汽車發(fā)動機故障診斷技術教案

1、第一講第一章 汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)概述【課 題】 §1-1電控系統(tǒng)的基本概念§1-2發(fā)動機電控系統(tǒng)的發(fā)展過程§1-3發(fā)動機電控系統(tǒng)的功能§1-4發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本組成及其工作原理【課程性質】 理論課【授課對象】 汽車檢測與維修專業(yè)【鞏固上講內容】 回憶傳統(tǒng)的化油器式發(fā)動機的工作原理【教學目的與要求】 掌握發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本概念了解發(fā)動機電控系統(tǒng)的發(fā)展過程掌握發(fā)動機電控系統(tǒng)的功能、組成和工作原理【教學重點】 發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本概念【教學難點】 發(fā)動機電控系統(tǒng)的工作原理【授課方法】 講授法【課時分布】 鞏固上講內容 5分鐘發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本概念、發(fā)展過

2、程及其功能 40分鐘汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的組成及工作原理 40分鐘小結與答疑 5分鐘【作 業(yè)】1、簡述發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的組成 2、簡述發(fā)動機電控系統(tǒng)的控制功能【教學內容】§1-1電控系統(tǒng)的基本概念一、自動控制系統(tǒng)概述1、自動控制的定義:自動控制是采用控制裝置使被控制對象(如機器設備的運行或生產過程的進行)自動地按照給定的規(guī)律運行,使被控制對象的一個或數(shù)個物理量(如電壓、電流、速度、位置、溫度、流量等)能夠在一定的精度范圍內按照給定的規(guī)律變化。2、電子控制系統(tǒng):采用電子設備(如計算機)作為自動控制系統(tǒng)的控制裝置。3、電子控制系統(tǒng)的基本形式: 開環(huán)控制 閉環(huán)控制4、開環(huán)控制的組成與特

3、點（1）開環(huán)控制的組成: 控制器執(zhí)行機構被控對象輸入量被控參數(shù) （2）開環(huán)控制的特點:在控制器與被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋控制作用。5、閉環(huán)控制的組成與特點:（1）閉環(huán)控制的組成輸入量測量元件變換發(fā)送單元執(zhí)行機構控制器被控對象被控參數(shù) （2）閉環(huán)控制的特點:在控制器與被控對象之間,不僅存在著正向作用,而且存在著反饋作用,即系統(tǒng)的輸出量對控制量有直接影響。（3）各部分的功能:測量元件對被控對象的被控參數(shù)進行測量;變換發(fā)送單元將被測參數(shù)變成電壓(或電流)信號,并反饋給控制器;控制器將反饋回來的信號與給定值進行比較。二、微機閉環(huán)控制1、 微機控制系統(tǒng)的組成如果把閉環(huán)控制中的控制器用微機來

4、代替,就組成了微機控制系統(tǒng)。2、微機控制系統(tǒng)的控制過程數(shù)據(jù)采集:對被控參數(shù)的瞬時值進行檢測,并輸送給計算機控制:對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進行分析,并按已定的控制規(guī)律確定控制過程,適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號。上述過程不斷重復,使整個系統(tǒng)能夠按照一定的控制指標進行工作,并對被控參數(shù)和設備本身出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時監(jiān)督、迅速處理?，F(xiàn)代發(fā)動機電控系統(tǒng)屬于微機控制系統(tǒng),早期采用開環(huán)控制,現(xiàn)在大部分采用閉環(huán)控制。§1-2發(fā)動機電控系統(tǒng)的發(fā)展過程一、發(fā)動機電控技術發(fā)展汽車電子技術發(fā)展始于20世紀60年代，分為三個階段。目前發(fā)動機上常用的電控系統(tǒng)有：電控燃油噴射系統(tǒng)、電控點火系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)、

