汽车维修中电控发动机故障诊断技术分析5.16.doc

汽车维修中电控发动机故障诊断技术分析
The Fault Diagnosis Technique Analysis in the Maintenance of the Electric Automobile Engine
陈道齐
(福州职业技术学院技术工程系 福建福州350004)
The engineer department in vocational college in Fuzhou Fuzhou in Fujian Province

摘要：电控发动机故障诊断技术有利于加强对汽车安全技术检测，保证车辆安全行驶及减少交通事故造成的人员伤亡和经济损失，同时降低发动机尾气排放及噪声污染。本文在分析汽车电子控制系统主要元件故障规律和故障特征的基础上，提出了基于层次分析法的电控发动机故障诊断以期对于电控发动机故障诊断技术发展起到一定作用。
关键词：汽车维修；电控发动机；故障诊断；故障自诊断
Abstract: Technology for checking electronic control engines’ problems is conducive to strengthening car safety inspection, to ensure safe driving and reduce casualties and economic losses caused by traffic accidents, meanwhile reducing engine exhaust emissions and noise pollution. This paper analyzes the main character of components of automotive electronic control system, puts forward how to check and confirm the electronic control engines’ problem based on the method of Analytic Hierarchy Process with the purpose of being good for the development of the inspection technology.
Keywords: Car maintenance, Electronic control engine, Problem analysis, problem self-analysis

发动机是汽车的心脏部件、动力之源，但同时也是故障率最高的总成（其故障约占汽车全部故障的40％以上，单位里程的配件消耗约占整车的75．6％，保修工时消耗也占全车的24％）。为了提高发动机的技术水平和性能指标，除了从发动机结构设计、制造工艺和电子控制等方面不断加以改进和优化外，可靠性测试水平和智能化故障诊断水平的提高也显得越来越重要”[1]。
1发动机电子控制系统的故障规律与故障特征分析
1.1电控发动机典型故障症兆及其技术状态特征
由于电控发动机种类繁多且系统结构复杂，因此，故障症兆也有所不同。常见的典型故障症兆及其技术状态特征如下：
1）故障一：起动困难
故障征兆：故障症兆；技术状态特征描述参数：节气门开度、空气流量、冷动液温度、进气温度、发动机转速、蓄电池电压、点火提前角、怠速阀控制量、喷油脉冲、喷油补偿量、油泵开关、起动开关。[2]
2）故障二：加速不良
故障症兆：踩下加速踏板时，车速不增加或增加较少，发动机输出的动力比希望的少；技术状态特征描述参数：节气门开度、空气流量、冷却液温度、进气温度、发动机转速、蓄电池电压、点火提前角、喷油脉冲、喷油补偿量、油泵开关。
3）故障三：怠速不稳或过高
故障症兆：怠速时发动机转速不稳定，发动机抖动。严重时发动机可能自熄火。怠速时发动机转速过高；技术状态特征描述参数：节气门开度、空气流量、冷却液温度、进气温度、发动机转速、蓄电池电压、点火提前角、怠速阀控制量、喷油脉冲、喷油补偿量、A/C开关、EGR阀开关、活性碳罐开关、氧传感器电压。
1.2电子控制系统主要元件故障规律和故障特征
