王本贵论文改过7

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目录一、汽车电控发动机系统控制内容与原理１(一)电控发动机系统控制原理１(二)电控发动机系统控制内容１二、宝马N52发动机的结构和工作原理３三、电控发动机不能起动的故障分析与诊断流程６(一)电控发动机正常起动的三要素６(二)电控发动机不能起动故障的诊断思路６(三)根据发动机不能起动现象的故障原因分析７(四)电控发动机不能起动的故障诊断流程８四、宝马N52发动机不能起动故障的常见原因分析９(一)缸压过低９(二)正时不对９五、宝马N52发动机不能起动的典型案例分析１１(一)缸压过低，活塞环密封性不良１１(二)发动机电脑故障１２(三)点火正时不对１２六、结束语１２１４ 宝马N52电控发动机不能起动故障原因与诊断流程摘要：论文首先介绍了电控发动机系统的控制内容与原理和宝马N52电控发动机的结构与工作原理。根据电控发动机不能起动故障，分析不能起动的主要原因，阐述诊断步骤，并进行总结，归纳出故障诊断流程图。然后以N52电控发动机为例，分析N52电控发动机不能起动故障的主要原因，最后举出N52发动机不能起动的典型故障案例进行了求证。关键词：宝马N52发动机；不能起动；故障原因；诊断流程一、汽车电控发动机系统控制内容与原理以1967年Bosch公司开发的D-jetronic电子控制汽油喷射系统正式投入应用，作为汽油机电子控制时代的开始。在以后的几十年中，汽油机电子控制经历了从模拟电路到数字电路，从简单控制到微机控制，从单一控制到综合功能控制的快速发展阶段。(一)电控发动机系统控制原理目前电控发动机基本都实行集中控制，由于用于不同车型的发动机集中控制系统的组成，除组成部分的结构、安装位置不同，还在集中控制系统的功能，工作方式等都有差异，但它们都遵循一个相同的控制原理:以电控单元为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油量为控制对象，保证发动机在各个工况下都能获得与之相匹配的最佳空燃比。典型电控发动机主要由燃油供给系统、空气供给系统、排气供给系统、点火控制系统及电控系统组成。(二)电控发动机系统控制内容1、电控燃油喷射(EFI)电控燃油喷射主要包括喷油量、喷油正时、燃油停供及燃油泵的控制。该系统主要控制单元以发动机转速和负荷信号作为主要信号，确定基本喷油量并根据其他信号修正，最后确定喷油量。喷油的正时是在间歇喷射系统中，当采用与发动机转动同步的顺序独立喷射方式时，电控单元不仅要控制喷油量还要根据发动机各缸点火顺序，将喷射时刻控制在一个最佳时刻。燃油的停供主要有两种情况：减速断油控制，在汽车行使中，加速踏板快速松开时，电控单元控制燃油停止喷射，当转速降低到某一车速又恢复供油；在加速时，为了限速防止超速，停止供油。１４ 2、电控点火装置(ESA)电控点火装置的控制主要包括点火提前角、闭合角及爆震控制等方面。在ECU中，首先存储记忆发动机在各个工况及运行条件下最理想的点火提前角。发动机运转时，电控单元根据转速和负荷确定基本点火提前角，并根据其他有关信号进行修正，最后确定点火提前角。为了保证点火能量足够，同时也要防止通电时间过长损坏点火线圈，电控单元ECU根据蓄电池电压及转速等信号，控制点火初级电路通电时间。在高能点火装置中，还增加了恒流控制电路，以使初级电路在很短时间内迅速增加到额定电压，减少了转速对电压的影响，改善了点火性能。爆震控制是点火时刻控制中的追加功能，在装有废气涡轮增压器的发动机常采用这种控制。3、怠速控制发动机在汽车运转时，当空调压缩机工作、变速器挂入挡位、发电机负荷加大等不同怠速运转工况下，由电控单元控制怠速控制阀的开度，使发动机都能处在最佳怠速下运转。