1、現代汽車故障診斷與檢測技術Company Logo緒 論l一、概述控制理論：PID控制、最優控制、自適應控制、滑模控制、模糊控制、神經網絡控制、預測控制結構組成：傳感器：信號輸入部分ECU（電子控制組件）：信號處理部分執行器：信號執行機構Company Logol 傳感器20世紀60年代，汽車上僅有機油壓力傳感器、油量傳感器和水溫傳感器，它們與儀表或指示燈連接。汽車傳感器過去單純用于發動機上，已擴展到底盤、車身和燈光電氣系統上了。這些系統采用的傳感器有100多種。傳感器市場利潤豐厚（安全氣囊的傳感器占系統成本的70%以上，安全氣囊的傳感器售價為2000元左右，需求量為100萬套/年，則傳感器的

2、產值可達20億元。）Company Logo常見的汽車傳感器l 一、進氣壓力傳感器以真空管連接進氣歧管，隨著引擎不同的轉速負荷，感應進氣歧管內的真空變化，再從感知器內部電阻的改變，轉換成電壓信號，供ECM電腦修正噴油量和點火正時角度Company Logol 二、爆震傳感器裝在發動機缸體中間以四缸機為例就裝在2缸和3缸之間，或者1 ，2缸中間一個，3，4缸中間一個用來測定發動機抖動度的，當發動機產生爆震時用來調整點火提前角Company Logol ECUECU（Electronic Control Unit）電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等。從用途上講則是汽車專用微機控制器。它

3、和普通的電腦一樣,由微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、模數轉換器（A/D）以及整形、驅動等大規模集成電路組成。Company Logol 執行機構用來準確的執行ECU發出的命令和信號。執行器的工作精確與否最終影響控制鏈的成敗。Company Logol 電控系統工作原理（閉環系統）Company LogoECU的“改造”l “ECU程序”，其實就是一套運算法則，它存放在儲存器內，對從輸入設備經控制器轉化而來的信號，處理生成對應的指令信號，從輸出設備傳輸出去。于是，我們對于ECU參數的修改，實際上就是在修改運算法則Company LogoCompany Lo

4、goCompany Logo“改造”的方法：1、替換法替換式完全無需考慮到原廠數據的局限性，所有數據任由技師隨意設定一切需要從頭開始。對技師的要求非常之高。替換式電腦多用于不計成本的職業車隊Company Logo2、寫入法寫入式改裝ECU則保留了原廠ECU硬件部分，采用新的運行管理程序寫入ECU程序的方法。受原廠ECU與傳感器所限，可調整范圍相對較小目前較為流行的一些寫入式ECU改裝品牌更是宣傳其設定的ECU程序會針對當地油品、氣候等因素，亦可選擇低扭增強型、峰值馬力增高型甚至是比原廠更省油的ECU改裝程序Company Logol 3、外掛法通過將信號“偷偷”更換，欺騙帶有保護程序的ECU

5、來達到改變執行程序的目的。現代汽車ECU的性能越來越強大，自我保護程度更高，外掛式電腦的操作難度也越來越大執行機構ECU傳感器外掛ECU外掛ECUCompany Logol 總結：替代式適合重度改裝甚至競技改裝，刷寫式適合原裝ECU保護性較強以及輕度改裝，外掛式的電腦則適合輕度至中度的改裝，并且對應較為容易修改數據的原裝ECU。Company LogoCompany Logo發動機電控技術及應用l 分類電控汽油噴射電子點火系統怠速控制系統排氣再循環電控系統電控增壓系統故障自診斷系統故障保險系統其他電控系統Company Logo1、電控汽油噴射系統l 發展69年美國開始研制、80年大眾汽車廠首

6、次用在汽車上、90年美國90%轎車用噴射系統，2000年中國才用在汽車上.l 分類單點噴射（SPI）多點噴射（MPI）缸內直噴Company Logo單點噴射l 構造簡單，工作可靠，維護簡單l 單點電噴的排放標準以及燃油經濟性都不及多點電噴，現在慢慢也被淘汰Company Logo多點噴射l 多點電噴在每個氣缸蓋上安裝一個電磁噴油器，直接將燃油噴入進氣歧管，再與流經進氣歧管的空氣流混合，當進氣門打開時，混合氣體被吸入氣缸。Company Logo缸內直噴l 將燃油噴嘴安裝于氣缸內，直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合。噴射壓力也進一步提高，使燃油霧化更加細致，真正實現了精準地按比例控制噴油并與進氣混

