行部件进行调整来实现对发动机的控制的。电喷发动机与化油器式发动机相比，突出的优点是能准确控制混合气的质量，保证气缸内的燃料燃烧完全，使废气排放物和燃油消耗都能够降得下来，同时它还提高了发动机的充气效率，增加了发动机的功率和扭矩。电子控制燃油喷射装置的缺点就是成本比化油器高一点，因此价格也就贵一些，故障率虽低,一旦坏了就难以修复（电脑件只能整件更换），但是与它的运行经济性和环保性相比，这些缺点就微不足道了。 1. 电喷发动机分类 汽油喷射型式分为机械式和电子控制式两种。机械式汽油喷射装置是一种以机械液力控制的喷射技术，早在30年代就应用在飞机发动机，50年代开始应用在德国奔驰300BL轿车发动机上。集成电路的出现使电子技术能在发动机上得到应用，一种更好的汽油喷射装置电子控制汽油喷射技术也就应运而生了。 2. 电喷发动机结构 任何一种电子控制汽油喷射装置，都是由喷油油路，传感器组和电子控制单元(微型电脑)三大部分组成。当喷射器安装在原来化油器位置上，称为单点电控燃油喷射装置；当喷射器安装在每个气缸的进气管上，称为多点电控燃油喷射装置。3. 电喷发动机原理 喷油油路由电动油泵，燃油滤清器，油压调节器，喷射器等组成，电控单元发出的指令信号可将喷射器头部的针阀打开，将燃油喷出。传感器好似人的眼耳鼻等器官，专门接受温度，混合气浓度，空气流量和压力，曲轴转速等数值并传送给“中枢神经”的电子控制单元。电子控制单元是一个微计算机，内有集成电路以及其它精密的电子元件。它汇集了发动机上各个传感器采集的信号和点火分电器的信号，在千分之几十秒内分析和计算出下一个循环所需供给的油量，并及时向喷射器发出喷油的指令，使燃油和空气形成理想的混合气进入气缸燃烧产生动力。 4. 电喷发动机发展历史 从60年代起，随着汽车数量的日益增多，汽车废气排放物与燃油消耗量的不断上升困扰着人们，迫使人们去寻找一种能使汽车排气净化，节约燃料的新技术装置去取替已有几十年历史的化油器，汽油喷射技术的发明和应用，使人们这一理想能以实现。 早在1967年，德国波许公司成功地研制了D型电子控制汽油喷射装置，用在大众轿车上。这种装置是以进气管里面的压力做参数，但是它与化油器相比，仍然存在结构复杂，成本高，不稳定的缺点。针对这些缺点，波许公司又开发了一种称为L型电子控制汽油喷射装置，它以进气管内的空气流量做参数，可以直接按照进气流量与发动机转速的关系确定进气量，据此喷射出相应的汽油。这种装置由于设计合理，工作可靠，广泛为欧洲和日本等汽车制造公司所采用，并奠定了今天电子控制燃油喷射装置的邹型。 至1979年起美国的通用，福特，日本的丰田，三菱，日产等汽车公司都推出了各自的电子控制汽油喷射装置，尤其是多气门发动机的推广，使电子控制喷射技术得到迅速的普及和应用。到目前为止，欧美日等主要汽车生产大国的轿车燃油供给系统，95%以上安装了燃油喷射装置。从99年1月1日起，只有采用电子控制汽油喷射装置的轿车才能准予在北京市场上销售。 电子控制汽油喷射装置，由喷油器、传感器和电子控制单元(ECU)三大部分组成，其基本特点就是混合气的配制由ECU来控制。在汽油喷射发动机一文中有一幅示意图，如图ECU起到“中枢神经”的作用，它存储了发动机各种运行工况下的最佳喷油持续时间，根据各个传感器的输入信号计算出实际最佳喷油持续时间，指令喷射器将一定量的燃油喷入进气歧管。而传感器象人的五官，专门感受温度，混合气浓度，空气流量或压力，曲轴转速等数值并传送给ECU，起非常重要的作用。根据空气感应方法，又将电子控制汽油喷射装置分为两种，一种是流量感应式电子控制汽油喷射装置（L型），通过感应进气管中空气的流量来控制喷油量；另一种是压力感应式电子控制汽油喷射装置（D型），通过感应进气管中空气压力的高低来控制喷油量。