上海通用别克发动机的电控系统故障的诊断与维修

上海通用别克发动机电控系统故障
的诊断与检修
目录
摘要 (4)
绪论 (5)
第一章别克车系及发动及发展史发动机电控系统的组成及功用 (6)
1.1别克发动机的组成及工用 (7)
1.2发动机电控系统的发展史及组成 (8)
第二章别克汽车发动机的工作原理动力控制模块ECU和一些传感器，执行器简介 (8)
2.,1别克发动机的工作原理 (9)
2.2 动力控制模块ECU功用原理及简介 (12)
2.2.1动力控制模块ECU简介 (12)
2.2.2 传感器执行器简介 (14)
第三章别克发动机电控系统常见故障诊断与排除 (15)
3.1常用电脑检测仪（解码器）及其使用简介 (15)
3.2别克发动机电控系统常见故障与诊断方法初探 (17)
3.2.1传感器的检测 (17)
3.2.2主要执行元件的检测 (19)
3.2.3 ECU 电脑控制单元的检测 (20)
3.2.3 主要元件的检测对象及方法 (21)
第四章怎样做好发动机电控系统的日常维护 (22)
第五章结束语 (24)
参考文献 (25)
致谢 (26)
摘要
中文摘要：由于汽油能源正在日趋衰竭，环境保护日益迫切，人们对现代汽车发动机提出了更严格的要求，要具有满足法规要求的低排放，良好的经济性和足够的动力性，实现这个目标的核心技术就是发动机的电控系统，现代发动机电控系统可以实现以下控制功能，有供油控制、点火控制、进气控制、排放控制、警告控制、自诊断控制、失效保护控制、应急备用控制等，通过对发动机电控系统的组成和原理的分析总结来更好的处理一些常见故障，最终掌握一些日常维护方法。

【关键词】：发动机电控系统的构造和基本功能：电控单元、传感器
The summary
English summary: Failure due to gas energy is increasing, environmental protection increasingly urgent, it is the modern automobile engine made more stringent requirements, to meet the regulatory requirements with low emissions, good economy and sufficient power, the core technology to achieve this goal is the engine's electronic control system, modern engine control system can achieve the following control functions, with supply control, ignition control, air control, emission control, warning, control, self diagnostic control, fail-safe control, emergency backup control, through the electronic engine control system components and principles of analysis summary to better deal with some common faults
【Key words 】：electronic engine control system structure and basic functions: Electronic control units, sensors, actuators.
绪论
在当今社会，随着国际经济贸易的发展，以及社会经济的大进步，人们在满足物质的追求，对社会物质的追求也越来越多，特备是在这种节奏的社会环境中，更容易引起人们对高科物质的追求。

在这些高科技物质当中，对车的追求首当其冲。

在满足对车的需求的同时还要及时的了解如何更好的保养这种高科技产品，使其使用价值更长久。

因此，了解汽车发动机电控系统检测与维修就显得尤为重要了，它能让我们及时的了解汽车发动机电控系统中常见的故障以及简单的维修方法。

第一章发动机电控系统的发展史、组成及功用
1.1别克发动机的组成及功用
总的来说，目前发动机由两大机构（曲柄连杆机构、配气机构）、五大系统（燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系、起动系）组成
1、曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

2、配气机构
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

进、排气门的开闭由凸轮轴控制。

凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。

进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构
3、燃料供给系
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去；
4、润滑系
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

5、冷却系
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。

6、点火系
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。

火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。

当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

7、起动系
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，
推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。

1.2 发动机电控系统的发展史
发动机的工作形式确定后，就是发动机技术的完善了，随着时间的推移，好多发动机的经典设计都已经不能满足人们的需求了，就这样化油器式发动机应运而生了，它是由美国人杜里埃发明。

随着技术的演进，化油器功能愈加完备，直到上个世纪中后期，化油器已经分为五部分：主供油系统、起动系统、怠速系统、大负荷加浓系统（省油器）和加速系统。

五部分的作用在于：根据发动机在不同情况下的需要，将汽油气化，并与空气按一定比例混合成可燃混合气，及时适量进入气缸。

在1967年，为了适应发动机的动力性能，装有电控系统的发动机诞生了，电喷系统的行车电脑会随时侦测引擎温度、进气流量、转速变化、震动状况，并依照实际需求调整供油量与点火时间，因此在动力输出、燃油经济与排污表现上可以取得相当不错的平衡。

