關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的研究

1、    關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的研究    喻燕華 劉子陽 樊立軍【摘 要】在電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛普及使用下，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中主要采用的就是電控系統(tǒng)技術(shù)，即通過使用電子計(jì)算機(jī)以及傳感器等裝置，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組及其工作情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)識(shí)別和實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而有效提升汽車性能。在這一背景下，本文將以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)作為主要研究對(duì)象，在對(duì)其系統(tǒng)組成和功能進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述的基礎(chǔ)之上，分別從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和故障檢測(cè)兩方面進(jìn)行探究?！娟P(guān)鍵詞】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；電控系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；故障檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用一方面能夠有效幫助優(yōu)化汽車性能，另一方面自動(dòng)化的電控系統(tǒng)能

2、夠在很大程度上降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組的維修成本，為汽修人員的維修檢查工作提供便利，并實(shí)現(xiàn)維修效率的有效提升。因此研究汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，了解其容易出現(xiàn)的故障和故障檢測(cè)方法，對(duì)于進(jìn)一步優(yōu)化汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)，充分發(fā)揮其應(yīng)有成效具有積極的幫助作用。一、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的簡(jiǎn)要概述（一）系統(tǒng)組成采用了電控系統(tǒng)技術(shù)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組，主要構(gòu)成元素包括電控點(diǎn)火正時(shí)系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)等在內(nèi)的眾多系統(tǒng)。而整個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)則主要是由傳感器以及執(zhí)行元件和電子控制單元共同組成。其中傳感器負(fù)責(zé)感知各項(xiàng)信息，如發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況信息、汽車運(yùn)行信息等，隨后將此類信息直接傳輸至電子控制單元處1。當(dāng)電子控制

3、單元接受到傳感器發(fā)送的感知信息之后，將對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理并直接向執(zhí)行元件發(fā)送相應(yīng)的執(zhí)行命令，由各執(zhí)行元件接受并執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（二）系統(tǒng)功能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)最為重要的功能在于，通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息、故障信息進(jìn)行搜集和分析存儲(chǔ)，從而為維修人員提供詳細(xì)、精準(zhǔn)的參考信息。譬如說在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中，點(diǎn)火控制系統(tǒng)則主要是利用微機(jī)型計(jì)算機(jī)，通過依照曲軸和凸輪軸位置處的傳感器，對(duì)點(diǎn)火時(shí)刻基準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一明確，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況確定出最佳的點(diǎn)火時(shí)刻。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中的自診斷控制系統(tǒng)則是通過直接對(duì)異常傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并在電子控制單元中存儲(chǔ)故障碼、啟

4、動(dòng)故障燈，檢修人員通過使用專門的解碼器即可準(zhǔn)確讀取故障碼并在此基礎(chǔ)之上完成相關(guān)檢修工作。在燃油控制系統(tǒng)當(dāng)中，通過立足于汽車的實(shí)際運(yùn)行情況，通過對(duì)噴油器的通電時(shí)間等進(jìn)行有效控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油時(shí)刻以及噴油量的實(shí)時(shí)控制，其中打開進(jìn)氣門前70°為開啟噴油器的時(shí)刻。而利用汽油泵繼電器，發(fā)動(dòng)機(jī)電子計(jì)算機(jī)能夠?qū)ζ捅眠M(jìn)行有效控制，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)汽油泵的工作狀態(tài)相一致。二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析（一）硬件設(shè)計(jì)為了能夠有效實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障信息接收、查詢以及清除等功能，本文所設(shè)計(jì)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，包括中央處理單元、通訊接口以及顯示模塊和存儲(chǔ)器。其中作為電控系統(tǒng)最為核心的部