7、合，并且消除了缸外噴射的缺點l 從經濟層面來看，采用缸內直噴的供油系統除了在研發過程必須花費更大成本，在部品構成復雜且精密的情況下，零組件的價格也比起傳統供油系統來得昂貴，因此這些也都是未來缸內直噴發動機尚待克服的要素Company Logo燃油分層噴射（FSI）l 分層燃燒的好處在于熱效率高、節流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量Company Logo2、電子點火控制系統點火系統無分電器有分電器兩缸同時點火各缸單獨點火Company Logo兩缸同時點火電路圖l 一個點火線圈同時給兩個汽缸點火，共用一個點火線圈的兩缸工作相位相差360，一缸接近壓縮上止點時，另缸接近排氣上止點，點火

8、時火花塞同時“跳火”，其中排氣行程的汽缸是無效點火，壓縮行程的汽缸是有效點火。Company Logo獨立點火l 工作原理和其它點火系統的工作原理基本是一樣的。每個線圈有個低阻抗，可讓初級電壓變為達40,000 伏以使火花塞產生火花。Company Logo3、怠速控制系統l 理由電控發動機怠速運轉時，油門踏板完全松開，油門接近關閉，進入氣缸的空氣量及噴油量均很少，發動機輸出功率僅能在無負荷下以最低轉速空運行。此時，若發動機內磨擦增大或減小、發動機負載發生變化，如空調等投入工作則會引起發動機怠速轉速變化，導致發動機怠速不穩，甚至熄火。Company Logol 控制方式啟動控制： 發動機啟動時

9、，怠速控制系統控制怠速執行器使旁通進氣量最大，以利于啟動；啟動之后，再根據冷卻水溫度來確定旁通進氣量的大小。暖機控制： 暖機階段， 怠速控制系統根據冷卻水溫度的變化不斷調整旁通進氣量的大小，使發動機在溫度狀態變化的情況下保持穩定的轉速。怠速反饋控制： 當暖機過程結束，或者ECU檢測到節氣門全關信號，且車速低于2km/h，則怠速控制系統開始進行怠速反饋控制。電器負載增多時的怠速控制： 當同時使用的電器增多時，怠速控制系統也要相應增加旁通進氣量，提高發動機的怠速轉速。Company Logo4、排氣再循環（EGR）l 理由排放物里面主要是氮氧化物和碳氧化物，在高溫高壓的情況下，碳氧化物會少而氮氧化

10、物會多，對于排放的限定來講，國際上通常主要評判氮氧化物的排放量。為了讓氮氧化物的排放降低，通常采用降低燃燒溫度和采用稀薄燃燒（相對缺氧環境），這就是為什么有EGR（廢氣再循環）系統。Company Logol 控制原則隨著負荷的增加，EGR的量也相應地增加，并能達到最佳值；怠速及低負荷時，NOx排放濃度較低，為保證正常燃燒，不進行EGR；暖機過程中，發動機溫度低，NOx排放濃度也較低，為防止EGR惡化燃燒過程，不進行EGR；大負荷、高速或油門全開時，為保證發動機的動力性，不進行EGR；加速時，為了保證汽車的加速性及必要的凈化效果，EGR在過渡過程中起作用。Company Logo5、電控增壓系

11、統l 分類機械增壓和廢氣渦輪增壓l 機械增壓進氣壓力越高，機械效率越低，產生噪聲越大，燃油消耗率增加Company Logol 廢氣渦輪增壓Company Logol 工作原理Company Logol 氣門升程l 氣門正時Company Logo可變氣門控制系統l 起源氣缸進氣的基本原理是“負壓”，也就是氣缸內外的氣體壓強差。在引擎低速運轉時，氣門的開啟程度切不可過大，這樣容易造成氣缸內外壓力均衡，負壓減小，從而進氣不夠充分，對于氣門的工作而言，這個“小程度開啟”需要短行程的方式加以控制高速恰恰相反，轉速動輒5000rpm，倘若氣門依然羞羞答答不肯打開，引擎的進氣必然受阻，所以，我們需要長行

12、程的氣門升程。往往，工程師們既要兼顧引擎在低速區的扭矩特性，又想榨取高速區的功率特性，只能采取一條“折中”的思路，到頭來引擎高速沒功率，低速缺扭矩Company Logol 發展1989年本田首次發布了“可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統”，英文全稱“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我們常見的VTEC。此后，各家企業不斷發展該技術，到今天已經非常成熟，豐田也開發了VVT-i，保時捷開發了Variocam，現代開發了DVVTl 總結每家企業都有了自己的可變氣門正時技術。一系列可變氣門技術雖然商