同时为了增加发动机进气量，提高燃油效率，发动机从早期的单点喷射，演化至多点喷射，气门数量从两个增加至五个。

就这样慢慢的演变成了今天的发动机电控系统，它不仅能够达到发动机的动力性能，更节省了很多的燃油，满足了汽车的燃油经济性。

第二章别克汽车发动机的工作原理，动力控制模块
ECU和一些传感器，执行器简介
2.1 别克发动机的工作原理
曲轴旋转两圈，活塞上下各两次，完成一个工作循环的发动机称四冲程发动机。

四冲程发动机的气缸体上，设有进、排气门，由曲轴旋转来驱动凸轮准时地打开和关闭，使可燃混合气及时进入气缸，并使燃烧后的废气及时排出气缸。

1、进气过程
曲轴旋转，活塞从上止点向下止点移动，此时进气门已打开。

由于活塞的下行，活塞上方容积增大，产生真空吸力，燃油和空气经化油器雾化混合成可燃混合气，经进气门被吸
入气缸。

活塞到下止点后，进气门关闭，进气行程结束。

2、压缩行程
进气行程终了时，进排气门均关闭。

活塞从下止点向上止点移动，使进入气缸的可燃混合气被压缩，活塞将到上止点时，混合气的压力可达1470kPa以上，温度可达250℃-300℃，为混合气体的燃烧作功创造了良好的条件。

这一行程在活塞到上止点时结束。

在压缩行程中会牵涉到压缩比，它和汽车发动机的性能有很大的关系，压缩比是发动机中一个非常重要的概念，压缩比表示了气体的压缩程度，它是气体压缩前的容积与气体压缩后的容积之比，即气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。

通常汽油机的压缩比为6—10，柴油机的压缩比较高，一般为16—22.
我们都知道汽油发动机在运转时，吸进来的通常是汽油与空气混
合而成的混合气，在压缩过程中活塞上行，除了挤压混合气使之体积缩小之外，同时也发生了涡流和紊流两种现象。

当密闭容器中的气体受到压缩时，压力是随着温度的升高而升高。

若发动机的压缩比较高，压缩时所产生的气缸压力与温度相对地提高，混合气中的汽油分子能汽化得更完全，颗粒能更细密，再加上刚才所说的涡流和紊流效果和高压缩比所得到的密封效果，使得在下一刻运动中，当火花塞跳出火花时就能使得这混合气在瞬间内完成燃烧的动作，释放出最大的爆发能量，来成为发动机的动力输出。

反之，燃烧的时间延长，能量会耗费并增加发动机的温度而并非参与发动机动力的输出，所以我们就可以知道，高压缩比的发动机就意味着可具有较大的动力输出。

但是过高的压缩比对发动机气缸的要求会更高同时也会引起爆燃等情况，因此，压缩比是必须控制在一定范围的。

3、作功行程
当压缩行程活塞接近上止点时，火花塞电极间产生电火花，将被压缩的可燃混合气点燃，燃烧的气体迅速膨胀，使气缸内的瞬时压力达2940kPa-4410kPa，温度达1800℃-2000℃，在高压气体的作用下，活塞被迫从上止点向下止点运动，通过连杆，将高压气体的推力传给曲轴使之旋转作功，实现热能转变为机械能。

点火系统中点火时刻是否准确会影响到发动机的动力性以及混合气的燃烧情况，所以要准确的控制点火时刻。

在电子控制点火系统中，电控单元对点火提前角的控制分为，发动机起动时点火提前角的
控制和起动后点火提前角的控制。

（1）发动机起动时点火提前角的控制
发动机起动时，电控单元不进行最佳点火提前角调整控制，而是根据发动机转速信号Ne和起动开关信号STA，以固定不变的点火提前角点火。

