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1、 浙江工业职业技术学院 毕业论文 (2012届) （广本雅阁发动机电控系统的诊断与维修 ） 学生姓名 唐 军 院 别 机电工程分院 专 业 汽车检测与维修技术 指导教师 高奇峰 完成日期 广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与排除 摘 要 随着汽车电子技术的日趋发展和完善，汽车发动机电控技术已达到相当高的水平，这使得汽车维修行业及维修人员面临一次新的技术挑战。发动机作为汽车的核心部件，对汽车的整体性能有着重要的影响。本文对广本雅阁发动机电控系统的组成及工作原理进行了介绍与分析，并对发动机的诊断方法做出了总结。对常见的故障诊断与排除进行了归纳，通过二个案例的详细分析总结出对发动机寻找故障的技巧和排除
2、方法。 关键词：发动机 故障 排除 目 录 1 前言. 1 2 广本雅阁发动机电控系统的概述 . 2 2.1 广本雅阁发动机电控系统的优点及工作原理 . 3 2.2 广本雅阁发动机电控燃油供给系统 . 5 2.3 燃油供给控制 . 5 2.4 广本雅阁发动机点火系统 . 6 2.5 广本雅阁发动机空气供给系统 . 8 2.6 广本雅阁F22B4发动机怠机怠速控制 . 9 2.7 VTEC 系统结构原理 . 10 3 广本雅阁发动机故障诊断方法及流程 . 13 3.1 发动机故障诊断方法 . 13 3.2 广本雅阁发动机怠速不稳的诊断流程 . 14 3.3 广本雅阁发动机无法启动的诊断流程 .
3、16 4 广本雅阁发动机故障的案例 . 18 4.1 故障案例一 广本雅阁2.2EXI型怠速不稳. 18 4.2 故障案例二 广本雅阁中高速加速不良 . 19 结论. 21 致谢. 22 参考文献 . 23 引言 改革开放以来，汽车工业作为我国国民经济发展的支柱产业，进入了一个蓬勃发展的时期。一方面经过引进技术、消化吸收国外的先进技术，另一方面探索以市场为导向发展生产的道路，得到了健康的成长。汽车工业的发展已经走入了居民家庭。 现代汽车的技术水平不断提高，特别是电子技术的应用，使汽车的结构性能发生了根本性变化，新的结构原理和装置相续涌现，发动机电控系统故障的诊断与检修问题也接踵出现，对汽车的使
4、用及维修人员提出了新的更高的要求。经济的发展使汽车已经普及了，发动机的维修也越来越多，为了提高维修质量和效率，就应懂得发动机维修的基本方法和原理。作为现代的维修人员必须精通发动机电控系统。 因此，我们要全面透彻的了解电控发动机各组成部分的工作原理，掌握其各项功能与作用，根据具体的故障现象结合相关的技术知识、经验，制定出切实可行而又经济的维修方案，已达到排除故障的目的。我在此对广本雅阁发动机电控系统故障的诊断与排除做个全面的总结。 第一章 广本雅阁发动机电控系统的概述 广州本田雅阁轿车发动机的电子控制燃油喷射系统又称作程式控制燃油系统。其结构如图2-1所示。该系统主要包括发动机微机（Electr
5、onic control manage, 以下简称ECM）、进气系统、燃油喷射控制系统（PGM-FI）、燃油供给系统、发动机排放控制系统、可变配气相位正时及气门升程电子控制系统（VTEC）、发动机支座控制系统以及自诊断系统。 图2-1 广州本田雅阁轿车电子控制燃油喷射系统结构图 1-氧传感器 2-爆震传感器 3-发动机冷却液温度传感器 4-EGR阀及升程传感器 5-燃油箱 6-燃油蒸发排放控制双通阀 7-燃油蒸发排放控制阀 8-燃油压力调节器 9-燃油泵 10-燃油滤清器 11-喷油器 12-燃油脉冲缓冲器 13-EGR阀及升程传感器 14-发动机支架控制电磁阀 15-进气管绝对压力传感器 1