5、分，中央處理單元將負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。在通訊方面本文則選擇運(yùn)用了同時(shí)支持dde、opc通訊的rslinx軟件，通過在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中運(yùn)用該軟件，用戶可以任選一種計(jì)算機(jī)與電控系統(tǒng)的通訊模塊，完成電子控制單元與其他相關(guān)設(shè)備的有效通訊。在啟動(dòng)軟件后進(jìn)行通訊參數(shù)的設(shè)置，并直接建立起連接關(guān)系。隨后將電控單元中的eds文件添加至網(wǎng)絡(luò)管理軟件當(dāng)中，在線搜索和上載電控單元參數(shù)2。進(jìn)而有效在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享和傳輸，完成電控單元的各項(xiàng)功能。而為了能夠?qū)崿F(xiàn)用戶和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，在設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)的過程中，本文還增加了液晶顯示模塊設(shè)計(jì)。即通過利用專業(yè)的液晶顯示屏

6、技術(shù)，將傳感器獲取的有關(guān)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)以及汽車運(yùn)行實(shí)時(shí)情況的信息數(shù)據(jù)等直接顯示在液晶屏上，搭配與之相對(duì)應(yīng)的可編程功能按鍵矩陣，使得用戶可以直接在液晶顯示屏當(dāng)中清晰獲取相關(guān)信息參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行觸控操作。此外，在電控系統(tǒng)當(dāng)中還將設(shè)計(jì)使用rom和ram程序存儲(chǔ)器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于對(duì)電控系統(tǒng)獲取的各信號(hào)信息和代碼等進(jìn)行存儲(chǔ)。（二）軟件設(shè)計(jì)本文在設(shè)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中采用了模塊化的思維方式，通過將電控系統(tǒng)需要完成的任務(wù)進(jìn)行劃分，并利用與之相對(duì)應(yīng)的各個(gè)子程序依次完成任務(wù)功能。在主程序?qū)Σ煌映绦虻墓δ軐?shí)現(xiàn)情況進(jìn)行檢測(cè)之后，用戶通過結(jié)合實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的修改擴(kuò)充即可完成后續(xù)功能任務(wù)。在主程序中

7、，首先需要對(duì)寄存器進(jìn)行初始化，此時(shí)系統(tǒng)將會(huì)系統(tǒng)顯示版本信息，并在延時(shí)3ms之后顯示硬件自檢的提示畫面，進(jìn)入到硬件自檢環(huán)節(jié)。如果在自檢過程中發(fā)現(xiàn)有故障問題存在，則系統(tǒng)將自動(dòng)顯示故障信息并提醒相關(guān)人員盡快對(duì)故障位置進(jìn)行維修處理。如果沒有發(fā)現(xiàn)故障問題，則電控系統(tǒng)將在延時(shí)3ms之后自動(dòng)顯示功能選擇提示畫面，此時(shí)用戶點(diǎn)擊查詢等待案件，即可通過移動(dòng)滾動(dòng)條實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的上下移動(dòng)3。在查詢故障信息的過程中，如果系統(tǒng)曾經(jīng)接受過故障信息和故障代碼，則用戶在點(diǎn)擊查詢按鍵之后，電控系統(tǒng)將自動(dòng)顯示其查詢的故障信息，此時(shí)用戶通過移動(dòng)滾動(dòng)條則可以實(shí)現(xiàn)查詢信息的上下翻頁。而如果用戶點(diǎn)擊返回按鍵，即可從當(dāng)前故障信息查詢頁面中退

8、出。如果用戶先要將故障信息清除，則只需要在電控系統(tǒng)當(dāng)中利用rslinx軟件，將相應(yīng)的指令碼發(fā)送至系統(tǒng)當(dāng)中，當(dāng)接收到相應(yīng)信息指令之后，電控系統(tǒng)中的執(zhí)行元件將自動(dòng)執(zhí)行故障信息清除指令，并在清除結(jié)束后自動(dòng)返回至主頁面中。（三）外觀設(shè)計(jì)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的外觀設(shè)計(jì)上，本文選擇使用+5v和±12v電源作為計(jì)算機(jī)電源，并且出于節(jié)約電能和控制成本等角度的考量，在電源供電選擇上則采用太陽能蓄電池，以有效踐行節(jié)能減排的目標(biāo)。此外，在面模設(shè)計(jì)上，本文選擇直接使用現(xiàn)有儀器殼體，并通過結(jié)合殼體本身的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)安排包括電路板、液晶顯示屏等在內(nèi)的相關(guān)設(shè)備，并確保設(shè)備排列整齊，使其具有良好的整體外觀。三、汽

