汽車電控發動機系統故障診斷與維修技術分析

蔡水山，郭 勇

(濟南工程職業技術學院，濟南 250200)

0 引言

隨著社會的不斷發展，生活質量的不斷提高，人們對汽車的需求量在逐漸增加，我國汽車保有量也在穩步提升，汽車的研發質量也有了很大的提高。隨著各種類型及不同結構的新型汽車的發展，各種汽車的基本結構及工作系統也各不相同，這也給汽車維修與保養工作帶來了巨大的挑戰與難題。

發動機是汽車的核心部件之一，也是汽車故障發生率最高的零部件之一。汽車發動機發生故障時會對汽車的各項使用性能造成極大的損傷，如汽車忽然急停，且難以重新啟動，這不僅會直接導致后面的車輛無法及時避讓，還會直接造成非常嚴重的追尾事故，危及車主的人身安全。為了滿足電控發動機維修的需要，汽車維修企業及部門需要開發一些用于維修電控發動機的設備檢測，汽車故障檢測儀器，以及計算機系統的優化和重組等優化工具，科學合理地運用相關維修技術，以滿足電控發動機故障維修的需要，保證車輛的安全性和穩定性。

針對以上問題，本研究首先分析了電控發動機基本結構組成及工作原理，闡述目前電控發動機常見的故障類型及發生的原因，提出電控發動機故障的相關診斷技術及設備，研究結果為電控發動機的故障檢測與維修提供技術參考，對于加強汽車行駛安全性與可靠性具有重要意義。

1 汽車電控發動機系統主要組成結構

汽車電控發動機系統主要包括汽車電控燃油噴射系統、汽車電控點火裝置、汽車怠速控制系統、汽車排放控制系統、汽車進氣控制系統及汽車增壓控制系統等組成。

1.1 電控燃油噴射系統

電控燃油噴射系統是汽車發動機為取消化油器而采用的一種先進的燃油噴射裝置，該系統可以保證汽車發動機燃油燃燒得更充分，根據傳感器系統對汽車的噴油量進行控制與修正，保證汽車發動機在各種運行工況情況下可以保持正常行駛，提高汽車燃油噴射系統的效率，增加汽車的動力需求，降低油耗，減少汽車尾氣低污染排放的作用。汽車電控燃油噴射系統主要包括進氣裝置、傳感器、燃料供給系統和電子控制部件組成。汽車發動機的電控燃油噴射系統種類較多，品種差異較大，但是擁有同樣的控制原則與原理，均是以電控單元(ECU)為控制核心，以空氣流量及發動機怠速裝置為基礎，以噴油器及點火控制器為控制目標，保證汽車在不同運動工況下的平穩運行如圖1所示。

圖1 汽車電控燃油噴射系統結構示意圖

1.2 電控點火裝置

傳統的點火裝置是機械式點火，存在點火裝置精度低及故障率較高的問題，難以滿足現代駕駛員的駕駛要求，因此電控點火裝置應運而生。電控點火裝置主要是由電腦接收汽車的轉速及負載信號，進而控制點火時間，控制精度及可靠性更高，整體使用壽命延長。電控點火裝置可以保證汽車發動機在任何行駛狀態中保證最佳的點火提前角，保證混合氣充分燃燒，一方面可以提高燃油使用效率，節省燃油的同時保證汽車動力，另一方面可以減少由于燃料不充分燃燒汽車尾氣排放導致的生態環境污染。

1.3 怠速控制系統

怠速控制系統屬于汽車發動機的輔助裝置，主要是在發動機處于怠速狀態下，根據傳感器收集的汽車溫度信號、空調壓縮機工況及其他關鍵零部件的工作狀態進行控制，在電控怠速控制系統中，電控單元(ECU)首先根據汽車各個部件傳感器的輸入信號確定汽車運行的目標轉速，然后將汽車的目標轉速與發動機的實際轉速進行對比與分析，進而得到目標轉速與實際轉速的差值，最終確定達到汽車目標轉速所需的進氣控制量，保證汽車發動機處于一個平穩的怠速狀態。

1.4 排放控制系統

排放控制系統主要是指對汽車排放的污染氣體處理裝置，又稱為三元催化裝置，減輕汽車尾氣直接排放帶來的生態環境污染及大氣污染，對于保護生態氣候環境及人民健康生活具有重要意義。

1.5 進氣控制系統

進氣控制系統主要是隨著汽車發動機在不同工況環境下對發動機進氣系統進行控制，可以提高燃料的燃燒性能及工作效率。

1.6 增壓控制系統

增壓控制系統主要為羅茨風機或空氣壓縮機增壓，從而控制汽車發動機低速運行時的進氣壓力，優化汽車最大扭矩輸出特性，保證汽車的平穩運行。

2 汽車電控發動機系統常見的故障類型

電控發動機在運行過程中出現故障，會導致汽車在行駛過程中的安全性和穩定性受到嚴重威脅，給駕駛員及乘客帶來一定的安全隱患。為了提高汽車發動機的故障檢測與維修效率，需要引進一些先進的技術手段，優化和改進現有的檢測、維修程序，精準分析故障發生的原因與位置，并實施滿足實際要求的故障排除措施[2]。

