电控发动机故障诊断与分析_毕业设计论文(编辑修改稿)

电控发动机故障诊断与分析_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

ECU 得到信号后，能指令延长或缩短喷油时间，使喷油量与进气歧管真空度相匹配。 当节气门开启时，大量空气进入气缸，进气歧管真空度降低，那么传感器会输出信号使 ECU 增加喷油时间，喷出较多燃油以恒定空燃比。 当节气门关闭时，流入气缸的空气减少，进气歧管真空度提高，那么传感器会输出信号使 ECU 减少喷油时间，以便减少喷油量。 （ 2）怠速控制阀 怠速控制阀装在节气门旁通空气孔上，由怠速控制器依据点火信号，在引擎转速低于 750RPM 时，即使怠速控制阀动作，以提升引擎转速， 在引擎转速超过1050RPM 后，则停止动作。 在配备冷气系统的车种，又将此控制阀称为怠速提速阀常州机电职业技术学院毕业论文 9 后因冷气压缩机动作后，产生引擎负载，使引擎怠速降低，而怠速控制阀随之动作，以维持怠速的稳定性。 怠速控制阀由点火开关供电，只要点火开关转至 ON 位置，怠速控制阀即通电，发动机电脑控制其电路搭铁。 当发动机的工作参数偏离正常值时，便使用该阀来调整怠速转速。 怠速转速是通过控制旁通节气门体的空气量来调整的。 发动机起动后，怠速控制阀开启一段时间进气量增加，使发动机怠速转速提高约 150r/min300r/min。 当发动机冷却液温度较低时， 怠速控制阀开启，以获得适当的快怠速。 发动机电脑根据不同的冷却液温度，通过改变传到怠速控制阀的信号强度来控制怠速控制阀柱塞的位置。 步进电机式怠速控制阀是世界上目前应用最多的一种怠速控制装置。 用于汽车电喷系统旁通空气通道的开度，从而调节旁通气量，使发动机转速达到所要求的目标值。 结构原理：由永久磁铁构成的转子，激磁线圈构成的定子和把旋转运动转换成直线运动的进给丝杆及阀门等部分组成。 它利用系统供给的步进信号进行转换控制，使转子可以正转，也可以反转，从而使阀芯（丝杆）进行伸缩运动以达到调节旁通空气道截面的目的，从而 稳定怠速，并达到理想的怠速转速。 （ 3） EGR 阀 EGR 阀 是 一个 用来控制反馈到进气系统的 废气再循环 量的机电一体化产品。 它通常位于进气歧管的右侧，靠近节气门体，有一通向排气歧管的短金属管与它相连。 其作用是对进入进气歧管的废气量进行控制，使一定量的废气流入进气歧管进行再循环。 EGR 阀是废气再循环装置中非常重要的、关键的部件。 常州机电职业技术学院毕业论文 10 3 汽油机电控燃油喷射系统 电控燃油喷射系统 概述 汽油喷射系统的发展史 汽油喷射系统从 20 世纪 30 年代使用于军用飞机发动机上，最早装用汽油喷射系统的汽车，出现在 1945 年的汽车展览会上，是德国奔驰公司生产的奔驰 300SL 汽车，该车装用的机械式喷射系统与柴油机供给系统基本相同，利用柱塞泵和喷油器直接向气缸内喷油。 此后改进为向进气管喷油。 机械式汽油喷射系统采用连续喷射方式，即在发动机工作中，喷油器连续不断地将汽油喷入进气管。 机械式汽油喷射系统简称为“ K 型”汽油喷射系统，“ K”是德语 kontinuum 连续的第一个字母。 K 型汽油喷射系统是利用机械方式控制汽油喷射量。 在 20 世纪 60 年代之前，化油器在汽油机供给系统中占主导地位，仅在国外生产的赛车和豪华型轿车上采用 K 型汽油喷射系统； 20 世纪 80 年代末期，我国一汽集团公司引进德国大众技术生产的奥迪 100 五缸和六缸发动机仍然选装 K 型汽油喷射系统。 20 世纪 60 年代，随着汽车数量的日益增多，在汽车发达国家相继制定了严格的排放法规，以限制汽车排放污染物的数量； 20 世纪 70 年代，受能源危机的影响，迫使各国纷纷制定汽车燃油经济性法规；在这一背景条件下，汽油喷射技术也得到了进一步的完善和发展。 机电组合式汽油喷射系统就是 20 世纪 60 年代末在机械式汽油喷射系统的基础上发展起来的，简称“ KE 型”汽油喷射系统，其中的“ E”指电子控制。 KE 型汽油喷射系统是在 K 型喷射系统的基础上，增加了一个由电脑控制的电液压差调节器，电脑根据冷却液温度、节气门位置等传感器的信号，通过调节器改变供油压差，调节汽油供给量，从而达到对不同工况混合气浓度修正的目的。 KE 型汽油喷射系统研制成功后，主要应用在德国奔驰 380SE、 500SL 型车上。 20 世纪 60 年代后期，随着电子事业的飞速发展，尤其是电子计算机的问世，电子技术在汽车上 的应用成为各国汽车工业的重要发展方向。 德国 BOSCH 公司首先成功研制电控燃油喷射系统，电控燃油喷射技术历经晶体管、集成电路到微机处理三大发展进程，直到目前，各种汽车上应用的电控燃油喷射系统，都是以 BOSCH公司首先研制电控燃油喷射系统简称为“ EFI”，是由该英文“ Electronic Fuel Injection”简化而来的。 