9、車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的常見故障通過對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其確實(shí)能夠在一定程度上對(duì)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示，對(duì)汽車故障率實(shí)現(xiàn)了有效控制。但隨著應(yīng)用時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，系統(tǒng)自身也隨之出現(xiàn)了相應(yīng)的故障問題，其常見故障問題大約有以下幾種：（一）動(dòng)力不足在沒有負(fù)荷的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)基本能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但隨著負(fù)荷的不斷增大，發(fā)動(dòng)機(jī)加速越來越慢，并在汽車上坡時(shí)出現(xiàn)了動(dòng)力不足的情況。在將加速踏板踩到底后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速仍然存在加速遲滯的問題。而通過對(duì)其進(jìn)行深入分析可知，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)存在動(dòng)力不足以及加速不良故障，很有可能與噴油器無法正常噴油或是燃油壓力過高、點(diǎn)火高壓不足等因素有關(guān)。此外，

10、當(dāng)排氣管存在堵塞或是氣缸壓縮壓力不足時(shí)，也容易引起汽車發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)動(dòng)機(jī)不足的問題。（二）怠速不穩(wěn)當(dāng)轉(zhuǎn)速在中等以上的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)基本能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行，但如果轉(zhuǎn)速逼近怠速，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)容易出現(xiàn)怠速不良的故障，甚至直接導(dǎo)致汽車熄火。而筆者通過查閱大量相關(guān)研究文獻(xiàn)了解到，噴油控制系統(tǒng)以及進(jìn)氣系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)怠速故障之間有著極為緊密的聯(lián)系4。有研究顯示，如果進(jìn)氣量過少，則怠速轉(zhuǎn)速明顯小于規(guī)定要求值，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)極有可能出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)甚至熄火問題。而如果在“暖車”之后，電控系統(tǒng)下發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速仍然較快，則過高的怠速將使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中失去平穩(wěn)性，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)劇烈抖動(dòng)、轉(zhuǎn)速失衡等問題。而如果混合氣濃度與規(guī)定值不符或

11、是無法完全點(diǎn)火，同樣也會(huì)直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)怠速不良的故障問題。（三）發(fā)動(dòng)機(jī)故障在打開汽車點(diǎn)火開關(guān)，并將開關(guān)調(diào)至啟動(dòng)位置之后，發(fā)動(dòng)機(jī)無反應(yīng)，無法正常啟動(dòng)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了無法正常發(fā)動(dòng)的故障。而汽車的起動(dòng)系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)，以及進(jìn)氣系統(tǒng)等如果出現(xiàn)故障或異常情況，均有可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)此類故障。因此為了確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，工作人員有必要加強(qiáng)對(duì)電控系統(tǒng)的故障檢驗(yàn)，及時(shí)鎖定故障原因和故障位置，進(jìn)而采取行之有效的方法予以解決。四、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障檢驗(yàn)要點(diǎn)（一）ecu檢驗(yàn)要點(diǎn)在檢查汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的電子控制單元過程中，工作人員首先需要保障點(diǎn)火開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，并使用包括萬用表在內(nèi)

12、的相關(guān)專業(yè)檢測(cè)儀器進(jìn)行電路故障檢測(cè)，在自動(dòng)檢測(cè)和獲取發(fā)動(dòng)機(jī)電阻值、電壓信號(hào)以及其他故障信息之后，通過直接將其傳輸至電腦故障診斷儀當(dāng)中，進(jìn)行相應(yīng)判斷和分析，即可準(zhǔn)確掌握具體的故障位置和故障原因信息。工作人員在使用專用檢測(cè)儀器和儀表之前，需要對(duì)其質(zhì)量水平和精確性進(jìn)行校準(zhǔn)檢驗(yàn)，并嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范操作，避免影響對(duì)后續(xù)故障信息的判斷結(jié)果及其準(zhǔn)確性造成干擾影響。（二）自診斷檢驗(yàn)要點(diǎn)在檢查和判斷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障的過程中，自診斷系統(tǒng)診斷法是其中使用比較頻繁的一種診斷方法，其主要是通過立足于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)從傳感器中獲取的各項(xiàng)故障信息數(shù)據(jù)，利用系統(tǒng)自帶的自檢和自診功能，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)以及底盤等部件