当发动机转速超过一定值时（大于500r/min），则自动转入电控单元控制的最佳点火提前角计算及控制程序。

（2）起动后点火提前角的控制
发动机起动后，电控单元对最佳点火提前角的计算和控制一般按照如下步骤进行：首先根据G信号与Ne信号确定初始点火提前角，然后根据发动机转速和负荷确定基本点火提前角，最后根据有关传感器的信号确定修正点火提前角，这三项点火提前角的代数和即为实际的最佳点火提前角。

最佳点火提前角＝初始点火提前角＋基本点火提前角+修正点火提前角（或点火延迟角）
为了减少有害尾气的排放，必须要求燃油混合是达到一个完全燃烧的比例，目前，别克汽车用的都是电控燃油喷射系统，电控喷射系统是以直接与间接测出的空气量信号为基础,计算出发动机燃烧必需的汽油量,通过喷油阀的开启给发动机提供适量的燃料,控制精通的空燃比。

电控燃油喷射系统的种类有很多，但它们都具有相同的控制原则：即以电控单元为核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分。

燃油喷射系统不仅满足了动力性，更满足
了社会的需要（有害尾气大大的降低了）
4、排气行程
在作功行程末，活塞被推到接近下止点时，排气门打开，活塞由下止点向上止点运动，气缸内燃烧后的废气在活塞的推动下，经排气门排出气缸，活塞到上止点后，排气门关闭，这一行程结束。

排气行程结束时，一个工作循环完成。

只要曲轴连续转动，进气、压缩、作功、排气就能周而复始地循环进行。

2.2动力控制模块ECU和一些传感器，执行器简介
别克发动机的控制系统主要是有微处理器参与控制的系统，其中传感器的作用是检测发动机运行的各种工作参数，并送给控制模块ECU，ECU分析传感器信号，产生输出控制信号，传给执行器，其工作流程原理图如下：
在电控系统中，传感器数量越多，检测越准确，执行器越多，控制系统的功能就越强大，ECU越完善，控制速度越快，控制精度越高，它们正常工作，发动机才能正常运转。

2.2.1动力控制模块ECU简介
ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。

它是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。

电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。

从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。

它和普通的单片机一样由微处理器（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成，它具备自诊断功能，汽车正常运行时，电子控制单元ECU输入、输出信号的电压值都有一定的变化范围，当某一信号的电压值超出了这一范围，并且这一现象在一段时间不消失，ECU便判断为这一部分信号电路有故障。

ECU把这一故障以代码的形式存入内部随机存储器，同时点亮仪表板上的故障指示灯，提醒驾驶员。

维修人员则可利用读出的故障码，很容易知道故障所在。

ECU的电压工作范围一般在6.5-16V（内部关键处有稳压装置）、工作电流在0.015-0.1A、工作温度在零下40-80度。

能承受1000Hz 以下的振动，因此ECU损坏的概率非常小，在ECU中CPU是核心部分，它具有运算与控制的功能，发动机在运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作。

它还实行对存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）和其它外部电路的控制；存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础，这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。

把比较和计算的结果控制发动机的点
火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。

它还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转，使汽车能开到修理厂。

2.2.2传感器，执行器
传感器主要是采集信号，把信号发给行车电脑ECU，并让ECU控制执行器。

发动机电控系统的传感器主要有以下几个，
a 进气流量传感器：其作用是检测进气流量，是控制喷油和点火的主信号，安装在滤清器和节气门之间的进气管道上。

b曲轴位置传感器：其作用是检测发动机转速和活塞运行位置，也是控制喷油和点火的主控信号，安装在曲轴、凸轮轴、分电器轴上.
c 凸轮轴位置传感器：其作用是检测凸轮轴位置，和曲轴位置传感器一起判定活塞运行位置，安装在凸轮轴和分电器轴上
d 节气门位置传感器：其作用是检测节气门的位置以及节气门的变化快慢，安装在节气门拉线对面。

e 冷却液温度传感器：其作用是检测冷却液温度，安装在缸体、缸盖的水套上火出水口处。

f 进气温度传感器：其作用是检测进气温度，安装在进气官道上，可以安装在节气门前后，也可以独立安装，又可以和及其流量传感器火进气压力传感器组合并安装
g 氧传感器：其作用是检测排气中氧含量，判定空燃比，进行空
燃比的闭环控制，安装在排气管上
h 爆燃传感器：用于检测缸体爆燃强度，安装在缸体中部。

