豐田卡羅拉轎車發(fā)動機無法起動故障檢修方案設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

目錄26209第一部分設(shè)計任務(wù)與調(diào)研 329821第二部分設(shè)計說明 41633第三部分設(shè)計成果 522397第四部分結(jié)束語 1723938第五部分致謝 1830297第六部分參考文獻 19第一部分設(shè)計任務(wù)與調(diào)研1.設(shè)計任務(wù)：本設(shè)計方案通過對豐田汽車發(fā)動機的概述，卡羅拉轎車發(fā)動機電控系統(tǒng)控制原理以及卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)常見故障分析以及維修實例等三大部分論述的。設(shè)計的思路與方法：設(shè)計思路：根據(jù)指導老師提供的課題在網(wǎng)上和圖書館查閱相關(guān)文獻，結(jié)合卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)故障的維修實例,對卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)故障檢修方案設(shè)計進行分析并說明論證方案的可行性。方法：調(diào)查法，觀察法，排除法，經(jīng)驗總結(jié)法，文獻資料法等。3.參考文獻及圖片本設(shè)計方案采用了汽車發(fā)動機行業(yè)調(diào)查報告，豐田卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)組成，卡羅拉轎車發(fā)動機電控系統(tǒng)控制原理等相關(guān)書籍及圖片。調(diào)研的目的和總結(jié)調(diào)研目的：主要以對卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)故障為論述對象，通過資料全面查找卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)故障的維修實例,結(jié)合實例進行分析，最后總結(jié)卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)日常使用的注意事項，從而達到畢業(yè)設(shè)計的目的。第二部分設(shè)計說明隨著社會的不斷進步與發(fā)展，汽車作為一個重要的交通工具逐漸的走向了千家萬戶。汽車的增多，伴隨著汽車的諸多問題也慢慢向大家襲來，有時候汽車上一個小小的問題就能使汽車起動困難，停止運轉(zhuǎn)，所以汽車上的每一個部件都是必不可少的。而發(fā)動機系統(tǒng)作為汽車“心臟”，是重要的主動式安全裝置。關(guān)系著汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性。簡單來說，發(fā)動機就是一個能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)。它起到了至關(guān)重要的作用，但是它工作的環(huán)境又非常惡劣，易損壞。所以本文對汽車安全技術(shù)及主動式安全裝置中的汽車發(fā)動機系統(tǒng)進行了綜述。該設(shè)計方案通過豐田卡羅拉較車發(fā)動機系統(tǒng)概述，卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)組成，豐田卡羅拉發(fā)動機系統(tǒng)維修實例等三大部分的論述。進一步闡述了卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)存在的問題及常見故障，進一步提出個人的一點建議。希望對卡羅拉轎車發(fā)動機系統(tǒng)的日常使用中減少問題，對其有所改善，推動卡羅拉轎車的發(fā)展，使之能夠早日提升競爭力，適應(yīng)市場的變化和發(fā)展。