汽车总是在不同工作条件下高速运动，总有一部分零件不可靠、易损坏或易老化，装配不当、连接不牢靠的插接件都使电控喷射系统发生故障，部分功能失效，造成发动机工作不良或不工作。
1）传感器
（1）水温传感器。水温传感器信号有一定的范围，如果超出信号范围，发动机工作将出现怠速不稳、熄火或耗油增加等异常现象。
（2）节气门位置传感器信号电压：过低——ECU的标准5V电路故障；ECU的5V接插件接触不良；节气门位置传感器信号电路故障；接插件故障；节气门位置传感器故障；ECU电源电路或搭铁电路故障：ECU本身故障；过高——节气门位置传感器信号电路对电流电路短路；ECU的5V电路对电源电路短路；节气门位置传感器信号断路、接触不良；ECU故障。
（3）空气流量传感器信号电压：过低——空气流量传感器滤网堵；空气滤清器堵；进气歧管漏气；节气门体泄漏真空；EGR阀门法兰和管路之间泄漏真空；曲轴箱通风阀故障、安装不正确；接插件接触不良；信号电路故障；空气流量传感器电源电路故障；空气流量传感器本身故障；气缸压缩压力低，三元催化净化器堵；过高——接插件接触不良；空气流量传感器本身故障；空气流量传感器线束布线不正确靠近线圈或其他高压部件；ECU故障。
（4）进气压力传感器信号电压：过低——ECU的5V电路断路或搭铁短路；5V电路接插件接触不良；信号电路故障；进气压力传感器本身故障；ECU故障；过高——信号电路对电源电路短路；信号电路故障；传感器搭铁电路接触不良；传感器真空堵塞或泄漏；接插件接触不良；发动机真空度低；漏气；进气压力传感器本身故障；三元催化净化器堵：ECU故障。
（5）氧传感器信号电压：过低——信号电路故障；燃油压力过低；真空泄漏：排气管漏气；空气流量传感器或进气压力传感器故障；氧传感器本身故障；喷油器堵塞；发动机机械故障；废气再循环阀故障；ECU故障；过高——信号电路故障；燃油压力过高，真空漏泄；排气管漏气；空气流量传感器或进气压力传感器故障；节气门位置传感器故障；氧传感器本身故障；喷油器滤油雾化不良；高压火弱；高压线或火花塞故障；点火正时；炭罐故障；ECU故障。
（6）爆震传感器：信号电路故障；爆震传感器故障；ECU故障；接插件接触不良。
2）电子控制单元
电子控制单元一般比较可靠，故障率很低。但随着汽车运行里程和使用年限的增长（里程超过15万km，使用年限达到6-8年，尤其运行环境条件恶劣）也会出现这样或那样的故障，如个别集成块老化、损坏，电阻、电容失效，固定脚螺栓松动及电子元件焊脚接头松脱等，则会引起ECU的控制功能失效或控制系统工作不良，从而造成发动机启动困难、怠速不稳、动力性差、油耗增大、排放超标等故障。
3）接插件与线束
电控喷射系统传感器、执行元件的插接件很多，常因老化或多次拆卸导致接头松动或接触不良，造成许多控制信号传递不良，导致发动机不能正常工作，时好时坏。[4]例如电子控制单元的接头接触不良，空气流量传感器插接件中的电动输油泵电路开关接头接触不良，会导致发动机启动不正常。接触不良可能是由于插接器端子氧化锈蚀、污物进入端子或插接器插头与插座之间接触压力过小所致。如果在进行故障诊断时，检查配线和插接器均正常，将插接器插回原位后检查，故障消失，则故障有可能是由配线和插接器接触不良所致。
线束断路故障主要由导线折断、插接器接触不良、插接器端子被拔出等造成。一般导线中间折断的情况很少见，大多是在连接处断开。线束短路故障主要由电气配线与车身搭铁，或者由开关内部短路所致。
4）执行元件
（1）电磁喷油器。电磁喷油器由一组电磁线圈、衔铁开关、喷油针和阀座组成，有很高的工作频率（如发动机转速6000r/min时，则每分钟反复接通断开3000次或6000次），因此长时间的工作会因为电磁线圈工作不良、针阀卡死而不喷油，造成汽油雾化不良或不雾化，使发动机工作不良或不能工作。如果汽车在运行1-1.5万km时发现此故障，则可重点检查喷油器和火花塞的工作状况。当冷起动困难时，要重点检查冷启动喷油器的工作情况以及有关的连接电路，因为冷启动喷油器的工作不良或不工作，直接影响启动加浓作用。
（2）电动燃油泵。电动燃油泵由于无油工作或油质太差时工作，会造成电动燃油泵磨损或损。另外，电动燃油泵受空气流量传感器上的微动开关控制，若开关工作不良，动作迟缓，会造成油泵供油不足，影响汽车启动和加速性能。