13、中的故障情況進(jìn)行準(zhǔn)確判定。而工作人員在使用自診斷系統(tǒng)診斷法檢驗(yàn)和排查汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障時(shí)，首先需要充分了解具體車輛和車型的相關(guān)故障檢修資料，以此為參考和維修基礎(chǔ)。譬如說在檢修汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)之前，工作人員需要對(duì)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)具體功能以及故障代碼的讀取和具體含義等進(jìn)行充分了解，在此基礎(chǔ)之上更有針對(duì)性地完成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障檢驗(yàn)，并有效提升故障檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性和效率。（三）電控燃油噴射系統(tǒng)檢驗(yàn)在整個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中，電控燃油噴射系統(tǒng)其作為電路系統(tǒng)之一，本身比較完整，因此在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的電控燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行檢修路和故障排除時(shí)，可以通過采用其他相關(guān)電子系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)。即立足于電路

14、系統(tǒng)的具體屬性和工作性質(zhì)，包括電壓值、電阻特性等，隨后通過使用萬用表以及相關(guān)專用檢測(cè)儀器儀表對(duì)各項(xiàng)與電路系統(tǒng)有關(guān)的工作參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，并在將其逐一準(zhǔn)確傳輸至電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之后，利用系統(tǒng)自帶的對(duì)比分析功能，將檢測(cè)獲取的各項(xiàng)信息參數(shù)與其標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析，與標(biāo)準(zhǔn)值不相符的參數(shù)信息及其對(duì)應(yīng)位置即為故障位置，在對(duì)其進(jìn)行深入分析后即可準(zhǔn)確了解具體的故障原因5。利用此種檢驗(yàn)方法能夠?qū)ζ嚢l(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)當(dāng)中零部件松動(dòng)、接觸不良以及磨損、破裂等故障問題進(jìn)行有效檢驗(yàn)，且檢測(cè)結(jié)果的精確性相對(duì)較高。（四）發(fā)動(dòng)機(jī)及怠速檢驗(yàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中如果出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常啟動(dòng)的故障，則工作人員首先需要對(duì)故障和發(fā)動(dòng)機(jī)電控

15、系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，如果導(dǎo)致汽車發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)無法正常啟動(dòng)的原因?yàn)槠胀C(jī)械故障，如接觸不良等，則采用一般性故障檢驗(yàn)方式對(duì)其進(jìn)行故障排除即可。而在對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)故障進(jìn)行檢查和排除時(shí)，則可以通過調(diào)取故障碼，通過利用電控系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行解碼和解讀之后，準(zhǔn)確了解具體的故障位置以及故障原因。譬如說當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)檢測(cè)得到的故障代碼為0100時(shí)，表示出現(xiàn)了短路故障，此時(shí)水溫傳感器與地出現(xiàn)了短路問題，而如果故障代碼顯示為0101，則代表此時(shí)電控系統(tǒng)出現(xiàn)了斷路故障，即水溫傳感器因存在斷路問題而影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。考慮到汽車型號(hào)大相徑庭，但發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)基本一致，因此在檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速故障時(shí)可以參考和借鑒其他故障檢測(cè)方法，而針對(duì)部分特殊零部件或是有特殊檢測(cè)要求的位置，則需要在檢修過程中充分參考汽車出廠維修資料。在實(shí)際進(jìn)入到檢測(cè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)環(huán)節(jié)中時(shí)，工作人員應(yīng)當(dāng)確保發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)正處于等待檢修的狀態(tài)，當(dāng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)怠速檢測(cè)，以及完成調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)操作之后，才能讀取故障代碼。五、結(jié)束語本文通過分別對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和故障檢修進(jìn)行分析研究，對(duì)當(dāng)前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)進(jìn)行探究，在證明電控系統(tǒng)重要作用的同時(shí)指出目前發(fā)動(dòng)機(jī)及