第三部分設(shè)計成果第一章豐田卡羅拉電控發(fā)動機基本構(gòu)造及工作原理發(fā)動機電控系統(tǒng)由傳感器與控制開關(guān)、電子控制單元、執(zhí)行器三部分組成。傳感器包括空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門體、油門踏板位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、離合器踏板開關(guān)、氧傳感器和爆震傳感器等。電子控制單元ECU采集的控制開關(guān)信號主要有點火開關(guān)信號、起動開關(guān)信號、電源電壓信號、空調(diào)開關(guān)信號和空檔安全開關(guān)信號等。執(zhí)行器主要有電動燃油泵（油泵繼電器）、電磁噴油器、清污VSV、凸輪軸正時機油閥?？_拉1ZR-FE發(fā)動機電控原理圖1-1：圖1-1傳感器是一種信號轉(zhuǎn)換裝置，安裝在發(fā)動機的各個部位，其功能是檢測發(fā)動機運行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)和化學參數(shù)等，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機能識別的電信號輸入ECU。1ZR-FE發(fā)動機的傳感器有空氣流量傳感器，曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門體、油門踏板位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、離合器踏板開關(guān)、氧傳感器和爆震傳感器等。將這些傳感器信號輸入電控單元，用于在發(fā)動機整個工作范圍內(nèi)控制最優(yōu)燃油噴射量、噴射時間，以減少廢氣排放并提高發(fā)動機功率和燃油經(jīng)濟性。1.1熱絲式空氣流量計（1）工作原理：在熱絲式空氣流量傳感器中，采用恒溫差電路實現(xiàn)流量的檢測。發(fā)熱元件電阻和溫度補償電阻分別在電路的兩個璧上。當發(fā)熱元件的溫度高于進氣溫度時，電橋電壓才能達到平衡，并具有電流放大作用的控制電路控制加熱電流（50-120mA）保持發(fā)熱元件溫度與溫度補償電阻溫度之差保持恒定。當空氣氣流流經(jīng)發(fā)熱元件使其受到冷卻時，發(fā)熱元件溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發(fā)熱元件的電流，使其溫度保持高于溫度補償電阻120℃。電流增量的大小取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當電橋電流增大時，取樣電阻上的電壓就會升高，從而將空氣量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柕淖兓?。信號電壓輸入ECU后，ECU便可根據(jù)信號電壓的高低計算出空氣質(zhì)量流量的大小。（2）信號作用：發(fā)動機電控單元利用該測量值計算噴油時間和點火時間。（3）信號失效：信號失效時，發(fā)動機電控單元用一個固定值來替代。1.2曲軸位置傳感器（1）曲軸位置傳感器又稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速或曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，位于缸體上。它是一個電磁感應(yīng)式，信號盤由36個齒和2個齒輪（兩個大齒），齒缺相距180°，作為確定曲軸位置的參考標記。（2）信號作用：采集發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)動角度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，并將信號輸入ECU，以便確定和控制噴油時刻與點火時刻。（3）信號失效：信號失效時，發(fā)動機熄火。（4）快速啟動識別：為了讓發(fā)動機快速啟動，發(fā)動機電控單元計算來自霍爾傳感器的發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器信號。