汽车电控发动机系统故障诊断与维修技术分析

蔡水山，郭 勇

(济南工程职业技术学院，济南 250200)

0 引言

随着社会的不断发展，生活质量的不断提高，人们对汽车的需求量在逐渐增加，我国汽车保有量也在稳步提升，汽车的研发质量也有了很大的提高。随着各种类型及不同结构的新型汽车的发展，各种汽车的基本结构及工作系统也各不相同，这也给汽车维修与保养工作带来了巨大的挑战与难题。

发动机是汽车的核心部件之一，也是汽车故障发生率最高的零部件之一。汽车发动机发生故障时会对汽车的各项使用性能造成极大的损伤，如汽车忽然急停，且难以重新启动，这不仅会直接导致后面的车辆无法及时避让，还会直接造成非常严重的追尾事故，危及车主的人身安全。为了满足电控发动机维修的需要，汽车维修企业及部门需要开发一些用于维修电控发动机的设备检测，汽车故障检测仪器，以及计算机系统的优化和重组等优化工具，科学合理地运用相关维修技术，以满足电控发动机故障维修的需要，保证车辆的安全性和稳定性。

针对以上问题，本研究首先分析了电控发动机基本结构组成及工作原理，阐述目前电控发动机常见的故障类型及发生的原因，提出电控发动机故障的相关诊断技术及设备，研究结果为电控发动机的故障检测与维修提供技术参考，对于加强汽车行驶安全性与可靠性具有重要意义。

1 汽车电控发动机系统主要组成结构

汽车电控发动机系统主要包括汽车电控燃油喷射系统、汽车电控点火装置、汽车怠速控制系统、汽车排放控制系统、汽车进气控制系统及汽车增压控制系统等组成。

1.1 电控燃油喷射系统

电控燃油喷射系统是汽车发动机为取消化油器而采用的一种先进的燃油喷射装置，该系统可以保证汽车发动机燃油燃烧得更充分，根据传感器系统对汽车的喷油量进行控制与修正，保证汽车发动机在各种运行工况情况下可以保持正常行驶，提高汽车燃油喷射系统的效率，增加汽车的动力需求，降低油耗，减少汽车尾气低污染排放的作用。汽车电控燃油喷射系统主要包括进气装置、传感器、燃料供给系统和电子控制部件组成。汽车发动机的电控燃油喷射系统种类较多，品种差异较大，但是拥有同样的控制原则与原理，均是以电控单元(ECU)为控制核心，以空气流量及发动机怠速装置为基础，以喷油器及点火控制器为控制目标，保证汽车在不同运动工况下的平稳运行如图1所示。

图1 汽车电控燃油喷射系统结构示意图

1.2 电控点火装置

传统的点火装置是机械式点火，存在点火装置精度低及故障率较高的问题，难以满足现代驾驶员的驾驶要求，因此电控点火装置应运而生。电控点火装置主要是由电脑接收汽车的转速及负载信号，进而控制点火时间，控制精度及可靠性更高，整体使用寿命延长。电控点火装置可以保证汽车发动机在任何行驶状态中保证最佳的点火提前角，保证混合气充分燃烧，一方面可以提高燃油使用效率，节省燃油的同时保证汽车动力，另一方面可以减少由于燃料不充分燃烧汽车尾气排放导致的生态环境污染。

1.3 怠速控制系统

怠速控制系统属于汽车发动机的辅助装置，主要是在发动机处于怠速状态下，根据传感器收集的汽车温度信号、空调压缩机工况及其他关键零部件的工作状态进行控制，在电控怠速控制系统中，电控单元(ECU)首先根据汽车各个部件传感器的输入信号确定汽车运行的目标转速，然后将汽车的目标转速与发动机的实际转速进行对比与分析，进而得到目标转速与实际转速的差值，最终确定达到汽车目标转速所需的进气控制量，保证汽车发动机处于一个平稳的怠速状态。

1.4 排放控制系统

排放控制系统主要是指对汽车排放的污染气体处理装置，又称为三元催化装置，减轻汽车尾气直接排放带来的生态环境污染及大气污染，对于保护生态气候环境及人民健康生活具有重要意义。

1.5 进气控制系统

进气控制系统主要是随着汽车发动机在不同工况环境下对发动机进气系统进行控制，可以提高燃料的燃烧性能及工作效率。

1.6 增压控制系统

增压控制系统主要为罗茨风机或空气压缩机增压，从而控制汽车发动机低速运行时的进气压力，优化汽车最大扭矩输出特性，保证汽车的平稳运行。

2 汽车电控发动机系统常见的故障类型

电控发动机在运行过程中出现故障，会导致汽车在行驶过程中的安全性和稳定性受到严重威胁，给驾驶员及乘客带来一定的安全隐患。为了提高汽车发动机的故障检测与维修效率，需要引进一些先进的技术手段，优化和改进现有的检测、维修程序，精准分析故障发生的原因与位置，并实施满足实际要求的故障排除措施[2]。