常州机电职业技术学院毕业论文 11 在现代汽车上， K 型和 KE 型汽油喷射系统已经淘汰， EFI 系统因其更优越的性能而成为现代车用汽油机燃料供给系统的主流。 电控燃油喷射系统的优点 众所周知，要提高发动机的 动力性、燃料经济性和降低排放污染，就必须根据汽车运行工况的变化，精确控制供往气缸的混合气浓度。 EFI 系统能实现混合气浓度（即空燃比）的高精度控制，比化油器式汽油机供给系统和 K 型、 KE 型汽油喷射系统有明显的优越性。 因为电子控制的灵活性和电脑强有力的综合处理功能，使电控系统能够根据发动机运行工况和运行环境的变化，如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔高度和燃油品质等，实现最佳的空燃比控制及最佳点火提前角控制，以优化发动机各种运行工况，从而取得良好的节油和排气净化等效果。 如上海桑塔纳 2020 轿车装用电控汽油喷射系统后，发动机排量不变，与原装化油器式发动机相比，排放污染物（一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物）减少了 50％以上，最大转矩提高 7％，最大功率提高 9％，加速时间缩短 20％，等速百公里油耗也略有下降。 电控燃油喷射系统的类型 （ 1）按喷射方式分类 按照喷射方式不同，燃油喷射系统可分为连续喷射方式和间歇喷射方式。 连续喷射方式是指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射在进气道内，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进气道蒸发。 除 K 型机械式、 KE 型机电组合式汽油喷 射系统外，电控燃油喷射系统一般不采用此种喷射方式。 间歇喷射方式是指在发动机运转期间，将汽油间歇地喷入进气道内。 在目前广泛采用的间歇喷射方式的多点电控燃油喷射系统中，按各缸喷油器的喷射顺序又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。 ①同时喷射 同时喷射是将各缸的喷油器并联，在发动机运转期间，所有喷油器由同一个喷油指令控制，同时喷油、同时断油。 采用此种喷射方式，对各缸而言，喷油时刻不可能都是最佳的，其性能较差，一般用在部分缸数较少的汽油发动机上，如韩国大宇轿车上采用的四缸发动机电控多点燃油喷射系统等。 采用 同时喷射方式的电控燃油喷射系统，一般都是曲轴每转一圈各缸同时喷油一次，对每个气缸来说，每一次燃烧所需的供油量需要喷射两次，即曲轴每转一圈常州机电职业技术学院毕业论文 12 喷射 1/2 的油量。 ②分组喷射 分组喷射是指将各缸的喷油器分成几组，它是同时喷射的变形方案，电脑向某组的喷油器发出喷油或断油指令时，同一组的喷油量同时喷油或断油。 ③顺序喷射 顺序喷射是指各喷油器由电脑分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油。 多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射式较多。 （ 2）按对空气量的计量方式分类 电控燃油喷射系统必须对进入气缸的空气量进行精确 的计量，才能通过对喷油量的控制，实现混合气浓度的高精度控制。 按对进气量的计量方式不同，电控燃油喷射系统可分为 D 型和 L 型。 ① D 型电控燃油喷射系统 “ D”是德语 Druck（压力）的第一个字母。 D 型电控燃油喷射系统利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本的喷油量。 ② L 型电控燃油喷射系统 “L”型是德语 Luft（空气）的第一个字母。 L 型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气 流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。 由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于 D 型，故对混合气的控制更精确。 （ 3）按喷射位置分类 按喷射位置不同，电控燃油喷射系统可分为进气管喷射和缸内直接喷射两种类型。 缸内直接喷射技术是近年来研究和开发的发动机新技术，它是将喷油器安装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内，配合缸内组织的气体流动形成可燃混合气，容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧，可进一步提高汽油发动机的经济性和排放性。 