并利用來自霍爾傳感器的信號識別各缸。曲軸傳感器輪上由兩個齒缺，當曲軸轉(zhuǎn)過半圈時，發(fā)動機電控單元就會獲得一個相關(guān)信號。通過此方式，發(fā)動機電控單元在初期就可識別相關(guān)各缸的曲軸位置并控制相應(yīng)的電磁閥來進行噴射循環(huán)。1.3凸輪軸位置傳感器（1）凸輪軸位置傳感器又稱為汽缸判別傳感器和相位傳感器，安裝在凸輪軸齒輪下面的齒形皮帶導向輪上，監(jiān)測安裝在凸輪軸齒輪上的7個凸齒位置。（2）信號作用：采集配置凸輪軸的位置信號，并將信號傳入ECU，以便ECU識別1缸壓縮上止點，從而進行順序噴油控制、點火控制和爆震控制。（3）信號失效：信號失效時，發(fā)動機電控單元利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器產(chǎn)生的信號作為替代信號。（4）發(fā)動機啟動時各缸的識別：發(fā)動機啟動時，發(fā)動機電控單元應(yīng)知道哪缸處于壓縮沖程，以便激勵相應(yīng)的噴油電磁閥。發(fā)動機電控單元計算由非接觸性磁阻產(chǎn)生的信號確定凸輪軸位置。1.4節(jié)氣門體（1）信號作用：發(fā)動機不同工況需要的進氣量有加速踏板傳感器、節(jié)氣門控制模塊和電子式氣門體組成的進氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。踏板傳感器傳感器安裝在加速踏板上，電子式氣門體有節(jié)氣門位置傳感器、執(zhí)行機構(gòu)和節(jié)氣門組成。電子式加速踏板傳感器將加速踏板的位置信號傳送到電子控制器ECU內(nèi)部的節(jié)氣門控制模塊，有節(jié)氣門控制模塊中處理程序計算出節(jié)氣門開度的大小之后，再驅(qū)動直流電機調(diào)整節(jié)氣門進氣通道的開啟面積來控制進氣量，從而滿足發(fā)動機不同工況對進氣量的需求。這種進氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有進氣量控制精度高，能夠?qū)崿F(xiàn)低排放控制的優(yōu)點。還可通過控制模塊驅(qū)動節(jié)氣門來調(diào)節(jié)發(fā)動機怠速時的進氣量。因此，不需要旁通進氣道和怠速調(diào)節(jié)器。（2）信號失效：加速不良，發(fā)動機故障指示燈亮。1.5油門踏板位置傳感器（1）信號作用：識別加速踏板位置，計算噴油量。（2）信號失效：信號失效時，發(fā)動機電控單元不能識別加速踏板位置。發(fā)動機在高怠速下運轉(zhuǎn)，以便駕駛員將車開到附近的服務(wù)站。（3）怠速開關(guān)和強制降擋開關(guān)集成在加速踏板位置傳感器內(nèi)（在腳踏板殼體內(nèi)）。1.6冷卻液溫度傳感器（1）冷卻液溫度傳感器是負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），其安裝在缸蓋的冷卻液接頭上，將當前冷卻液溫度信號傳送給發(fā)動機電控單元。（2）信號作用：將發(fā)動機冷卻液溫度信號變換為電信號輸入發(fā)動機電控單元（ECU），以便ECU修正噴油時間和點火時間，使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)。（3）信號失效：信號失效時，發(fā)動機電控單元利用來自燃油溫度傳感器信號修正噴油量。1.7進氣溫度傳感器（1）信號作用：將進氣溫度信號變換為電信號輸入發(fā)動機電控單元（ECU），以便（ECU）修正噴油量。（2）信號失效：信號失效時，就會導致熱起動困難、廢氣排放量增大。1.8離合器踏板開關(guān)（1）離合器踏板開關(guān)安裝在腳踏板上。（2）信號作用：發(fā)動機電控單元利用該信號識別離合器是分離還是結(jié)合，若分離，則噴油量短時減少，確保換擋平順。（3）信號失效：若信號失效，則換擋時會出現(xiàn)發(fā)動機熄火現(xiàn)象。