论文：发动机冷机难启动故障分析

发动机冷机难启动故障分析

摘要：汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化高新技术的产物，尤其是发动机的控制系统，它设置有多个传感器、执行器和电子控制元件。在发动机冷车启动困难故障，根据电控发动机组成及工作原理对发动机传感器、执行元件、机械部分进行检测，最终找出引起故障的位置与部件，进行检修或更换配件工作，从而排除故障。

一、现代发动机电控系统组成及工作原理

目前，汽车发动机上主要的电子控制系统有：电子控制燃油喷射系统、电子控制点火系统、进气控制系统、怠速控制系统、排放控制系统、自诊断系统等。通常将电子控制燃油喷射系统、电子控制点火系统以外的其他控制系统统称为辅助控制系统。发动机电子控制系统主要控制功能是燃油控制（控制喷油量和喷油正时）和点火控制（控制点火提前角、闭合角和爆震控制）。

1、电子控制燃油喷射系统

主要包括喷油量控制、喷射正时控制。ECU主要根据空气流量传感器提供的进气量信号确定基本的喷油量，在根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器）信号对喷油量进行修正，能有效控制混合气空燃比，使发动机在各种工况下空燃比达到较佳值、在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而实现提高功率、降低油耗、减少排放污染等功效。

2、电子控制点火系统

主要功能是点火提前角控制和通电时间（闭合）控制与恒流控制。系统可使发动机在不同转速、不同负荷条件下，根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理性的点火提前角点燃混合气，并根据蓄电池电压及转速等信号控制点火线圈初级电路的通电时间，从而改善发动机的燃烧过程，是发动机输出最大的功率和转矩，而将油耗和排放降低到最低限度。此外。系统还能进行爆震控制。

3、辅助控制系统

（1）进气控制系统

主要包括谐波进气增压系统（ACIS）、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统、电子控制节气门系统（ETCS）等。主要功用是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。

（2）怠速控制系统

怠速控制（ISC）系统能在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入档位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。

（3）排放控制系统

对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制主要包括汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统、废气在循环（EGR）控制系统、氧传感器及三元催化转化（TWC）控制系统、二次空气喷射控制系统等。

（4）自诊断系统

用来提示驾驶员发动机有故障，同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按ECU中预先设定的参考信号值工作，使发动机能继续运转以便能尽快到维修站检修，但发动机的性能有所下降。

在发动机运转过程中，ECU根据发动机控制系统的各传感器送来的信号，判断发动机当前所处的运行工况和运行条件，并从ROM中查取相应的控制参数数据，经中央处理器（CPU）的计算机和必要的修正后，输出相应的控制信号，控制发动机运转。发动机电子控制系统的控制方式主要分为两种：开环控制、闭环控制。

开环控制：发动机工作时，ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，而控制的结果（如燃烧是否完全、怠速是否稳定、是否有爆震发生等）是否达到预期目标无法做出分析，控制的结果对控制过程没有影响，这种控制方式成为开环控制。

闭环控制：闭环控制实质上就是反馈控制，在开环的控制的基础上，控制系统根据实际检测到的开环控制结果的反馈信号来决定增减输出控制量的大小，而此时不再根据其他输入信号进行控制。闭环控制的特点是在控制器与被控对象之间，不仅存在着正向作用，而且存在着反馈作用，既系统的输出量对控制量有直接影响。

二、发动机传感器的结构及工作原理

1、空气流量传感器

结构：热丝式空气流量传感器主要由发热元件、温度补偿电阻、信号取样电阻和控制电路等组成。传感器壳体两端设置有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。传感器入口与空气滤清器一端的进气管连接，出口与流阀体一端的进气管连接。

工作原理：当发动机怠速或空气为热空气时，因为怠速时节气门全闭或接近全比闭，所以空气量很小；又因空气温度越高，空气密度越小，所以在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此，发热元件受到冷却的程度小，阻值减小幅度小，保持电桥平衡需要的加热电流小，故取样电阻上的信号电压低，ECU根据信号电压即可计算出空气量。

2、进气（歧管绝对）压力传感器

结构：进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。

工作原理：进气压力传感器检测的是节、气门后方的进气歧管的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至电子控制器（ECU），ECU依据此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。

3、节气门位置传感器

节气门位置传感器的作用是将节气门开度大小的状态变为电信号送入电子控制单元ECU。电子控制单元ECU根据节气门开度大小，荻得发动机工况信息(怠速、部分负荷、全负荷等)和节气门开启的快慢程度获得加速、减速信息。ECU以此作为判断发动机不同运行工况的依据，从而确定喷油器的喷油时间和点火提前角。

4、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器

结构：磁感应式传感器主要由信号转子、传感线圈、永久磁铁和导磁磁轭组成。

工作原理：当信号转子旋转时，磁路中的气隙就会周期性的发生变化，磁路的磁阻和穿过信号线圈磁头的磁通量随之发生周期性的变化。根据电磁感应原理，传感线圈中就会感应产生交变电动势。

5、冷却液温度传感器

结构：热敏电阻式温度传感器主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体等组成。

工作原理：当被测对象的温度升高时，传感器阻值减小，热敏电阻上的分压值降低；反之，当被测对象的温度降低时，热敏电阻上的分压值升高。ECU根据收到的信号电压值便可计算求得相应的温度值，从而进行实时控制。

6、进气温度传感器