由于L型使用比较广泛，本文以介绍L型为主。 整个L型电子控制汽油喷射装置有3个部分组成：供油部分、供气部分和控制部分。 供油部分由油箱、汽油泵、汽油滤清器、压力调节器和喷油器组成，汽油泵将汽油从油箱抽出经汽油滤清器过滤杂质，经压力调节器加压使汽油压力高于进气歧管的负压力，再经输油管送至各缸的喷射器。喷射器相当于一个开关，控制开关的部件就是ECU。 供气部分由空气滤清器、空气流量计、节气门装置等组成，当空气经过空气滤清器滤去尘埃杂质后，流经空气流量计计量，再沿着节气门通道直入进气歧管，通过进气门分别供给各个气缸。驾车者通过油门踏板操纵节气门开度，决定进气歧管的空气流量，空气流量计叶板在气流冲击下会有一个转角，使流量计内的电阻器数值发生变化。因此，不同的空气流量就会有不同的叶板转角，对应不同的电压信号，反馈至ECU就有不同的喷油量。 控制部分由ECU、传感器和继电器组成，分布在发动机各部位上的传感器将采集到的信号反馈到ECU，经过ECU计算确定喷射器的喷油量和时间，确保最佳的空燃比。其中主要传感器有节气门位置传感器、空气温度传感器、水温传感器、转速传感器、霍尔传感器、爆燃传感器、氧传感器等。 节气门位置传感器安装在节气门体上专门测量节气门的开度，进而反映发动机不同的工况；空气温度传感器安装在节气门之后的进气歧管上，用以检测进气温度，ECU根据其信号修正喷油量使得发动机自动适应外部环境的变化；水温传感器监测发动机冷却水温度，ECU根据其信号修正喷油量，喷油量与温度是反比关系，水温越高喷油量会越少；转速传感器安装在气缸体上监测曲轴的转速，形成脉冲信号传送至ECU；霍尔传感器安装在凸轮轴位置上，用以检测曲轴转角，为ECU控制点火时刻提供信号；爆燃传感器安装在缸体上，当发生爆燃产生振动时，压力波通过缸体传到传感器，使传感器的压电陶瓷发生电压信号变化传至ECU，ECU就会根据信号将点火提前角推迟使爆燃消失；氧传感器安装在排气管上，它的一面与大气接触，另一面与排气管废气接触，实际上是利用废气及大气中氧浓度之间的差值产生电动势，将信号反馈给ECU，只要空燃比偏离了理论空燃比就会发信号，ECU根据信号发出新的喷油指令，使混合气的空燃比处于理想状态。总之，这些传感器在岗位上各负其责，在汽车运行中不断将信号传送至ECU，而ECU就根据存储的数据与信号不断对比不断修正喷射器油量，从而达到最佳混合气的空燃比。 另外，电子控制汽油喷射装置还有怠速装置、废气再循环控制装置等。其中怠速是保障汽车运行经济性和稳定性的重要因素，为了保证怠速作用，设计师在节气门附近开了一个旁通道，通过装在节气门旁通地方的怠速控制阀来改变节气门旁通道的空气流量来控制怠速。这有点象学校大门（节气门）旁边的小门（旁通道），在少人的情况下使用。怠速控制阀的阀门控制旁通道的关闭，而阀门是由微型电机或磁力线圈控制，它们与怠速控制阀做成一体。ECU根据传感器的信号与存储数据对比随时做出不同的指令送至怠速控制阀，当发动机怠速运转时，节气门关闭，空气经旁通道进入进气歧管，ECU通过电信号经继电器给怠速控制阀，使阀门随时调节旁通道流量来自动控制怠速。5. 电喷发动机的传感器电喷发动机上的传感器很多，但主要的有空气流量计、压力传感器、节气门位置传感器、氧传感器、爆震传感器、曲轴位置传感器、温度传感器、转速传感器等八大传感器。发动机电子控制系统中很重要的一项控制内容就是最加空燃比的控制。为了达到这个目的，必须对发动机进气空气进行精确测量。压力传感器在发动机上主要有两方面的应用，一是用于气压的检测，包括进气真空度、大气压力、汽缸内的压力等；二是用于油压的检测等。节气门位置传感器安装在节气门上，它将节气门开度转换成电压信号输出，以便微机控制喷油量。