6、6-节气门体 17-空气滤清器 18-共腔 19-怠速空气控制阀 20-燃油蒸发排放控制电磁阀 21-燃油蒸发排放控制膜片阀 22-活性炭罐 23-进气温度传感器 24-三元催化反器 25-曲轴转角传器 26-上止点传感器 发动机工作时，ECM根据发动机转速和进气管绝对压力传感器的信号得到基本的喷油时间和基本的点火时间，然后再根据发动机冷却液温度传感器及其 它反映发动机状态的传感器信号，对基本的喷油时间和基本的点火时间进行修正，以使发动机在各种工况和状态下都是最佳喷油量和最佳点火时刻。当发动机传感器或其电路发生故障而其信号不正常时，ECM将该传感器信号设定为一个预定值，使发动机能够继续运转，同
7、时，自诊断系统使故障指示灯亮起并以故障代码的形式将故障信息存储在发动机ECM的存储器中。 2.1 广本雅阁发动机电控系统的优点及工作原理 广本雅阁发动机电控燃油喷射（EFI）系统能根据汽车运行工况的变化实现混合气浓度的（即空燃比）的高精度控制。提高了发动机的动力性、燃油经济性和降低了排放污染，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能力，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
8、工况，从而取得良好的燃油经济性和排气净化等效果。早在广本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，排放污染物减少了50%以上，最大转矩提高了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，广本发动机及整车结构如图2-2所示。 图2-2 发动机及整车结构 普通的发动机在制造出来后，配气相位和气门升程就固定不变了，无法适应不同转速下发动机对进排气的需求以满足不同工况的动力性。因此，传统的发动机设计人员在考虑凸轮轴型线时都采用折中方案，既要照顾高速也要考虑低速。但是这种综合考虑的设计方案在某种程度上限制了发动机的性能，已远远不能满足现在车用发动机的要
9、求。因此，人们希望能够有这样一种发动机，其凸轮型线能够适应任何转速，不论在高速还是低速都能得到最佳的配气相位。于是，可变配气相位控制机构应运而生。在可变配气相位控制机构中比较有代表性的便是本田公司的VTEC系统。 但是VTEC系统已经有二十余年的历史，面对日益严格的排放及动力性能要求，已有一点“力不从心”的感觉。例如VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段，它们之间的转换不够平滑，在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同，连发出的声音也不一样。为了改善VTEC系统的性能，近年本田推出了i-VTEC系统。 由于i-VTEC系统中VTC机构的导入，使得发动机的配气相
10、位能够柔性地与发动机的负荷相匹配，在发动机的任何工况下，都能找到最佳的配气相位，以最佳的气门重叠角，实现中、低速时低油耗、低排放，高速时高功率、大扭 矩，这就像按照人类大脑的要求那样进行控制，因此被形象地称之为“智能化”VTEC。 雅阁搭载的是本田公司全面面向二十一世纪而开发的i系列中的i-VTEC发动机，其目的是为了更好的提高发动机燃油效率、降低排放，同时又保证有足够的动力输出以满足驾驶乐趣的需要。 电控系统工作原理：如图2-3所示，广本雅阁发动机电控系统是由四个子系统组成：空气供给系统、燃油供给系统、排气系统和控制系统。该系统利用各种传感器检测发动机的各种状态，经电脑的判断、计算，使发动机
11、在不同工况下，均能获得合适浓度的可燃混合气并按需要输送到各缸燃烧室内进行燃烧、作功。最后，系统还将废气排出。电子控制喷油系统是通过进气歧管绝对压力传感器节气门位置传感器来检测发动机进气量，电子控制单元根据各种传感器的信号进行判断、计算、修正控制喷油器喷油的持续时间，使发动机获得该工况下运行所需的最佳可燃混合气浓度。 图2-3 电控系统原理图 2.2 广本雅阁发动机电控燃油供给系统 燃油供给系统由油箱、燃油滤清器、燃油泵、油管、喷油器和燃油蒸发排放控系统等构成。油箱用来储存燃油；燃油滤清器过滤燃油中的杂质与灰尘；燃油泵将油箱的燃油通过滤清器过滤后加压送到喷油系统，并和燃油压力调节器一起建立起稳定