13、品名各異，但其設計思想卻極為相似Company Logol 配氣相位Company Logol 缺陷：1.發動機轉速越高，每個氣缸一個工作循環內留給吸氣和排氣的絕對時間也越短，因此要達到更高的充氣效率，就需要延長發動機的吸氣和排氣時間。顯然，當轉速越高時，要求的氣門重疊角度越大。2.在低轉速工況下，過大的氣門重疊角則會使得廢氣過多的瀉入進氣端，吸氣量反而會下降，氣缸內氣流也會紊亂，此時ECU也會難以對空燃比進行精確的控制，從而導致怠速不穩，低速扭矩偏低。l 氣門重疊角Company Logol 豐田 VVT-i由ECU協調控制，發動機各部位的傳感器實時向ECU報告運轉情況。由于在ECU中儲存有

14、氣門最佳正時參數，所以ECU會隨時對正時機構進行調整，從而改變氣門的開啟和關閉時間，或提前、或滯后、或保持不變.Company LogoCompany Logol 本田 i-VTEC本田是最早將可變氣門升程技術發揚光大的廠商。本田的可變氣門升程系統的結構和工作原理并不復雜，工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現了看似復雜的氣門升程變化Company Logol 這項技術在本田車型上的普及度較高，但是分段式的氣門調節方式還是令發動機的動力輸出不夠線性。Company Logol BMW Valvetronic在傳統的配氣相位機構上增加了一根偏心軸，一個步進電機和中間推桿等部件，該系統借由步進電機

15、的旋轉，再在一系列機械傳動后很巧妙的改變了進氣門升程的大小。Company Logol 當凸輪軸運轉時，凸輪會驅動中間推桿和搖臂來完成氣門的開啟和關閉。當電機工作時，蝸輪蝸桿機構會首先驅動偏心軸發生旋轉，然后中間推桿和搖臂會產生聯動，偏心軸旋轉的角度不同，最終凸輪軸通過中間推桿和搖臂頂動氣門產生的升程也會不同。在電機的驅動下，進氣門的升程可以實現從0.18mm到9.9mm之間的無級變化Company Logol 奧迪 AVS這套系統為每個進氣門設計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進氣門的升程。Compan

16、y Logol 發動機在高負載的情況下，AVS系統將螺旋溝槽套筒向右推動，使角度較大的凸輪得以推動氣門。在此情況下，氣門升程可達到11毫米，以提供燃燒室最佳的進氣流量和進氣流速，實現更加強勁的動力輸出。當發動機在低負載的情況下，為了追求發動機的節油性能，此時AVS系統則將凸輪推至左側，以較小的凸輪推動氣門。Company Logo項目二 發動機點火系統控制l 控制核心控制點火提前角l 點火提前角汽油發動機從點火時刻起到活塞到達壓縮上止點這段時間內曲軸轉過的角度稱為點火提前角Company Logo最佳點火提前角l 1、缸溫缸壓。越高燃燒越快，點火提前角要越小。影響缸溫缸壓的因素有：發動機壓縮比

17、、氣溫、缸溫、負荷。大家的車在氣溫變化的季節有不同表現正緣于此。 l 2、汽油辛烷值。也就是汽油牌號，越高抗爆震能力越強，相應允許更大的點火提前角。 l 3、燃氣混合比。過濃過稀燃燒速度皆慢，需增加點火提前角。這個主要看節氣門開度、海拔高度。Company Logol 如何檢查和調整點火提前角(1)檢查、調整白金觸點l觸點的接觸面不應小于80%。白金觸點的間隙一般為0.40.5mm(2)檢查、調整點火提前角 l計算點火提前角(3)驗證點火提前角l也可以用正時燈來確認點火提前角：隨著發動機轉速的增加，正時記號將向著點火提前角增大的方向移動Company Logol 點火控制電路圖Company

18、Logol 點火波形圖Company Logol G1、G2為曲軸位置傳感器信號l G1是判定第6缸壓縮行程上止點的信號l G2是判定第1缸壓縮行程上止點的信號l Ne是轉速信號,同時也用于確定基本點火時間l 氣缸鑒別信號IGdA、IGdB有兩種狀態,“1”代表高電位“,0”代表低電位l “0、1”表示1、6缸需要點火;l “0、0”表示2、5缸需要點火;l “1、0”表示3、4缸需要點火Company Logo火花塞l 發動機整體性能的好壞完全是取決于火花塞閃出火花的良否來決定的。l 發動機的“心臟”Company Logol 火花塞必要的性能耐熱性：可適應極熱極冷的情況在混合氣體燃燒時就達到了2000機械的強度：可以適應激烈的壓力變化絕緣性：維持高電壓的絕緣性對于約103