4、进气控制动力阀控制、涡流控制是自然进气方式，通过改变进气管路的长短和粗细以适应不同工况下的要求，来提高进气效率。发动机在不同负荷下，控制单元控制真空电磁阀，以控制动力阀或涡流控制阀的开闭改变进气流量，从而改变发动机的输出扭矩和动力。增压控制是强制进气方式，一般通过机械增压的方式，提高发动机的动力性。5、排放控制排气控制包括EGR废气再循环控制、氧传感器开环或闭环控制、二次空气喷射控制、炭罐电磁阀控制。6、自我诊断与失效保护电控系统拥有自我诊断与报警系统、失效保护控制、ECU故障备用控制系统。电控发动机的控制单元能发现故障，并将故障信息存储到ECU中，通过一定程序将故障代码及有关信息资料调出，以供维修。发动机控制单元检测出传感器、执行器、线路或者控制单元有故障时，会自动按ECU预设的程序提供预设定值，随后系统进入设定保护程序。１４ 二、宝马N52发动机的结构和工作原理宝马的发动机到目前有M，N，S等几款。其中2003年开发并批量生产的N52代表了BMW新一代6缸发动机的开始。该发动机被BMW公司誉为最为成功的一款发动机。N52为6缸每缸4门直列发动机，汽缸盖采用重力浇铸法制造。采用横流冷却方式，在冷却液腔里的横隔板也可以做成贯通式，增加了结构刚性。它是一种高动力性及低污染物排放量和低耗油量的发动机。通过采用轻型结构设计方案，N52比上一款发动机M54减轻了10kg。铝镁合金复合式曲轴箱和轻型结构排气歧管，镁金属材料的底板和气缸盖罩等部件，对于减轻发动机重量起到了重大作用。这些措施大大改善了比重量，这在降低发动机油耗方面表现明显。N52发动机如图1所示。图1N52发动机构造剖析图1：VALVETRONIC（电子气门调节系统）2：集成式油水热交换器3：复合式镁合金曲轴箱4：三级进气装置5：流量可调式机油泵6：标准型发电机，减少摩擦7：单皮带传动机构8：电动冷却液泵9：优化的VANOS单元N52电控发动机的一些创新之处:1、世界首创的铝镁合金复合式曲轴箱通过减轻曲轴箱的重量提高动力性能（重量较低时比功率较高）。曲轴箱由一个硅铝合金嵌入件组成，该嵌入件与一种镁合金浇铸为一体。如图2所示。１４ 图2N52发动机创新曲轴箱1:铝镁合金复合式曲轴箱2:硅铝合金嵌入件2、全新换气系统VALVETRONICII(电子气门调节系统)VALVETRONICII由全可变气门行程控制装置和可变凸轮轴控制装置（双VANOS）构成。其仅控制进气侧的气门行程，同时调节排气侧的凸轮轴。通过下列方式实现免节气负荷控制：1）进气门的可变气门行程；2）进气门的可变气门开启时间：3）进气和排气凸轮轴的可变凸轮轴交错角度。3、三级可变进气装置（DISA）发动机内产生的扭矩在很大程度上取决于进气行程中新鲜空气进气质量。进气装置的几何形状和控制对气缸换气的质量影响很大。一根长度固定的进气管只能在特定发动机转速下产生最佳气缸进气效果。当N52达到最大转速7000rpm时，以前所用的二级DISA就会在中等转速范围内产生一个扭矩低谷。为了能够在中等发动机转速范围内也产生较高扭矩，N52装有一个三级DISA。与以前通过真空控制的系统不同，现在这两个DISA执行机构分别由相应的电机控制。电机和DISA执行机构构成一个单元。如图3所示。图3三级进气歧管1:进气集气管2:振荡管3:谐振管4:溢流管１４ 4、重量经过优化的双VANOS(可变凸轮轴配气系统)N52的进气和排气侧各有一个紧凑型无级叶片式VANOS单元。可以无级调节配气相位，满足了不同转速工况下的进气效率，提高了经济性和动力性。如图4所示。图4N52发动机双VANOS系统5、免节气功能N52电控发动机为实现没有功率损耗地达到所要求功率调节的效果，采用“进气门早关”的方法，在进气过程中保持全开--进气岐管中压力保持在环境压力水平，即节气门全开。发动机管理系统根据特性曲线进行怠速调节，在起动过程中也可以根据特性曲线通过节气门进行怠速调节。