12、的燃油压力，保证喷油系统在恒定的燃油压力下工作；燃油蒸发排放控制（EVAP）系统的作用是尽量减少排入大气的燃油蒸汽。广州本田雅阁发动机是采用电子控制燃油直接喷射系统，即喷油器在ECU的控制下将燃油直接喷射到喷油器座或燃烧室中，混合新鲜空气后形成可燃混合气用于发动机工作。 2.3 燃油供给控制 燃油供给控制分为燃油切断控制和燃油泵的控制。 燃油切断控制是指节气阀闭合时的减速过程中，流向喷射器的电流被切断，以提高1,000rpm以上发动机转速下的燃油经济性。燃油切断控制也可在发动机转速超过6,700rpm时发生，不论节气阀位置如何，从而保证发动机不过度旋转。 停车时，ECMPCM5,000rpm（
13、MT：4,200rpm）以上发动机转速下切断燃油，如图2-4所示。 燃油泵的控制是在接通点火装置时，ECMPCM将PGM-F1主继电器接地，该继电器随即发动机运转过程中，ECMPCM将PGM-F1主继电器接地并向燃油泵输出电流。发动机停转，且点火装置接通的情况下，ECMPCM切断连接PGM-F1主继电器的地线，从而切断流向燃油泵的电流。 图2-4 燃油控制原理图 2.4 广本雅阁发动机点火系统 点火系统工作原理是点火线圈产生的高电压脉冲由线圈导线传至分电器，通过分电器及其转子转动将电压脉冲引导给相应的火花塞高压线，然后送给火花塞，经火花塞产生火花点燃燃烧室中的可燃混合气。本田雅阁车型发动机中所
14、使用的程控点火（PGM-IG）方式，利用微电脑（发动机电脑ECMPCM）处理来自上置点信号、曲轴位置信号、气缸位置传感器、节气门位置传感器、冷却水温传感器和歧管绝对压力传感器的输入信号，以确定不同工况下正确的点火正时（如表2-1所示），这样可对点火正时进行最佳控制，发动机电脑的电压脉冲传送给点火电脑以触发电火花，其控制原理如图2-5所示。 ECMPCM 图2-5 控制点火系统原理图 表2-1 发动机点火正时修正量 修正项目 相关的传感器及信号 说明 怠速修正 上置点信号、曲轴位置信号、气缸位置传感器、歧管绝对压力传感器 点火正时根据怠速条件下的发动机转速进行修正 发动机暖机修正 发动机冷却水温
15、传感器 按照发动机暖机工况调整点火延迟角；以便在发动机驾驶性能和废气排放等级间能达成良好的平衡 发动机冷却水温修正 发动机冷却水温传感器 发动机冷却水温度较低时修正点火提前角；发动机冷却水温度 较高时修正点火延迟角 起动时点火正时设定在上置点前7，起动状态是由上置点位置传感器（发动机起动转速）和起动信号来判断的。起动后点火正时的控制是根据发动机电脑中贮存的各种发动机转速和进气歧管真空下的最佳点火正时，即点火三维图。发动机转速和歧管真空是由相应各传感器输入的信号计算得出的。 电脑控制的点火系统与传统点火系相比较，它不是依靠离心式或真空式点火调整机构来确定随发动机转速和歧管真空的变化而变化的点火正
16、时。由于它不存在机械调节的不利因素，所以能更精确地调整点火正时。 2.5 广本雅阁发动机空气供给系统 空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常功能工作时的进气量。系统工作原理如图2-6所示。发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后通过绝对压力传感器，节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率（负荷）。 广本雅阁发动机空气供给系统中，绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速空气控制阀IACV的空气也在检测范围之内。 图2-6 空气供给系统原理图 2.6 广本雅阁F22B4发动机怠机怠速控制 本