5、排放控制系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、警告提示系統(tǒng)、自我診斷與報警系統(tǒng)、失效保護系統(tǒng)和應急備用系統(tǒng)。二、現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1、單獨控制:早期的汽車電控系統(tǒng)多采用一個ECU控制汽車的某一個系統(tǒng),如果有多個系統(tǒng)就要采用多個ECU控制。2、集中控制系統(tǒng):利用微處理器使控制功能集中化,將多種控制功能集中到一個ECU上,就可以不必設置多個傳感器和ECU。現(xiàn)代汽車都采用集中控制系統(tǒng)。§1-3發(fā)動機電控系統(tǒng)的功能一、電控燃油噴射(EFI)系統(tǒng)ECU主要根據(jù)進氣量確定基本的噴油量，再根據(jù)其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器）信號對噴油量進行修正，使發(fā)動機在各種運行工況下均能獲得最佳濃度

6、的混合氣。電控燃油噴射主要包括噴油量、噴射正時、燃油停供和燃油泵的控制。二、電控點火裝置(ESA)ESA的功能是點火提前角控制。根據(jù)各相關傳感器信號，判斷發(fā)動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點火提前角點燃混合氣，從而改善發(fā)動機的燃燒過程。三、怠速控制系統(tǒng)發(fā)動機輔助控制系統(tǒng)。四、排放控制系統(tǒng)對發(fā)動機控制裝置的工作實行電子控制。五、進氣控制系統(tǒng)六、增壓控制系統(tǒng)七、巡航控制系統(tǒng)八、警告系統(tǒng)九、自診斷與報警系統(tǒng)十、失效保護系統(tǒng)十一、應急備用系統(tǒng)§1-4發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本組成及其工作原理一、電控系統(tǒng)的基本組成與類型1、組成有三部分組成：- 信號輸入裝置各種傳感器，采集控制系統(tǒng)的信號，并轉

7、換成電信號輸送給ECU。- 電子控制單元ECU，給各傳感器提供參考電壓，接受傳感器信號，進行存儲、計算和分析處理后執(zhí)行器發(fā)出指令。- 執(zhí)行元件由ECU控制，執(zhí)行某項控制功能的裝置。2、類型開環(huán)控制ECU根據(jù)傳感器的信號對執(zhí)行器進行控制，而控制的結果是否達到預期目標對其控制過程沒有影響。閉環(huán)控制也叫反饋控制，在開環(huán)的基礎上，它對控制結果進行檢測，并反饋給ECU， 進行原先的控制修正。二、信號輸入裝置及輸入信號1、空氣流量計（MAF）:測量發(fā)動機吸入空氣量，并將信號輸入ECU，作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。2、進氣(歧管絕對)壓力傳感器（MAP）：測量進氣管壓力，并將信號輸入ECU，作為燃油

8、噴射和點火控制的主控制信號。3、發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器：檢測曲軸位置信號和曲軸轉角信號，并輸入ECU，作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。4、凸輪軸位置傳感器：也叫同步信號傳感器，是一個氣缸判別定位裝置，是點火控制的主控制信號。5、上止點位置傳感器：向ECU提供1缸上止點位置信號，作為點火控制的主控制信號。6、缸序判別傳感器：向ECU提供各缸工作順序，作為點火控制的主控制信號。7、冷卻液溫度傳感器：給ECU提供冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點火控制的修正信號。8、進氣溫度傳感器：檢測進氣溫度信號（修正信號）9、節(jié)氣門位置傳感器：檢測節(jié)氣門的開度及開度變化，信號輸入ECU。10、氧傳感器：檢

9、測排氣中的氧含量，向ECU輸入反饋信號。11、爆震傳感器：檢測汽油機是否爆燃及爆燃強度。12、大氣壓力傳感器：檢測大氣壓力，修正噴油和點火控制。13、車速傳感器：控制發(fā)動機轉速，實現(xiàn)超速斷油控制，也是自動變速器的主控制信號。14、起動信號：發(fā)動機起動時，給ECU提供一個起動信號。作為噴油量和點火提前角的修正信號。15、發(fā)電機負荷信號：發(fā)電機負荷增大時,作為噴油量和點火提前角的修正信號。16、空調作用信號：當空調開關打開，空調壓縮機工作，發(fā)動機負荷加大時，由空調開關向ECU輸入信號。17、擋位開關信號和空擋位置開關信號：自動變速器由P/N擋掛入其他檔時，發(fā)動機負荷增加,向ECU輸入信號。當掛入P

