发动机电控系统的常见故障分析发动机电控系统的常见故障分析【摘要】电控发动机在结构和功能上均有了较大的改进。主要有:(1)结构的层次性、复杂性从系统论的观点,电控发动机是由有限个“元素”通过各种“联系”构成的多层次系统。(2)功能控制的集中性。电控发动机系统主要由电控燃油喷射系统、电控点火装置、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断与报警系统等子系统组成,电控燃油喷射系统又包括了燃油系统、进气系统和电控系统三个组成部分。其中电控系统作为整个发动机系统的控制核心,用来协调各平行和上级系统的工作。发动机电控系统其结构的层次性、复杂性,其控制功能的集中性,导致其故障表现形式的多样性、复杂性。 【关键词】电控发动机 故障 分析 【 abstract 】 electronic-controlled engine in structure and function in a big improvement. Basically has: (1) the hierarchical structure from the system view, complexity, electronic-controlled engine is a finite “elements“ by through various “contact“ constitute multilevel system. (2) functions control of centralization. Electronic-controlled engine system mainly consists of electronic-control fuel injection system, electronic ignition devices, idle speed control and emission control, inlet control and pressurized control, warning, self diagnosis and alarm system of subsystems such as, electronic-control fuel injection system and include fuel systems, air intake system and electric control system three component. Electric control system of engine system as a whole, used to coordinate the control core parallel and superior systems work. Engine control system of the hierarchy, the complexity, the structure of its control function of centralization, lead to the failure forms the diversity and complexity. 【 keywords 】 electronic-controlled engine failure analysis 电控发动机系统主要由电控燃油喷射系统、电控点火装置、怠速控制、排放控制、进气 控制、增压控制、警告提示、自我诊断与报警系统等子系统组成。其中电控系统作为整个 发动机系统的控制核心,用来协调各平行和上级系统的工作。 1 发动机电控系统的组成 电控燃油喷射系统由三个系统组成:燃油系统、进气系统和电控系统。 1.1 燃油系统 燃油系统的功能是向汽缸或进气管喷射燃烧时所需的燃油量。燃油从燃油箱内由电动 汽油泵吸出,经汽油滤清器后,再由压力调节器加压,将压力调节到比进气管压力高出约 250Kpa(2.55kgf/cm2)压力,然后经输油管配送给喷油器和冷起动喷油器,喷油器根据电控单元 ECU 发来的脉冲信号,把适量燃油喷射到气缸内。如图 2.1 所示。 1.2 进气系统 进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必须的空气。空气经过空气滤清器、空气流 量计、节气门体、进气总管、进气岐管进入气缸。节气门全闭,发动机在怠速工况下运行时, 空气经旁通气道直接进入进气岐管。 1.3 电控系统 电控系统是电控单元根据传感器检测到的发动机运行工况和汽车运行工况来确定喷油 量及点火提前角,从而控制发动机在最佳工况下的运转。 与传统的化油器式发动机相比,电控发动机在结构和功能上均有了较大的改进。主要有: (1)结构的层次性、复杂性 从系统论的观点,电控发动机是由有限个“元素”通过各种“联 系”构成的多层次系统。 “联系”可分为:结构类、功能类、传感器测点类,各自均有一定的层次 性,包括顶级即电控发动机本身,分系统级由电控系、冷却系、启动系、机械系等组成。各类 与各层次间既有各自独立的功能,又相互影响、相互牵制。整个机体通过 ECU 的控制来协 调各子系统,完成发动机总体功能,各子系统的功能又是由各自部件的功能相协调来实现的, 各部件的功能又需要通过各元件的协调来实现。 (2)功能控制的集中性随着电子技术的飞速发展,电子控制单元采用了数字电路及大规模 集成电路,同时微机处理速度的不断提高和存储容量的增加使其控制功能大大增加,并具有备 用功能。另外,与汽油喷射控制、点火控制及其它控制系统相关的各种控制器,由于所用的传 感器均可通用,如水温传感器、进气温度传感器等,因此,利用控制功能集中化就可以不必按功能不同设置传感器和 ECU,而将多种控制功能集中到一个 ECU 上,不同控制功能所共同需 要的传感器也就只设一个,这就是集中控制系统。如图 2.2 所示。汽车发动机电控系统的主要部件有:电子控制单元(ECU)、空气流量计、节流阀体、 发动机转速传感器等,其中节流阀体又包括:节气门电位计、怠速节气门电位计、怠速开关、 怠速调节电机等。从控制原理来看,发动机电子控制系统可以简化为传感器、电子控制单元 (ECU)和执行器三大组成部分。传感器是感知信息的部件,功用是采集控制系统的信号并转 换成电信号输送给 ECU,以提供汽车运行状况和发动机工况等相关信息。ECU 接收来自传 感器的信息,进行存储、计算和分析处理后发出响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 和执行器三部分相互 间的工作关系如图 2.3 所示。 2 发动机电控系统的故障分析 发动机电控系统其结构的层次性、复杂性,其控制功能的集中性,导致其故障表现形式的 多样性、复杂性。主要表现有: (1)多维层次性 对电控发动机而言,其故障可划分为电控系、起动系、点火系、冷却系 及机械系等子系统,子系统又由各部件与元件构成。同样,其按功能也可划分为若干个层级。 因而发动机电控系统的故障原因与故障征兆也相应与不同的结构层级、功能层级以及传感 器测点类相关联。 (2)传播性 发动机电控系统故障传播方式有两种:横向传播,例如电控系系统内某一传感 器故障可引起电控系内其它传感器功能失常或失效;纵向传播,即由元件的故障相继引起部件 故障子系统故障系统故障。因此微小的故障如不及时发现和排除会造成严重的后果。 (3)相关性 某一故障可能对应若干征兆;某一征兆也可能对应若干故障。它们之间存在 着错综复杂的关系。 (4)时间性 发动机电控系统故障产生与表现常常与时间有关,这是由于发动机运转的动 态性所决定的,如间歇性故障。 (5)放射性 某一部位的故障可能引起其它部件出现异常,例如发动机抖动的故障中有时 仅因为一个轴承的故障引起,而该轴承的故障导致其它轴承的震动增大,而该轴承本身变化反 而不明显。 (6)不确定性(模糊性) 故障和征兆信息的随机性,模糊性及某些信息的不确定性,组成了 故障信息的不确定性。 针对电控发动机的特点及对发动机电控系统的常见故障分析,如怠速不稳、起动困难、 动力不足等,使我们明确了如果要进行汽车故障诊断专家系统开发,就要建立基于汽车故障码 诊断和故障现象诊断的故障诊断专家系统。 参考文献 1 虞和济,侯广林.故障诊断的专家系统.北京:冶金工业出版社. 2 林尧瑞.专家系统原理与实践.北京:清华大学出版社. 3 王树林.专家系统设计原理.北京:科学出版社. 4 吴泉源,刘江宁.人工智能与专家系统.长沙:国防科技大学出版社.