发动机达到运行温度时，在大约60s后切换到非节气模式（节气门完全打开）。但在寒冷的冬季，发动机以节气门全开起动，因为这有利于发动机起动。如图分析，明显得出在这种调节模式下，发动机的节气损失减少了原来的百分之五十以上。如图5所示。图5有无节气控制的对比１４ 当进气冲程中汽缸内吸入了要求的混合气质量的时候，进气门关闭。混合气的质量通过控制进气门开启截面积(进气门升程和开启时刻)以及通过进气门关闭时刻来实现。即VANOS系统必须与可变气门升程控制系统相结合。由DME数字式发动机控制单元控制。三、电控发动机不能起动的故障分析与诊断流程(一)电控发动机正常起动的三要素发动机正常起动的条件:正常的气缸压力，合适的点火正时和点火高压，合适的空燃比。这三个方面缺一不可。分析电控发动机不能起动故障，从发动机正常起动的三个基本条件分析:1、气缸压缩压力电控发动机的压缩比为当设计后就相对固定了，要使发动机工作正常，气缸压力应在9-18bar之间，而且在各个缸最大压力差不能大于1.5bar。压力过低或各缸压力差过大都会使在燃烧室内的混合气不能正常燃烧或不能燃烧，发动机无法起动。2、点火正时与高压火强度点火正时不对，主要原因是装配不正确所致。不论是配气正时错误或曲轴、凸轮轴位置传感器安装上的位置偏差或是不具有互换性的配件的相互错用，都应该在考虑范围内。点火提前角相差太大会引起不能起动。当正时链轮与正时链对号对错时，电脑收到的曲轴位置信号和凸轮轴位置信号就不同步，电脑无法进行气缸、上止点位置的识别，也会不点火、不喷油，因而无法起动。点火高压故障主要由于点火线圈或点火模块的原因引起无高压。3、空燃比当空气与燃油在混合相对充分，达到空燃比14.7范围的时候，才形成合适的空燃混合气。当形成不了混合气或者浓度不合适的混合气，都有可能引起发动机无法起动。混合气过浓、过稀会导致火焰燃烧传播速度下降，使燃烧无法正常进行，从而使发动机无法起动。(二)电控发动机不能起动故障的诊断思路分析电控发动机不能起动要先从观察故障现象开始，发动机不能起动的现象主要有以下几种:起动机不能带动发动机运转，或能带动但转动缓慢;起动机能带动发动机正常转动，但不能起动，且无着车征兆;有着车征兆，但不能起动。造成发动机不能起动的原因很多，有起动系统，１４ 防盗系统，电控点火系统，电控燃油喷射系统及发动机机械故障等。发动机起动系统故障及防盗系统引起的不能起动故障在本文中不予详解。发动机机械故障的排除应在排除电控燃油喷射系统和点火系统的故障后再进行。检查电控发动机不能起动故障，一般先从点火系统入手，先看点火高压，再看是否有油进入缸内。如果有油有火时就检查点火正时，火花强度，折射进一步检查点火系。再检查火花塞是否正常。如无问题，再检查进气管路是否漏气和堵塞。最后检查缸压。如果是起动有征兆但不能起动，且伴有突突的排气声音，车身抖动或冒黑烟或回火放炮则先检查点火正时，再检查空燃比是否过稀或过浓，再检查排气是否堵塞以及气缸压力等。(三)根据发动机不能起动现象的故障原因分析1、发动机不能起动且无着车征兆故障主要原因:油箱无油、保险丝熔断、燃油泵或喷油器不工作、油压过低、点火系统故障、无高压火或点火正时与标准相差较大、气缸压力过低、。排气阻力大、三元催化转化器堵塞、防盗系统有故障、曲轴或凸轮轴传感器故障、电脑或发动机搭铁不良。故障诊断排除:如果不能起动且无着车现象的故障，其原因一定是发动机的燃油，点火，控制或机械系统四者中的一种或多种丧失功能。1)排除故障首先检查油箱中的燃油量发动机前置后轮驱动的车辆，如宝马车系，因为便于传动轴布置和保证车辆重心位置，油箱设计成马鞍形，有油泵的一侧利用压力差把另一侧的油传输到油泵一侧。检查燃油泵工作:应先后检测保险丝，继电器及控制电路正常等。在检测油压时，应在先卸去燃油管路中残余油压后，再接上油压表。