10、/N擋時向ECU提供P/N擋信號才能啟動發(fā)動機。18、蓄電池電壓信號：當ECU檢測到蓄電池和電源系的電壓過低時,將對供油量進行修正。19、離合器開關信號：在離合器接合和分離時,由離合器開關向ECU輸入離合器工作狀態(tài)信號,修正噴油量和點火提前角。20、制動開關信號：在制動時,由制動開關向ECU提供制動信號,作為對噴油量、點火提前角、自動變速器等的控制信號。21、動力轉向開關信號：由于動力轉向液壓泵工作使發(fā)動機負荷加大,動力轉向開關向ECU輸入修正信號。20、EGR閥位置傳感器：向ECU提供EGR閥的位置信號。22、巡航(定速)控制開關： ECU輸入巡航控制狀態(tài)信號,由ECU對車速進行自動控制。三

11、、電子控制單元(ECU)的功能與組成電子控制單元的功能接收傳感器或其他裝置輸入的信息;給傳感器提供參考電壓;將輸入的信息轉變?yōu)槲C所能接受的信號。 存儲、計算、分析處理信息;計算輸出值所用的程序;存儲該車型的特點參數(shù);存儲運算中的數(shù)據(jù)、存儲故障信息。運算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值;將輸出的信息與標準值對比,查出故障。 輸出執(zhí)行命令。把弱信號變成強的執(zhí)行命令信號;輸出故障信息。自我修正功能(自適應功能)四、發(fā)動機集中控制系統(tǒng)ECU的構成ECU主要由輸入回路、A/D轉換器、微機和輸出回路四部分組成。1、輸入回路從傳感器來的信號,首先進入輸入回路。在輸入回路里,對輸入信號進行預處理,一般是在

12、去除雜波和把正弦波變?yōu)榫匦尾ê?在轉換成輸入電平。2、A/D轉換器微機不能直接處理模擬信號,A/D轉換器是將模擬信號轉換為數(shù)字信號后再輸入微機。如果傳感器輸出的是脈沖(數(shù)字)信號,經過輸入回路處理后可以直接進入微機。3、微型計算機微型計算機是發(fā)動機電控系統(tǒng)的核心。它能根據(jù)需要,把各種傳感器送來的信號,按內存的程序對數(shù)據(jù)進行運算處理,并把處理結果送往輸出回路。微型計算機由中央處理器、存儲器和輸入/輸出口等部分組成。中央處理器：中央處理器常叫CPU,主要由進行算術、邏輯運算的運算器,暫時存儲數(shù)據(jù)的寄存器,按照程序執(zhí)行各裝置之間信號傳送及控制任務的控制器等構成。 存儲器：存儲器的主要功能是存儲信息資

13、料。存儲器一般分為隨機存儲器和只讀存儲器。輸入/輸出口 輸入/輸出口是CPU與輸入裝置(傳感器)、輸出裝置(執(zhí)行器)間進行信息交流的控制電路?？偩€：總線是一束傳遞信息的內部連線,在微機系統(tǒng)中,中央處理器、存儲器與輸入/輸出口,通過傳遞信息的總線連接起來它們之間的信息交換均要通過總線進行?？偩€按傳遞信息的類別可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。4、輸出回路將微機發(fā)出的指令,轉變成控制信號來驅動執(zhí)行器工作。輸出回路一般起著控制信號的生成和放大等功能。五、執(zhí)行器執(zhí)行器是受ECU控制,具體執(zhí)行某項控制功能的裝置。常見的執(zhí)行器有:電磁式噴油器、點火控制器、怠速控制閥、進氣控制閥、EGR閥等等。六、電子控制系統(tǒng)的簡要工作過程1、發(fā)動機起動時,ECU進入工作狀態(tài),某些程序從ROM中取出,進入CPU。這些程序可以用來控制點火時刻、燃油噴射、怠速等。2、通過CPU的控制,一個個指令逐個地進行循環(huán)執(zhí)行。執(zhí)行程序中所需要的發(fā)動機信息,來自各個傳感器。3、從傳感器來的信號,首先進入輸入回路進行處理。如果是數(shù)字信號直接經I/O接口進入微機