2.1 元件老化故障

电路装置及相关电子元件是汽车发动机的主体部分及重要元件，直接控制汽车的安全、平稳运行，对于保证汽车行驶的平稳性具有重要意义。当电路元件一条线路或一个部件出现问题时，就会影响整个电路系统的正常运行，引起汽车发动机故障。同时，在日常生活中对汽车使用时，开车亦或者是停车，汽车内部会产生一种压力差，从而改变发动机中的电流。相关发动机元件若出现老化失效等问题，会造成其他零部件的损坏与失效等故障，另一方面，发动机在运行过程中会吸收一些灰尘颗粒，当灰尘积累到一定量时，会严重影响汽车发动机相关部件的物理性能，加速零部件的老化过程，造成元件的老化失效。

2.2 电控单元故障

电控发动机系统包括一个小型的计算机系统，计算机是一种比较复杂的设备，包含许多电子控制部件，控制整个汽车电控发动机系统的运行。任何部件的损坏或故障都会对整个电控发动机系统和车辆的运行产生极其不利的影响。同时，电子控制元件比其他元件更容易损坏，非常容易受到温度、湿度等外部环境的影响，从而导致电子控制元件出现故障，如果发动机的任何部分出现故障，发动机会随之出现运行不平稳等问题，进而降低汽车发动机的稳定性[3]。

2.3 线路故障

在汽车电控发动机系统中，电子控制元件通过各种电路串联起来，进而形成一个完整的发动机电控系统。如果其中一个线路或电子元件发生故障就会导致整个电路系统运行故障，直接影响汽车的正常行驶及安全运行。

1)电路板线路松动。由于外界碰撞、损坏或安装因素等导致汽车电路板线路松动，进而导致电路板信号传递发生问题，影响整个电控系统的正常运行。

2)电路板线路短路。造成电路板线路短路的故障原因较多，一方面是由于汽车发动机温度、湿度不稳定等造成线路短路，造成汽车内部电控信号无法正常传递，严重时还会造成汽车运行故障，进而导致驾驶过程中出现严重的故障，甚至导致人员伤亡及财产损失。

3 汽车电控发动机故障的诊断与维修技术类型

3.1 人工诊断

人工诊断是需要一定的技术基础给予重要的支撑，最基本的要求是务必要达到诊断的准确无误，这就要求工作人员既需要有大量的工作经验，更要有专业技术能力。例如，一辆汽车出现闪回故障，诊断人员在诊断过程中首先要做的就是确定闪回的原因，分析可燃气体混合气燃烧延迟的原因，可能是由于点火延迟、发动机温度低、混合气比例不合格造成的。如果排查后故障没有消失，需要在此基础上，深入分析故障原因，在较短时间内完成维修工作。因此，人工诊断可以快速确定故障原因，相对于其他诊断方法的优势在于不需要高昂的设备投入，但是效率较低[5]。

3.2 仪器设备诊断

基于仪器的故障诊断工作是一种现代故障检测方法，仪器诊断相对于人工诊断的优势在于不需要拆车，根据检测性能、缺陷曲线、波形和参数对汽车故障状况的分析判断。常见的汽车故障诊断设备主要包括以下几种类型。

1)跳线。是电控系统诊断和维修必备的电线，跳线最显著的特点是可以在用跳线连接不同位置的过程中使用。

2)数字万用表。可以带来极高的准确精度，且抗干扰能力极好，因此数字万用表在该行业的使用中得到了广泛的应用。

3)手动真空泵。在汽车故障诊断中提供诊断和维修工作所必需的真空环境解码器，将车载电脑的数据输出传感连接器与配套的电缆连接起来，实现数据与控制单元ECU交换的仪表在故障排除过程中，可以完成极大的工作量，是汽车故障诊断的必备工具之一。

3.3 电子诊断技术

电子故障诊断技术基于电子测量技术、信号处理技术及计算机技术的发展逐渐形成的一门综合性技术，电子故障诊断技术可以在设备运行过程中或基本不拆卸的情况下，监测汽车相关设备及零部件的运行状况，对设备的运行状况、故障类型及使用寿命进行相关预测，工作原理如图2所示，可以降低故障发生概率，科学合理地指导故障维修内容与措施，降低修理费用，节约人力资源与设备投入，可以在最短的时间内对汽车进行检测，提高了检测效率，并且可以保护内部的精密零件，是未来汽车维修的主要发展方向。

图2 电子诊断技术主要工作原理示意图

4 结论

发动机作为汽车运行的大脑，是保证汽车在正常运行的前提下不可缺少的部件，伴随时代不断进步，智能电控在各个行业得到迅速发展，在此背景下，电控发动机应运而生并得到广泛应用。但是，电控系统故障的诊断和维修工作难度大大增加，因此为了保证维修工作的顺利进行，维修人员必须在实践过程中不断加强自我诊断和维修技能。本研究首先介绍了汽车发动机的主要结构及基本工作原理，结合故障原因分析，提出针对性的维修技术，是保障汽车行驶的安全性与可靠性的前提条件，对于推动我国汽车产业的稳步发展具有重要意义。