N52发动机的燃油油压在5.0±0.02bar。引流泵的压力在1.0-1.3bar。如果油压上升缓慢或基本不上升，说明油压调节器漏油造成油压过低。2)检察点火系统在检测点火系统个组成元件时，分析其电阻和工作波形与标准比较，从而判断是否元件的正常，点火线圈波形如图6。１４ 图6点火线圈的波形注:在怠速时，检查点火电压的峰值和衰减过程。①有向上和向下标准峰值的衰减过程的开始；②大大缩短了衰减过程的开始；点火线圈有故障③初始向下衰减的没有说明；点火线圈有故障！提示：点火线圈故障不一定存在较高的点火电压峰值在检测有无高压时候，应采取正确，安全的检测方法，防止点火系统中的点火元件被损害。如果正时严重不正确时，起动发动机时候，现象是毫无起动征兆。3)检测气缸压力缸压不足主要因为漏气，密封性不良造成。配气相位不准，气门的烧蚀，气缸垫损坏，气门座与气门锥座的积炭有间隙，活塞环的弹力不足使的燃烧室漏气等这些都会使缸压不良。2、发动机有着车征兆但不能起动故障主要原因:气管漏气、点火正时不对、冷却液温度传感器有故障、空气流量计有故障、空气滤清器堵塞。故障诊断与排除:先故障自诊断，检查有无故障码。并根据其判断故障原因排除。虽然空气流量计或进气歧管压力传感器和发动机转速传感器不是发动机起动喷油的决定信号，但是如实它们有故障错误的时候，可能引起不能起动。再检察进气的管路是否堵塞漏气，点火系统中的火花塞的间隙和表面是否正常。再进一步检察缸压是否正常，若小于标准缸压范围值，则说明缸压过低，应拆检发动机。(四)电控发动机不能起动的故障诊断流程1、电控发动机不能起动故障的诊断流程图１４ 电控发动机不能起动的故障排除，一般按照图7的诊断流程图诊断。2、电控发动机不能起动故障诊断的注意事项在检查故障时候，应该在断电即断开蓄电池之前，读取故障代码，防止电脑中的存在的故障码及有关资料被删除。在检测传感器或电脑单元时，应用高阻抗的数字万用表进行检测，防止损害部件。在安装有安全气囊的车辆应注意严格操作步骤。对电控单元及传感器要注意防水、防震动。禁止一切不合理的操作。四、宝马N52发动机不能起动故障的常见原因分析N52电控发动机在不同车型上受到的控制不相同，因为许多使用的控制单元型号不同。进而在发动机不能起动的故障方面，每种车型表现的原因也不近相同，所以在一定范围内，选择几种典型的故障点用来分析N52电控发动机不能起动故障原因。(一)缸压过低由于使用不合格的燃油，其中含胶质太多，在进气时，胶质黏附到进气门头部和气门杆部等。当发动机停止工作，温度降低，使得气门在导管中卡滞，不能回位，造成缸压太低，甚至为零。还有可能是因为活塞弹簧的弹性不够，密封不良也会造成缸压低。当缸压低于9.0bar时，缸压达不到，发动机不能起动。(二)正时不对在装配N52发动机时，装配的精度要求很高，而且不能互换部件。在配正时的时候，要使用专用工具。１４ 询问有无防盗系统检查防盗系统是否起作用（是）解除防盗作用起动机是否转否无检查中央高压火检查中央高压点火线圈及电容线检查各刚高压火和火花塞检查高压线是否漏电（无）检查熔断丝，电路，接插件和ECU检查水温传感器有无断路检查进气系统漏气检查中央高压线，点火线圈检查曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号检查点火控制器，点火电路检查ECU电源与接线正常则更换ECU不正常则检修更换（转得慢）检查起动时蓄电池电压检查起动机是否良好检查发动机是否转动阻力大起动机电磁开关是否吸动（吸）检查蓄电池起动时电压检查蓄电池极桩是否氧化松动检查发动机是否咬死检查起动机（不吸）检查蓄电池起动时电压检查起动机电磁开关是否有电检查起动机电磁开关是否有电（有）检查电磁开关（无）检查点火开关；起动继电器；点火开关至电磁开关之间的导线是否断路；AT：选档杆是否在P档或N档；PN档开关是否良好；MT：离合器踏板开关是否良好正常不转正常火弱无火检查油压检查喷油器控制信号（有）检查喷油器喷油情况检查点火正时检查气缸压缩压力图7发动机不能起动的诊断流程图１４ 图8N52发动机的装配正时标记发动机停止运转时，凸轮轴可能不在其初始位置，接通压缩空气，转动发动机使凸轮轴回到其初始位置。