17、田雅阁F22B4发动机怠机怠速控制由怠速控制阀和快怠速控制阀共同作来完成。该车怠速空气控制阀（IACV），其结构类型为直线电磁式怠速控制机构，这是一种比例电磁阀的结构形式，由电磁线圈、阀轴、阀等主要部件构成。它利用电磁线圈产生的电磁力，使阀轴在轴向作位移，从而改变控制阀的开度的（如图2-7所示）。当弹簧力与电磁吸力相平衡时，阀门开度处于稳定状态。而电磁吸力的大小取决于ECM根据发动机式况送至电磁式怠速控制阀的驱动电流大小。当驱动电流大时，电磁吸力大，阀门开度也大；反之当驱动电流小时，电磁吸力也小，阀门开度也小。 图2-7 本田轿车IAC阀 1-线圈 2-接进气歧管 3-来自进气滤清器 4-弹簧
18、 5-阀 6-轴 快怠速阀为蜡式感温开关式，感受从发动机引来的冷却液温度。当冷却液温度低时，蜡式感温器收缩，使空气经旁通阀绕过节气门进入进气管，从而提高冷车怠速，在冷却液温度升高后，快怠速阀蜡式感温器受热伸长，使旁通阀关闭，此时的怠速进气量由怠速控制阀和怠速调节螺钉控制。快怠速阀如图2-8所示。 图2-8 快怠速阀 1-空气旁通阀 2-蜡式感温控制阀 2.7 VTEC系统结构原理 在雅阁轿车2. 2 L F22B4型发动机上，每个汽缸都装备了同普通气门一样动作的4个气门：2个排气门、1个主进气门和1个副进气门；每个汽缸进气凸轮均有3个，其轮廓均不相同，即气门升程和持续开启角均不相同（中间凸轮的
19、升程、气门持续开启角比主凸轮和副凸轮都大）。在发动机低速状况下，2个进气门由它们各自的凸轮（主、副凸轮）来控制，主凸轮的升程和气门持续开启角较大，由主进气门供给汽缸混合气，而副凸轮的升程和气门持续开启角极小，此时副 进气门打开很小的一个角度，正好能阻止汽化的汽油沉积在气门头上，防止燃油积留在副进气门及管道内，而且这种设计还可使燃烧室内形成涡流，从而获得良好的低速扭矩和响应性；当发动机需要输出较大功率时，3个摇臂由电控液压系统锁在一起而同步动作（2个同步活塞使3个摇臂串在一起）。此时,主、副进气门通过中间摇臂联接成一个整体，由中间凸轮（高速凸轮）来控制，2个进气门以相同的升程运动，而主、副摇臂不
20、再与它们各自的凸轮（主、副凸轮）接触（图2-9所示），直到VTEC系统关闭为止，这样在高速时也能获得良好的扭矩特性。 图2-9 节气门升程控制结构 1-低转速凸轮曲面 2-可变气门 3-主摇臂 4-中间摇臂 5-辅助摇臂 6-高转速凸轮面 在进气门摇臂轴上，每个汽缸有3个摇臂并排在一起，其中主、副摇臂都驱动气门，中间摇臂压在一个内装弹簧的失效器上。在主摇臂内有一油道与摇臂轴油道相通，在主摇臂的腔内有一正时液压活塞；右边副摇臂腔内有一同步活塞，在正时液压活塞与同步柱塞间有一回位弹簧。单气门与双气门操作的切换依靠发动机转速来完成，为了帮助切换，在主摇臂上装有一个正时板。在发动机转速较低时，正时板在
21、弹簧的作用下挡住正时液压活塞向右运动，在发动机转速升高后由于离心力和惯性力的存在，使得正时板克服弹簧作用力而取消对正时活塞的锁止，并在控制油压的作用下使正时活塞向右运动，使单气门操作状态转换为双气门操作状态，由双气门变为单气门操作则相反，如图2-10所示。 图2-10 可变相位正时 1-正时板 2-中间进气摇臂 3-辅助进气摇臂 4-同步活塞B 5-同步活塞A 6-正时活塞 7-进门 8-主进气摇臂 9-凸轮轴 10-低速凸轮 11-高速凸轮 12-低速凸轮 VTEC的控制系统主要由电控单元、控制电磁阀、控制液动阀、压力开关等组成，主要是采用不同的进气凸轮改变气门升程和定时，其接通与关闭由控制
22、单元ECU根据发动机转速、发动机负荷、车速、冷却水温度、VTEC压力开关等信号确定（如图2-11所示）。在汽缸盖旁有VTEC控制阀总成，控制阀体三角形板上的圆柱形电磁阀为VTEC控制电磁阀，在阀体上横置的另一电器元件即为VTEC压力开关，在阀体内部有一液压执行阀。在控制电磁阀没有打开时，在弹簧力的作用下液压执行活塞在最高位置，这时机油经活塞中部的孔流回油底壳；当发动机高速运转时，控制电磁阀接收到控制单元的信号而打开，接通油路，一部分机油便流到液压控制活塞的顶部，使活塞向下运动，关闭回油道,使机油经活塞中部的孔沿摇臂轴流到各气门摇臂的液压腔，流入正时活塞左侧，使同步活塞移动，将主、副摇臂和中间摇