1.9氧傳感器（1）信號作用：通過檢測排氣中氧離子的含量來獲得混合氣的空燃比信號并將空燃比信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氚l(fā)動機ECU。ECU根據(jù)氧傳感器信號對噴油時間進行修正，實現(xiàn)空燃比反饋控制，從而將過量空氣系數(shù)控制在1.0左右，使發(fā)動機獲得最佳濃度的混合氣，從而達到降低有害氣體的排放量和節(jié)約燃油的目的。（2）信號失效：若信號失效，則尾氣排放不良。1.10爆震傳感器（1）信號作用：將發(fā)動機爆震信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入發(fā)動機ECU，以便ECU通過修正點火提前角來消除爆震。（2）信號失效:若信號失效，發(fā)動機輸出功率降低，加速發(fā)悶。第二章排除發(fā)動機無法啟動故障的基本思路2.1故障的現(xiàn)象起動機能帶動發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，但發(fā)動機無法啟動2.2故障原因分析2.2.1點火系統(tǒng)故障火花塞火花塞間隙不正確；火花塞電極燒蝕或損壞；火花塞電極有積炭；火花塞磁絕緣體有裂紋；絕緣外皮或插頭漏電。點火線圈點火線圈繞組斷路或搭鐵。（3）點火控制器點火控制器損壞。（4）點火提前角失準由于傳感器及線路故障屬于引起怠速不穩(wěn)的間接原因，控制單元發(fā)出錯誤指令，使點火提前角不正確，或造成點火提前角大范圍波動。（5）點火線路點火信號(IGT)和反饋信號(IGF)故障圖2-2點火線圈無IGT信號，ECU發(fā)出的點火信號不能送到點火器，點火線圈不工作，發(fā)動機缺缸工作或不能啟動。IGF故障，點火器點火完成信號不能送回ECU，ECU收不到點火反饋信號，停止向噴油器發(fā)送噴油信號。無IGT信號的原因主要為：a曲軸位置傳感器故障。bIGT線路斷路。cECU故障。2.2.2燃油系統(tǒng)故障（1）燃油泵泵油能力不足，燃油泵安全閥彈簧彈力過小，燃油不能噴進發(fā)動機，汽車發(fā)生異響。（2）油管滲漏、裂紋、扭結(jié)、變形、刮傷、軟化或老化等現(xiàn)象。（3）燃油濾清器濾清器堵塞。（4）噴油器噴油器針閥卡滯，噴油器阻塞，噴油器泄漏等現(xiàn)象。（5）燃油壓力調(diào)節(jié)器油壓過低，從噴油器噴出的燃油霧化狀態(tài)不良或者噴出的燃油成線狀，嚴重時只噴出油滴，噴油量減少使混合氣過?。挥蛪哼^高，實際噴油量增加。（6）噴油器斷路故障圖2-3噴油器噴油器線路斷路時，1端子與ECU之間斷路會導致ECU不能控制電磁閥線圈搭鐵，發(fā)動機啟動困難、工作不穩(wěn)、容易熄火、加速無力、怠速抖動。2.2.3進、排氣系統(tǒng)故障進排氣系統(tǒng)電子元件故障，如氧傳感器、碳罐電磁閥、空氣流量計傳感器、渦輪增壓器上的電磁控制閥調(diào)、節(jié)氣門或發(fā)動機內(nèi)部積碳、進氣管道堵塞和排氣管道堵塞等。2.2.4機械系統(tǒng)故障（1）氣缸壓縮壓力過低活塞、活塞環(huán)和氣缸璧配合處的磨損，磨損后，使他們之間的配合間隙增大，壓縮空氣從其配合處泄漏。散熱器內(nèi)有氣泡不斷涌上，說明氣缸墊漏氣。（2）配氣正時不準配氣正時過早（排氣行程活塞到達上止點時,進氣門開啟過大,排氣門關(guān)閉過早）會出現(xiàn)排氣不徹底。配氣正時過晚(排氣行程活塞到達上止點時,進氣門開啟過小,甚至未能開啟,排氣門仍處于較大開度)則會出現(xiàn)進氣阻力過大,進氣不充分。2.2.5電控系統(tǒng)故障（1）曲軸位置傳感器(NE)斷路故障當出現(xiàn)曲軸位置傳感器故障時，發(fā)動機ECU接受不到轉(zhuǎn)速信號，不能控制斷路繼電器的搭鐵點搭鐵，噴油器無電壓、燃油泵不工作，點火線圈不點火，發(fā)動機將不能夠啟動。圖2-4曲軸位置傳感器（2）凸輪軸位置傳感器斷路故障圖2-5凸輪軸位置傳感器當曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障，ECU不能識別一缸壓縮上止點，不能進行噴油、點火和爆震控制，發(fā)動機出現(xiàn)無法啟動、工作不穩(wěn)、怠速不穩(wěn)并且容易熄火的現(xiàn)象。