节气门位置传感器有开关量输出和线性输出两种类型。氧传感器安装在排气管内。由于排气中的氧气浓度可以反映空燃比的大小，所以，在电子控制燃油喷射系统中广泛使用氧传感器。氧传感器随时将检测的氧气浓度反馈给ECU,ECU据此判断空燃比是否偏离理论值，一旦离开，就调节喷油量，以控制空燃比收敛于理论值。为了解发动机的热状态，计算进气的质量流量及进行排气净化处理，需要有能够连续，精确地测量冷却温度，进气温度与排气温度的传感器。温度传感器。爆震传感器，用来检测发动机有无爆震产生，检测方式有三种：一是检测气缸压力；二是检测发动机振动；三是检测燃烧噪音。目前常用检测发动机震动的方法来判断有无爆震。爆震传感器有磁致伸缩式和压电式两种，它们属于能量转换型传感器。曲轴位置传感器亦称点火信号发生器，用于点火正时控制。传统点火系中的曲轴位置传感器是分电器凸轮轴和断电器。这里所说曲轴位置传感器是指用于电子点火系统的。无论传统的还是电子曲轴位置传感器，除用于点火正时控制外，还是检测发动机转速的信号源。曲轴位置传感器可分为磁脉冲式、光电式、霍耳式等等，其中磁脉冲式和霍耳式应用的比较多。就其安装部位，有在曲轴前端、凸轮轴前端及分电器内的，车型不同，所采用的结构形式也不完全相同。第二章 电喷发动机构造及原理电喷发动机控制系统的功用是根据发动机运转状况和车辆运转状况确定喷油量，并控制喷油器喷油量，主要由三大部分主成：传感器，ECU及执行部件。传感器是装在发动机各个部位的信号转换装置，用来测量或检测反映发动机运行状态的各种参量，并将它们转换成计算机能够接受的信号后送给ECU。ECU对各种传感器输送来的信号进行处理、运算、分析和判断后，发出喷油控制命令，控制喷油器喷出与进气量相匹配的燃油，使当时工况的空燃比最佳。控制系统的组成如图1所示。 除以上三类主要部件以外，控制系统还包括电源开关继电器、电路断开继电器等各类继电器，以及控制冷启动喷嘴的热定时开关等。接通或断开汽油喷射系统总电源继电器的称为主继电器，控制燃油泵接通的继电器称为电路断开继电器。 1传感器 (1)空气流量计 在质量流量方式的电子控制汽油喷射系统中，采用空气流量计进行空气量测量。根据测量原理不同，空气流量计有以下几种类型。 叶片式空气流量计(风门式空气流量计)。叶片式空气流量计是利用空气流动产生的压力差将叶片(风门)推开的原理工作的，在叶片的回转轴上装有一根螺旋回位弹簧，当吸入空气推开叶片的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。用电位器检测出叶片的转动角度，即可求知空气量。 为了使叶片在吸入空气量急剧变化和气流脉动存在的情况下，仍可保证稳定转动，在空气流量计上设置了与叶片作成一体的补偿片和阻尼室。叶片的旋转量及空气流量计的输出仅能反映进气体积流量的变化，为了求得发动机控制所需要的质量流量，还需要考虑空气密度。空气密度是随空气的温度、压力而变化的。为了进行因温度变化引起的修正，在空气流量计内装有进气温度传感器。 在空气的旁通通路上，设有旁通调整螺钉，以便对空气流量计的输出特性进行微调。怠速时的空燃比，因发动机、电控部件和系统的差异，会出现若干偏差，因此需要通过调整旁通通路面积，使空气流量计的输出与目标值一致。 卡门涡旋式空气流量计。在进气管道中设置一锥体(涡流发生器)，当空气流过时，在涡流发生器后部将会不断产生称之为卡门涡旋的涡流串。卡门涡旋式空气流量计是一种通过计算卡门涡旋数以测定空气流量的传感器。此可测得涡旋频率。 卡门涡旋式空气流量计测量得的是空气体积流量，需根据进气温度进行空气密度修正。另外，由于这种流量计输出的是数字式信号，因此特别容易与微处理器接口。