23、臂锁成一体，一起动作使气门开启时间延长，开启的升程增大，从而达到改变气门正时和气门升程的目的。压力开关负责检测系统是否正处在工作状态并将信号传送给控制单元。 图2-11 VTEC的控制系统 控制单元将发动机转速、发动机负荷、车速、冷却水温度、VTEC压力开关等信号进行分析处理后，控制系统的动作。当出现下列情况时系统才会动作： （1）由进气歧管压力传感器的数据得到发动机转速高于2 3003 200 rmin或发动机进入中等负荷以上时； （2）由车速传感器检测到车速高于10 km 和1800rmin之间上下波动，发动机运转很不平稳。 故障诊断过程：该车怠速如果稳定在1200 rmin至1800rm
24、in之间的某一转速，则说明怠速转速过高，通常是由于管路漏气、某个控制阀失控或怠速控制阀因脏堵、阀芯卡滞不能复位等原因所致。而该车的故障现象是发动机转速忽高忽低地喘振，说明发动机转速有下降的趋势，只是由于某种原因而降不下来。 于是针对以上的可能原因作了常规检查，清洗了怠速控制阀，调整了怠速螺钉，情况没有明显好转。于是拆下空气滤清器与节气门之间的软管，把手伸入节气门体内，用手指把快怠速阀的进气口堵住，发动机怠速转速立即稳定在800rmin（此时发动机已在正常温度下）。由此可知，冷却液在正常温度时，快怠速阀应当关闭，用手指堵住快怠速阀的进气口，发动机转速不应该有什么变化。显然这是快怠速阀漏气关闭不严
25、的结果。 故障排除方法：经分析认为发动机ECU根据发动机转速传感器送来转速升 高的信号，同时又根据节气门位置传感器送来的怠速触点处于闭合状态的信号，以及自动变速器处于停车档（P）的信号，还有冷却液温度正常的信号作出判断，认为现发动机转速不应该那么高，便指令喷油器断油以节降低油耗。（本田车当节气门关闭，当发动机转速超过1250rmin时，ECM执行断油控制）断油后，发动机转速立即下降，降到一定程度再恢复供油。与此同时，怠速控制阀也由发动机ECU传来的电压和电流信号来控制进气歧管的空气量。但由于快怠速阀漏气，使发动机转速超过工况的正常转速。如此不断的反复，造成该车发动机怠速忽高忽低的不稳现象。 首
26、先检修快怠速阀，拆卸时要先等发动机冷却到一定程度，然后打开散热器盖释放其中的压力，以防止高温高压的冷却液从快怠速阀冷却液管口喷出伤人。出乎意料，快怠速阀未发现异常。最后还是更换了一个新的快怠速阀，但故障依旧。但以前已证实故障是由于快怠速阀漏气所致，所以肯定和通过快怠速阀循环的冷却液温度有关。检查快怠速阀的进水管路没发现异常，于是怀疑是管路堵塞。快怠速阀进水管前有一段铁质的U形水管，该水管的两端各有一根橡胶管，一关接快怠速阀进水管，一关接节温器处发动机小循环出水口的小水管。检查时，用手触摸U形铁管两端的胶管，感觉温差较大。拆下U形管朝里面吹气，不通。用细铁线疏通，无法通过，最后用锯片把它锯断，由
27、于管较小，里面全被灰白色的水垢堵死。 此时症结终于找到，其原因是由于使用劣质的冷却液引起水套和U形管的腐蚀并产生水垢。腐蚀物在大水道中不易滞留，最后滞留在内径只有7mm的U形水管的拐弯处造成的堵塞。这样，快怠速阀蜡式感温器感受的冷却液温度就不是发动机实际的工作温度，于是快怠速阀在任何时候都处于冷车快怠速的状态。 最后修复好U形水管，清洗冷却系统，加入优质防冻液。故障排除，发动机怠速运转平稳，转速正常。 故障小结：发动机怠速不稳是汽车的一种常见故障，由于其成因复杂、涉及面广，对我们的诊断造成一定困难。因此对汽车维修人员需要更高的要求。但在许多的维修人员中，对发动机的理论知识、各系统的工作原理不够了解，在分析问题时考虑不全面，同时在分析问题的过程中条理不清晰，不能对症下药，常带一种漫无目的碰运气的心理进行维修，往往花了大钱、更换了许多零 件却仍不能解决问题。本田雅阁2.2EXI型怠速不稳检修实例，直接以“怠速高”为突破口，确定故障是由于快怠速阀漏气造成的，当发现快怠速阀正常时，确定是发动机冷却液不能到达快怠速阀所致，并最终找到症结所在。 4.2 故障案例二 广本雅阁中高速加速不良 故障现象：装备自动变速器的本田雅阁，行驶里程为86000km。该车升挡点明显滞后；在加速到110120kmindex. EBOL .a114.