（3）空氣流量傳感器斷路故障圖2-6空氣流量傳感器當空氣流量傳感器出現(xiàn)故障時，ECU接受不到來自空氣流量計的信號，會造成發(fā)動機啟動困難、性能失常、油耗增加、易爆震、加速發(fā)悶、回火、放炮和怠速不穩(wěn)的現(xiàn)象。（4）ECU故障電源電路調(diào)節(jié)器臟污、受潮，導致充電電壓過高；電源極性接反；在充電的同時接通起動機；發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中，蓄電池接頭松脫致使發(fā)電機直接向ECU供電，水、雨、雪、泥、灰塵、油污等的浸蝕、大負荷工作時間長和工作時劇烈的沖擊振動，會造成ECU變形、開裂、元件引腳斷路、短路、粘連或元件損壞等故障，從而造成發(fā)動機無法起到。2.發(fā)動機無法啟動故障檢測第三章故障診斷實例3.1故障現(xiàn)象一輛裝備1ZR發(fā)動機的豐田卡羅拉轎車。該車行駛過程中出現(xiàn)了發(fā)動機熄火，再次起動時，起動機可以帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，但無法著車。將點火開關(guān)置于ON位置，散熱風扇高速旋轉(zhuǎn)。3.2故障診斷過程首先確認故障現(xiàn)象存在。將點火開關(guān)置于ON位置時，發(fā)動機散熱風扇高速旋轉(zhuǎn)，聽不到油泵泵油的聲音。將點火開關(guān)置于ST位置，發(fā)動機無起動征兆。首先用KT600進入發(fā)動機控制單元ECM讀取故障碼，ECM和故障診斷儀無法通信，根據(jù)這個現(xiàn)象，首先判斷是發(fā)動機控制單元ECM電源電路故障，而且散熱風扇高速旋轉(zhuǎn)的故障現(xiàn)象也是ECM電源電路故障的1個特征。

查閱卡羅拉ECM電源電路圖（如圖1所示），檢查圖中給電源供電的保險絲和繼電器。閉合點火開關(guān)，用試燈檢查EFINo.1保險絲（如圖2所示）兩端均沒電，判斷EFINo.I之前的電路肯定有斷路之處。接下來檢查EFIMAIN保險絲（如圖2所示），發(fā)現(xiàn)該保險絲一端帶電，另一端試燈卻不亮，判斷EFIMAIN斷路。取下保險檢查，發(fā)現(xiàn)該保險絲燒斷，更換20A的EFIMAIN保險絲。起動發(fā)動機，發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。修好之后離開現(xiàn)場，剛進單位就接到車主電話，告之車輛又出現(xiàn)了剛才的故障現(xiàn)象。難不成EF7MAIN保險絲又燒斷了？指揮車主打開發(fā)動機艙蓋，取下發(fā)動機艙保險絲盒蓋，找到EFIMAIN保險絲所在的位置，取下該保險，果真該保險絲燒斷。通過確認故障部件，可以肯定該保險絲還給其它用電設(shè)備供電，由于另一條供電電路電流過大而使發(fā)動機ECM供電電路的EFIMAIN保險絲燒斷。查閱電路圖發(fā)現(xiàn)，20A的EFIMAIN保險絲除了給發(fā)動機電控單元ECM供電之外，還負責給燃油泵供電（如圖3所示）。于是懷疑燃油泵由于卡滯或者內(nèi)部線路的短路而造成電流過大，從而導。致保險絲熔斷。帶著20A的EFIMAIN保險絲和燃油泵趕赴現(xiàn)場。拆卸燃油泵總成，發(fā)現(xiàn)燃油泵出油口臟堵，做電路測試發(fā)現(xiàn)油泵有卡滯現(xiàn)象存在，由此可以肯定燃油泵故障是導致故障發(fā)生的原因。3.3故障排除

更換燃油泵總成，試車一段時間之后，故障現(xiàn)在沒有再出現(xiàn)，至此故障徹底排除。3.4故障總結(jié)通過故障現(xiàn)象可以肯定線路存在斷路。更換了保險絲之后故障雖然排除，但由于沒有找到故障的真正原因，而導致故障現(xiàn)象的再次出現(xiàn)。這就要求我們在實際的維修過程中，能根據(jù)故障現(xiàn)象，找到造成這個故障的深層原因，從而徹底排除故障。第四部分結(jié)束語本文主要闡述了汽車發(fā)動機系統(tǒng)常見故障診斷與排除，發(fā)動機系統(tǒng)作為汽車安全的