目前汽车上应用的电控燃油喷射系统一般都是进气管喷射式，按喷油器的数量不同，又可分为 单点喷射 (SPI）系统和多点喷射 (MPI）系统。 ①多点喷射系统 是在每缸进气门处装有 1 只喷油器，由电子控制单元（ ECU）控制喷油，因此常州机电职业技术学院毕业论文 13 多点喷射又称为多气门喷射。 多点喷射系统的燃油分配均匀性好，进气管可按最大进气量来设计，而且无论发动机处于热态或冷态，其过渡的响应及燃烧经济性都是最佳的；但多点电控喷射系统的控制系统比较复杂，成本较高，主要应用于对汽车性能要求较高的中、高级轿车上。 如图 1：单点喷射系统，图 2： :多点点喷射系统。 图 1 单点喷射系统 图 2 多点喷射系统 ②单点喷射系统 是在节气门上方装一个中央喷射装置，用 1~2 只喷油器集中喷射。 汽油喷入进气流中，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各缸中。 单点喷射又称节气门体喷射（ TBI）或中央喷射（ CFI）。 单点电控燃油喷射系统在每个进气行程开始的时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射方式。 独立喷射可使燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致。 单点喷射系统与多点喷射系统的控制原理相似，空气量可采用空气流量计直接计量，也可采用绝对压力传感器间接测量。 单点喷射系统出现的较晚 ，其性能介于多点喷射系统与化油器式供给系统之间。 虽然单点喷射系统的性能比多点喷射系统差一些，但其结构简单、故障少、维修调整方便，且对发动机本身的改动较小，特别是大量生产后，其成本较低，仅略高于传统化油器的成本。 目前，国外已广发应用于普通轿车和货车。 （ 4）按有无反馈信号分类 电控燃油喷射系统按有无反馈信号可分为开环控制系统和闭环控制系统。 ①开环控制系统（无氧传感器） 常州机电职业技术学院毕业论文 14 它是将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳的喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。 开环控制系统按预先设定在电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行。 但其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。 喷油器及发动机的产品性能存在差异或由于磨损等引起性能参数变化时，就不能使混合气准确地保持在预定的浓度（空燃比）上。 因此，开环控制系统对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高，抗干扰能力差，当使用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。 ②闭环控制系统（有氧传感器） 在该系统中，发动 机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，在通过电脑与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，是空燃比保持在设定的目标附近。 闭环控制系统可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。 但是，为了使排气净化达到最佳效果，只能运行在理论空燃比 附近。 对起动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工，仍需采用开环控制，使喷油器按预先设定的假浓混合气配比工作，以满足发动机特殊工况的工作要求。 所以，目前普遍采用开 环和闭环相结合的控制方案。 电控燃油喷射系统的功能 电控燃油喷射系统的功能是对喷射正时、喷油量、燃油停供及燃油泵进行控制。 喷油正时控制 在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中，电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。 其控制目标一般在进气行程开始前，喷油结束。 喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。 “同步”是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷油，同步喷油有规律性。 异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的 喷油。