2.1 元件老化故障

電路裝置及相關電子元件是汽車發動機的主體部分及重要元件，直接控制汽車的安全、平穩運行，對于保證汽車行駛的平穩性具有重要意義。當電路元件一條線路或一個部件出現問題時，就會影響整個電路系統的正常運行，引起汽車發動機故障。同時，在日常生活中對汽車使用時，開車亦或者是停車，汽車內部會產生一種壓力差，從而改變發動機中的電流。相關發動機元件若出現老化失效等問題，會造成其他零部件的損壞與失效等故障，另一方面，發動機在運行過程中會吸收一些灰塵顆粒，當灰塵積累到一定量時，會嚴重影響汽車發動機相關部件的物理性能，加速零部件的老化過程，造成元件的老化失效。

2.2 電控單元故障

電控發動機系統包括一個小型的計算機系統，計算機是一種比較復雜的設備，包含許多電子控制部件，控制整個汽車電控發動機系統的運行。任何部件的損壞或故障都會對整個電控發動機系統和車輛的運行產生極其不利的影響。同時，電子控制元件比其他元件更容易損壞，非常容易受到溫度、濕度等外部環境的影響，從而導致電子控制元件出現故障，如果發動機的任何部分出現故障，發動機會隨之出現運行不平穩等問題，進而降低汽車發動機的穩定性[3]。

2.3 線路故障

在汽車電控發動機系統中，電子控制元件通過各種電路串聯起來，進而形成一個完整的發動機電控系統。如果其中一個線路或電子元件發生故障就會導致整個電路系統運行故障，直接影響汽車的正常行駛及安全運行。

1)電路板線路松動。由于外界碰撞、損壞或安裝因素等導致汽車電路板線路松動，進而導致電路板信號傳遞發生問題，影響整個電控系統的正常運行。

2)電路板線路短路。造成電路板線路短路的故障原因較多，一方面是由于汽車發動機溫度、濕度不穩定等造成線路短路，造成汽車內部電控信號無法正常傳遞，嚴重時還會造成汽車運行故障，進而導致駕駛過程中出現嚴重的故障，甚至導致人員傷亡及財產損失。

3 汽車電控發動機故障的診斷與維修技術類型

3.1 人工診斷

人工診斷是需要一定的技術基礎給予重要的支撐，最基本的要求是務必要達到診斷的準確無誤，這就要求工作人員既需要有大量的工作經驗，更要有專業技術能力。例如，一輛汽車出現閃回故障，診斷人員在診斷過程中首先要做的就是確定閃回的原因，分析可燃氣體混合氣燃燒延遲的原因，可能是由于點火延遲、發動機溫度低、混合氣比例不合格造成的。如果排查后故障沒有消失，需要在此基礎上，深入分析故障原因，在較短時間內完成維修工作。因此，人工診斷可以快速確定故障原因，相對于其他診斷方法的優勢在于不需要高昂的設備投入，但是效率較低[5]。

3.2 儀器設備診斷

基于儀器的故障診斷工作是一種現代故障檢測方法，儀器診斷相對于人工診斷的優勢在于不需要拆車，根據檢測性能、缺陷曲線、波形和參數對汽車故障狀況的分析判斷。常見的汽車故障診斷設備主要包括以下幾種類型。

1)跳線。是電控系統診斷和維修必備的電線，跳線最顯著的特點是可以在用跳線連接不同位置的過程中使用。

2)數字萬用表。可以帶來極高的準確精度，且抗干擾能力極好，因此數字萬用表在該行業的使用中得到了廣泛的應用。

3)手動真空泵。在汽車故障診斷中提供診斷和維修工作所必需的真空環境解碼器，將車載電腦的數據輸出傳感連接器與配套的電纜連接起來，實現數據與控制單元ECU交換的儀表在故障排除過程中，可以完成極大的工作量，是汽車故障診斷的必備工具之一。

3.3 電子診斷技術

電子故障診斷技術基于電子測量技術、信號處理技術及計算機技術的發展逐漸形成的一門綜合性技術，電子故障診斷技術可以在設備運行過程中或基本不拆卸的情況下，監測汽車相關設備及零部件的運行狀況，對設備的運行狀況、故障類型及使用壽命進行相關預測，工作原理如圖2所示，可以降低故障發生概率，科學合理地指導故障維修內容與措施，降低修理費用，節約人力資源與設備投入，可以在最短的時間內對汽車進行檢測，提高了檢測效率，并且可以保護內部的精密零件，是未來汽車維修的主要發展方向。

圖2 電子診斷技術主要工作原理示意圖

4 結論

發動機作為汽車運行的大腦，是保證汽車在正常運行的前提下不可缺少的部件，伴隨時代不斷進步，智能電控在各個行業得到迅速發展，在此背景下，電控發動機應運而生并得到廣泛應用。但是，電控系統故障的診斷和維修工作難度大大增加，因此為了保證維修工作的順利進行，維修人員必須在實踐過程中不斷加強自我診斷和維修技能。本研究首先介紹了汽車發動機的主要結構及基本工作原理，結合故障原因分析，提出針對性的維修技術，是保障汽車行駛的安全性與可靠性的前提條件，對于推動我國汽車產業的穩步發展具有重要意義。