电控体统里执行器主要有油泵、喷油器控制点火执行器、控制进气的执行器，控制排气的执行器等。

第三章别克发动机电控系统常见故障诊断与排除别克发动机电控系统的常见的故障有主要是有以下几个系统出毛病引起的，发动机电控燃油系统、发动机电控点火系统、发动机电控进气系统、发动机电控排放系统等，其中在检修中我们需要常用的就是解码器。

3.1 常用电脑检测仪（解码器）及其使用简介
与人工的方法相比，采用电脑故障诊断仪使得电喷车的修理相当先进和轻松，维修人员只要把诊断仪的插头插在汽车的诊断座上，接下去要做的就是根据诊断仪的提示按按键，就可以了解汽车的“病因”。

如今大凡有实力的进口车维修厂家都配有电脑故障诊断仪。

目前在我国汽修市场上的电脑故障诊断仪主要有以下几种：美国的OTC测试仪，瑞典的多功能汽车电脑检测仪（Multi-Tester plus），台湾的红盒子Scanner，国产品牌如元征电眼睛、修车王、金德PC98等。

汽车厂家配套的专用检测仪，如德国奔驰、大众的专用检测仪相对而言，进口品牌故障定位精确，但价位稍高，而且大多英文显示，需要汽车电器维修人员有一定的英文基础：国产的电脑故障诊断仪功能与进口品牌相似，其优点是价格稍低，中文显示，而且适
用车型较广，如电眼睛对亚、欧、美车型普遍可测。

有些人认为，电脑故障诊断仪的功能就是读取故障码和清除故障码，实际上，其功能要比这强大的多。

下面列出电脑故障诊断仪的一些主要功能：
a）测试故障码。

操作按键，检测仪就会提示故障码及其含义，维修人员无须跳线，也不必费力查阅故障码的含义；
b）清除故障码。

操作按键就可实现消码。

c）读发动机动态数据流。

通过仪器可读出发动机转速、发动机冷却液温度、节气门开度等的随时的动态变化。

d）英汉词典。

如今许多进口车的资料是以英文提供的，这对维修人员的英文水平提出了要求。

电脑诊断仪里的英汉词典可以查阅到大多数的汽车专业词汇。

这样，即使英文水平不高的维修人员也能看懂简单的英文。

e）元件测试，该功能使得维修人员利用仪器来操纵电控系统的执行元件。

如控制喷油嘴的油、控制怠速电磁阀的动作等。

该项功能依赖车型的微电脑，即只有微电脑支持这种功能，诊断仪才能这样操作。

f）示波功能。

目前的解码器大多数是以单独的仪器形式，但有的是在电脑的基础上用软件来实现，譬如金德PC98就是用586微机，通过软件与汽车上的电脑通信来完成解码和通信。

这种方式有一定的优越性，其一、软件方式扩充升级灵活、成本低，易于适应我国型式多样和车型不断变化的需要，当然究竟升级如何，还要看厂家的开发和售后服务情况。

其二、软件方式比较容易实现功能上的扩充，
例如，电脑+A/D板+相应的软件就可完成示波器的功能，而示波功能在电控汽车的诊断中是很有用的。

如今的电控汽车大量使用传感器，其信号以波形（动）的形式，象氧传感器电压信号就是在0.lV-lV左右波动；还有一些执行信号，象喷油脉冲，点火脉冲也是波形（脉冲）形式。

其不足之处是使用上不如手持式的方便和灵活。

总之，使用电脑检测仪，维修人员可以快速、方便、准确地定位故障，从而顺利地排除故障。

但是仪器的功能再强大，利用的如何还是要靠维修人员的能动性。

有些维修人员在碰到读出很多故障码、故障灯亮却无故障码、有故障却没有产生相应故障码、有故障码却查不出相应故障时，往往会感到困惑和无从下手，进而开始抱怨仪器质量或性能有问题。