接通压缩空气，按发动机旋转方向转动发动机至少两圈，直到在第一缸进、排气凸轮轴上的凸轮尖端相对为止，如图8所示。图9装配N52正时的过程同时在安装飞轮的时候，应该装在固定的定位销上，若装配不当，曲轴位置传感器识别的信号与其他信号不配合，会引起发动机不能起动，如图9所示。五、宝马N52发动机不能起动的典型案例分析(一)缸压过低，活塞环密封性不良一辆BMW730LI（E66）N52发动机的车辆，发动机无法起动，拖车进厂。１４ 起动时起动机正常，起动能量充足，GT1电脑诊断无故障，进一步分析，测量有无油压。关闭点火开关，拿下油泵保险丝，起动，卸压后，接上油压表，数据为5.0bar，在正常范围内。分别有专业工具测量火花塞的工作电压，6缸均正常。在确定油路，火路正常的情况下，测量缸压。在发动机暖机的情况下，拆下各缸火花塞，连接充电器，接上缸压表，节气门全开，起动机使曲轴转动，转速不得低于250r/min，转动时间小于10秒为宜。测得缸压1，5，6缸压力小于标准，再分别在1，5，6缸中加适量机油，再依次测缸压，压力均有明显升高。所以判断出由于活塞环密封不良造成缸压过低。大修发动机，更换1-6缸活塞环后，发动机工作正常。(二)发动机电脑故障一辆宝马525IE60轿车。行驶无力，且排气管大量冒白烟，熄火后无法起动。仪表板上的CHECKENGINE”故障指示灯点亮。读取故障代码1215，含义为空气流量计或其线路不良。经检测，空气流量计阻抗不符合要求。更换空气流量计后试车，车况稍有好转，但故障依旧。再次检查，发现第4缸火花塞沾满了汽油，说明该缸不工作。推断喷油嘴有问题，更换喷油嘴后试车，无故障代码出现，但车况依旧。用LED灯检测，发现发动机电脑的第4缸喷油信号输出线无信号(线路良好)，断定电脑有故障。更换发动机电脑，故障排除。(三)点火正时不对一辆530LIE6O大修发动机后，无法起动，起动时有发动起来的现象。蓄电池电量充足，燃油充足，起动电机顺利工作，点火高压正常，油压正常，喷油正常，缸压正常，GT1电脑诊断无故障。测量点火波形正常。进一步分析点火与喷油正时，测量凸轮轴传感器正常，曲轴位置传感器正常，在确定传感器正常时，再进一步分析，飞轮的位置是否正确，拆下变速箱和飞轮，发现飞轮的定位销被飞轮压坏。由于工作人员在装飞轮时，把飞轮的安装位置与标准位置错开了180度，造成曲轴位置信号不对，点火正时不对，使得各个缸的工作错乱，发动机无法正常工作。更正后，工作正常。六、结束语本文主要对电控发动机不能起动故障进行分析，引起故障的主要原因有:气缸压缩压力不足;混合气空燃比不合适;点火正时严重错乱和点火高压不足。本文主要针对这几个典型故障点进行了详细的分析，在解决故障的过程，讨论合理诊断流程。总结全文，我体会到在故障诊断分析过程中，１４ 首先要有丰富的理论知识，联系实际问题的能力。良好的分析思路十分重要，仅凭人工经验是解决不了故障的根本原因的，有条理的故障分析方法才是解决故障的关键。特别感谢文爱民老师对这篇论文的指导修改。１４ 参考文献[1]邹长庚、赵琳.现代汽车电子控制系统构造原理与故障诊断（上）-发动机部分-北京：北京理工大学出版社，2004，6[2]夏令伟.汽车电控发动机构造与维修-北京：人民交通出版社，2002，7[3]李清明.汽车发动机故障分析详解-北京：机械工业出版社，2007，3[4]刘言强.汽车电控维修技能实训教程-北京：国防工业出版社，2006，6[5]宝马内训资料-不得未经许可擅自发表１４