（3）点火线圈.正确的点火时刻和足够的点火电压是保证发动机正常工作的重要条件，当装配好基本点火正时，每一转速工况下的最佳点火时刻由ECU自动控制，而点火电压则和点火线圈的性能有关。一般点火线圈常见故障如线圈绕组短路、断路或搭铁，会导致不产生高压电：另外点火线圈绝缘层材料老化，绝缘性能变差，点火线圈漏电，则使电火花弱，点火能量不够，以致引起怠速不稳、间断熄火、不能着火等。遇到这种故障必须检查点火线圈的电阻和绝缘，性能是否符合要求，不符合就要更换。
（4）火花塞。火花塞承受高温、高压、冷热高频交变冲刷、燃油废气的浸蚀等，加上工作环境恶劣，随着运行里程的增加，其性能会逐渐变坏，产生电极烧损、积碳、积油等问题。所以，火花塞必须按不同车型所规定的使用寿命准时更换，同时禁止在电控发动机上装用化油器式发动机的火花塞，并且按资料规定调整好电极的跳火间隙。
5）其它部件
（1）油压调节器。油压调节器的作用是使燃油压力相对于进气管负压的压差经常保持一定，从而使喷油量仅根据喷油电磁阀的通电时间确定。如果油压调节器的真空膜片损坏，或真空软管漏气，都会造成压力调节器的回油量失凋，使发动机的喷油量不准确，发动机工作不良。
（2）空气、汽油滤清器。空气滤清器堵塞造成空气进气量减少，使混合气相应变浓。汽油滤清器堵塞不通畅，会造成混合气过稀，致使启动困难，转速不平稳，发动机运转无力。
（3）燃油和空气管道.胶管老化、管口破裂、卡子松弛等会使管路密封不严，造成漏油、漏水、漏气、漏真空的故障，结果会造成混合气过稀，从而使发动机启动困难，怠速运转不稳，加速无力。
（4）高低压线路。线路接头、插座连接牢固才能保证接触可靠，传递信息准确。由于发动机本身运转时的振动和汽车在不平路面上运行时的震动，会引起高低压线路接触不良。此外，高压线的损伤、漏电都是产生常见故障的原因。
2基于层次分析法的汽车电控发动机故障诊断
基于以上对电控发动机电子控制系统主要元件故障规律和故障特征的分析，电控发动机的故障诊断与检修过程中，引入层次分析法，将思维过程数量化，从而优化故障树诊断搜索策略，能够得出最佳诊断与检修方案。具体步骤如下：
（1）排除发动机不能起动的燃油系统故障，步骤如下：检查燃油泵熔断器故障→检查喷油器故障→检查燃油泵继电器故障→检查燃油泵控制电路线束故障→检查喷油器控制电路线束故障→检查燃油滤清器是否堵塞→检查油管、接头是否漏油或堵塞→检查喷油器是否漏油→检查燃油压力调节器；
（2）排除发动机不能起动的点火系统故障，步骤如下：检查点火信号电路是否断路、短路→检查高压线故障，检查点火模块故障→检查火花塞故障→检查点火线圈故障→检查凸轮轴位置传感器故障→检查曲轴位置传感器故障；
（3）排除发动机怠速不稳、易熄火故障，步骤如下：检查燃油压力（检查然油滤清器是否堵塞→检查油管、接头是否漏油或堵塞→检查喷油器是否漏油→检查燃油压力调节器）→检查节气门控制组件→检查空气滤清器是否堵塞→检查进气管是否漏气→检查空气流量传感器故障→检查水温传感器故障→检查各缸火花塞→检查各缸喷油器；
（4）排除发动机怠速过高故障，步骤如下：检查节气门控制组件→检查冷却液温度传感器→检查曲轴箱强制通风阀→检查动力转向器压力开关→检查空调开关；
（5）排除发动机加速不良的故障，步骤如下：检查点火系统故障（检查点火信号电路是否断路、短路→检查高压线故障→检查点火模块故障→检查火花塞故障→检查点火线圈故障→检查凸轮轴位置传感器故障→检查曲轴位置传感器故障）→检查燃油压力（检查燃油滤清器是否堵塞→检查油管、接头是否漏油或堵塞→检查喷油器是否漏油→检查燃油压力调节器）→检查节气门控制组件→检查空气流量传感器故障→检查水温传感器故障→检查进气管是否漏气→检查空气滤清器是否堵塞→检查蓄电池电压→检查喷油器雾化情况。
[参考文献]
[1]徐元强，施红星，苏建成.汽车发动机检测诊断技术[M].北京：电子工业出版社，2006.
[2]韩文忠.论汽车电控发动机常见故障排除与维修[J].现代商贸工业，2007（7）：27-30.
[3]郑凌云.汽车电控发动机系统故障诊断的特点及诊断方法[J].新疆农机化，2005（2）：25-28.
[4]马明全，赵春雷.汽车电控发动机系统故障诊断方法[J].农机使用与维修，2007（8）：11-15.

[作者简介] 陈道齐(1963-),男，福建平潭人，福州职业技术学院高级工程师。研究方向: 汽车应用技术及机械制造。