汽车电控发动机原理与故障分析
成都盘沣科技有限公司   2012-09-06 23:12:46 作者:PFCEO 来源: 文字大小:[][][]

1.概述

伴随汽车控制的电子化、网络化,故障现象也随之变得复杂、微妙而难以诊断。凭借传统的维修经验和借助品种繁多的故障诊断工具亦不能从根本上解决在实际维修过程中出现的千变万化的故障。在一定程度上掌握汽车电脑(ECU)控制原理、控制系统网络结构、故障现象、诊断方法等理论知识,建立起分析、思考具体问题的思路和方法,方可最大程度地解决实际问题。

2.案例分析

1.小红旗 CA 7200E3 轿车冷车起动困难

 

  一辆新款小红旗 CA 7200E3 型轿车,装备了日产公司生产的 VG 20E 发动机,采用热线式空气流量计 (LH ) 多点燃油喷射系统。该车行驶 1 km 后,空调不制冷,进厂检修。修竣后出厂,第 2 天车主又开车来厂,报修早晨冷车起动困难,要起动三四次才能起动着。未修空调前,没有此故障。

 

    根据车主陈述,技工进行了试车,验证了发动机每次起动都不能一次成功的故障。针对故障现象分析认为, VG 20E 发动机电控单元 (ECCS) 不是单一控制发动机点火和燃油喷射,还控制着空调压缩机电磁离合器线圈供电。但是,发动机能够起动着,运行工况良好,说明没有因检修空调故障而把发动机电控单元损坏。所以,还是按照冷车难起动故障作常规检测和调整。检测结果和调整情况如下:

 

    a. 每个气缸压力均在 1.0MPa

 

    b. 怠速时点火提前角为 20 °。 ( 起动时略有滞后。 )

 

    c. 点火开关“ ON 5s 内,燃油压力为 0.3MPa ;怠速时为 0.25MPa ;熄火 10min 后,保持在 0.2MPa

 

    d. 发动机故障指示灯不亮,无故障代码储存。

 

    e. 冷却液温度传感器电阻值在 20 时为 2.4k Ω, 90 时为 0.24k Ω。

 

    f. 调整怠速空气控制阀 (IACV-AAC) 的旁通空气量和 CO 排放值。

 

    以上检测结果都在正常范围内,但故障原因还是没有找到。由于该发动机无冷起动喷油器,于是,次日早晨起动发动机时,直接用汽车示波器监视喷油器的喷油脉冲时间,发现先是 7ms ,然后逐渐增加到 11ms ,与正常的冷起动喷油脉冲时间 15ms-20ms 有很大误差。接着调用“修车王” VG 20E 发动机故障诊断仪,阅读起动时的主要信号,结果发现发动机起动时无起动信号输入发动机电控单元。按照电路图查到,起动开关 50# 端子至发动机电控单元 42# 端子的电路中缺少一个 24 号位熔丝 (10A) 。事后了解,技工在检修空调时将它拔下另作它用,没有及时装上。插上此熔丝后起动发动机,立即就能着火了。

 

2. 奥迪 100(2.2E) 轿车热机熄火 0.5h 后起动困难

 

  一辆奥迪 100(2.2E) 轿车 ( 装备 V6 电控发动机 ) ,报修时的故障现象是:发动机冷机时,能顺利起动;热机熄火后立即起动,也能顺利着火;但发动机热机熄火,再停放 0.5h 以后,则起动困难,必须连续多次用起动机带动曲轴转动,发动机方能着火。

 

    在检修中,首先用元征汽车电控系统检测仪调取故障代码。在发动机室熔断器盒内找到诊断端子,接好检测仪,将点火开关置于“ ON ”位,检测仪显示“ 00523(-G42) ”,其含义是进气温度传感器故障。

 

    从进气道上拆下进气温度传感器,发现其触头上沾有油污,用化油器清洗剂将其清洗干净。再用万用表Ω档测量其电阻值,在环境温度为 20 时,其电阻值为 6.3K Ω;在测量过程中用化油器清洗剂喷射其触头,此时其电阻值呈下降趋势。测试证明该传感器未损坏。将它装到进气道上,并用检测仪消去故障代码,然后接通起动机,发动机顺利起动。再调取故障代码,检测仪显示无故障代码。而且试车中,上述故障不明显,便将车交给车主。

 

    几天后,车主又将车开来报修,仍是发动机热机停放一段时间后,起动困难。再调取故障代码,仍无故障代码出现。检查中确认点火系统无故障。根据故障现象,初步认为燃油供给系统可能有问题,所以首先在进油管上接上燃油压力表来检查燃油压力。检查结果是:发动机运转时,燃油压力为 420KPa ;发动机熄火后,燃油压力为 390KPa ,而且在 1h 内保持其压力值不变。检查结果表明,燃油供给系统也无故障。接着清洗了喷油器、节气门体和怠速电动机,然后将车交给车主,让其在使用继续观察。事后证明,该车原有故障没有消除。根据车主的要求,又换装一只新的燃油泵。试车中,故障依旧。