实际上，维修人员只有在对电控的原理、自诊断系统的原理、解码器的原理有透彻的理解后，才能有效地使用仪器
3、2别克发动机电控系统常见故障与诊断方法初探
别克发动机电控系统的主要故障的检测与维修还是主要从其组成着手，主要是针对电控单元ECU、传感器、和执行器的检修。

3.2.1传感器的检测
按信号的产生方式，一般可分为信号改变传感器和信号产生传感器。

1. 信号改变传感器的检测：根据其导线的数目可分为单导线型、双导线型和三导线型：
（ 1 ）单导线型传感器的检测：①断开传感器导线连接器，打开点火开关，测量导线与搭铁之间的电压是否为参考电压。

如果测
量结果不正确，则应检查导线和ECU 。

②测量传感器搭铁端子与搭铁之间的电阻值是否为零。

③接好传感器导线连接器，启动发动机，测量传感器信号端子电压是否随发动机工况的变化而变化。

（ 2 ）双导线型传感器的检测：一根为信号线，另一根为搭铁线。

其检测步骤为：①关闭点火开关，断开传感器导线连接器，用万用表欧姆挡测量连接器上各接线与搭铁之间的电阻，找出搭铁线。

②打开点火开关，用万用表电压挡测量另一根导线与搭铁之间的电压是否为参考电压。

若不正常，则检查导线和ECU 。

③接好传感器导线连接器，启动发动机，测量传感器信号端子的电压是否随发动机工况的变化而变化。

（ 3 ）三导线型传感器的检测：一根为ECU 的电源线，一根为信号线，另一根为搭铁线。

其检测步骤为：①点火开关旋到“ OFF ”位置，断开传感器导线连接器，用万用表欧姆挡测量连接器上各接线与搭铁之间的电阻，确定搭铁线。

②点火开关置于“ ON ”位，用万用表电压挡测量其他两根导线与搭铁之间的电压，电压为参考电压的为电源线，剩下的一根导线即为信号线。

③接好传感器导线连接器，启动发动机，测量传感器信号端子和搭铁端子间的电压是否随发动机工况的变化而变化。

2. 信号产生传感器的检测：此类传感器根据其导线的数目可分为单导线型、双导线型：
（ 1 ）单导线型传感器的检测。

传感器直接搭铁，其导线为信号线。

其检测步骤为：①断开传感器导线连接器，测量导线与ECU
之间的连接线路是否正常。

②检测传感器端子与搭铁之间是否短路。

③启动发动机，测量传感器端子电压是否随发动机工况的变化而变化。

（ 2 ）双导线型传感器的检测：一根为信号线，另一根为搭铁线。

其检测步骤为：①断开传感器导线连接器，用万用表欧姆挡测量连接器上各接线与搭铁之间的电阻，找出搭铁线。

②用万用表电压挡测量另一根导线与ECU 之间的连接是否正常。

③启动发动机，测量传感器两端子间的电压是否随发动机工况的变化而变化。

3.2.2主要执行元件的检测
1. 电动汽油泵：（ 1 ）电动汽油泵的控制：装有电控燃油喷射（EFI ）系统的汽车，只有发动机运转时，油泵才开始工作。

即使点火开关接通，只要发动机没有转动，油泵就不工作。

一般都是当发动机点火开关置于“ ON ”位时，油泵运转 2 秒后停止，发动机启动后油泵才继续工作。

（ 2 ）电动汽油泵的检测：①拆下油泵。

②用欧姆表测量油泵线圈的电阻。

在20 ℃时，标准电阻值为0.2~3.0 Ω。

如超出标准电阻值范围，则应更换油泵。

③将蓄电池正极与油泵正极相连，负极与油泵负极相连，检测油泵的运转情况。

注意：必须在10 秒内完成，以免油泵线圈烧毁。

2. 喷油器：（ 1 ）喷油器驱动方法：喷油器驱动方法有两种：电压控制方法和电流控制方法，电压控制方法的驱动电路适用于低阻值喷油器和高阻值喷油器，电流控制方法的驱动电路只适于低阻值喷油器。

（ 2 ）喷油器及其控制电路的检测：①喷油器检测。

主要进。