 

    后经分析认为,发动机热机时不易起动的主要原因是混合气过浓。为了证实这一判断,在发动机热机停放 0.5h 后,把火花塞拆下来观察,果然发现其电极湿润、呈黑色。换装 6 只新火花塞后,发动机能顺利起动。

 

    此时怀疑喷油器关闭不严,有滴漏现象,再次将喷油器从发动机上拆下来进行检查。在拆卸过程中,当脱开燃油压力调节器的真空管时,发现真空管中流出一股汽油来。原来是燃油压力调节器的真空膜片有裂缝,汽油从此裂缝中渗出,然后通过真空管进入进气道,使进气道中形成过浓的混合气,影响了发动机热机时的起动性能,但经连续多次用起动机带动曲轴转动,将过浓的混合气排净后,发动机就能起动。

 

    换装一只新的燃油压力调节器后,无论发动机是冷机、热机,还是热机停放一段时间后,都能顺利起动,故障彻底地排除了。

 

3. 94 款本田雅阁发动机起动困难

 

    故障现象 :车型 :94 款本田雅阁轿车, 2.0L A20A3 发动机。发动机起动困难。

 

    故障检修: 首先问诊,车主说发动机起动困难已经将近一个月了,而且冷、热车情况均相同。

 

    (1) 进行起动,确如车主所言。起动困难可能会有故障码,读取到 8 号码,其内容为上止点传感器 (TDC) 不良。

 

    (2) 车主说,该车在其他修配厂修理过,而且更换过两次分电器总成,显然这是最大的疑点。

 

    (3) 用万用表交流电压档测量 TDC 信号为 0.5V ,电阻值为 800 Ω。

 

查阅维修手册得知,电阻值略高 ( 电阻值应为 300-700 Ω ) ,但信号还比较正常,见下图。

 

 

 

    (4) 测量线路,没发现断路或短路故障。

 

    (5) 再仔细检查分电器接头,发现白 / 蓝色线的接头有氧化现象。经过处理后,起动恢复正常。

 

    该车上止点传感器及其线路并没有故障,主要是信号因接头氧化 ( 因存在接触电阻 ) 没有按规定值传给电脑所致。

 

 

4. 马自达 929 轿车起动困难,加速不良

 

  故障现象 : 一辆马自达 (MAZDA)929 型轿车,开始时起动困难,加速性能不好,车速很难超过 100km/h 。虽然采取了更换火花塞、清洗喷油器等措施,车况仍无根本改善,只好“带病”运行,几天后发动机便无法起动。这是一起从难以发动到不能发动的故障。

 

  故障诊断: 考虑到该故障是“渐发性”的,先按照油路故障来处理,采取从易到难的检查方法。

 

    1) 喷油器性能检测。①测量电阻值,确定线圈是否短路或断路。②外加电压,听“吸合”响声,确定针阀是否动作。

 

    2) 汽油泵性能检测。①检查流量与电流值是否分别达到 100L/h 5A ,确定供油量是否正常。②检查油压是否达到 250kPa 的供油压力,确定油压调节器、脉动阻尼器是否正常。

 

  3)ECU 性能检测。前述两项检查部位都是正常的,于是决定开盖检测 ECU 。为慎重起见,采用 VP-5220A 型双踪示波器读取喷油器的驱动信号 ( 2 所示 ) 。图中曲线 b 表明喷油器没有驱动信号。

 

 

 

  该机 ECU 的输出电路如图 3 所示。其工作状况如下:①起动。电瓶→点火开关→保险器 (INJ10A) T 2 →喷油器驱动电路→ T 1 ( 控制喷油器通断 ) 。②运转。电瓶→点火开关→主继电器→ T 3 →喷油器驱动电路→ T 1 ( 控制喷油器通断 )

 

 

 

  功率三极管 T 1 控制所有喷油器的工作,其负荷最大,首先检查它的性能。用万用表测试时发现,集电极 (c b) 的正反向电阻无穷大,说明三极管 T 1 已经损坏。考虑到二极管与其相连,再用万用表检测二极管的性能,它的正反向电阻值均无穷大,说明已经断路。这两个元件属于通用件,将其更换后,故障得以排除,发动机工作正常。

 

  故障原因 : 喷油器工作时,二极管 D 承受电流冲击的频率特别高,很容易损坏。一旦它失效后未能及时更换,将波及三极管 T 1 ,使其承受大电流冲击而损坏。

 

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