扬州⼯业职业技术学院
2012—2013学年
第⼀学期
毕业论⽂
课题名称：皇冠发动机电控系统故障诊断与检修
设计时间： 2012.11—2013.1 系部：机械⼯程系
班级： 1003汽车维修
姓名：赵帅
指导教师：戴晓锋
随着汽车电⼦技术的⽇趋发展和完善，汽车发动机电控技术已达到相当⾼的⽔平，这使得汽车维修⾏业
及维修⼈员⾯临⼀次新的技术挑战。发动机作为汽车的核⼼部件，对汽车的整体性能有着重要的影响。本⽂主要研究皇冠发动机电控系统常见故障，对其进⾏分析和解决。详细介绍了故障诊断⼯艺和电控系统主要元件的检修，对使⽤和维护汽车有着很现实的意义。
关键词：皇冠，发动机，故障诊断⼯艺，检修
Along with the automobile electronic technology development and the consummation, the electronic control technology of automotive engine has reached a very high level, which makes the industry of vehicle maintenance and repair and repair personnel face new challenges. The engine as the core components of motor vehicles, car integral performance is of important influence. This paper mainly studies the crown electronic engine control system common fault, analyze and solve. Fault diagnosis technology is introduced in detail and the electric control system of the main components of the maintenance, the use and maintenance of the vehicle has a very practical significance.
Keywords: Royal；engine；Fault diagnosis technology；overhaul
1皇冠发动机的简介 (1)
1.1皇冠发动机的概述 (1)
1.2皇冠3GR-FE型发动机的结构特点 (1)
1.3皇冠3GR-FE型发动机电控系统的优点及⼯作原理 (3)
2故障诊断的常⽤仪器及诊断⼯艺 (5)
2.1车⽤数字万⽤表 (5)
2.2解码器 (6)
2.3诊断与检修时的注意事项 (7)
2.4皇冠发动机故障诊断⽅法. (14)
2.4.1随车诊断. (16)
2.4.2仪器诊断. (18)
2.5皇冠发动机电控系统主要元件的检修 (24)
2.5.1节⽓门位置传感器的检测 (24)
2.5.2爆震传感器的检测 (25)
2.5.3氧传感器的检测 (26)
2.5.4发动机电⼦控制器ECU、主继电器及其电路的检测 (27)
2.5.5喷油器的检测 (27)
2.5.6电动燃油泵和油压调节器的检测 (28)
3皇冠发动机电控系统常见故障 (8)
3.1发动机不能发动 (8)
3.2发动机失速 (10)
3.3发动机怠速不良 (11)
3.4混合⽓过稀 (12)
3.5加速不良 (13)
4案例分析 (29)
4.1丰⽥皇冠发动机着⽕的故障与排除 (29)
4.2皇冠轿车⾼转速动⼒不⾜ (29)
结论 (32)
参考⽂献 (33)
致谢 (34)
皇冠发动机电控系统故障诊断与检修
1皇冠发动机的简介
1.1皇冠发动机的概述
丰⽥皇冠于1955年1⽉1⽇在⽇本下线，到现在已经是第13代车型，在这50年中，皇冠基本上保持着4—5年换⼀代的步伐。国产皇冠为V6 2.5L 3.0L和V8 4.3L三种排量，并配置双VVT-i进出⽓门双向智能正时可变系统，使发动机的进⽓效率、燃油经济性、动⼒性能都有了很⼤提⾼，马⼒更加强劲。
1.2皇冠3GR-FE型发动机的结构特点
新皇冠配备3.0 L V型六缸，双顶置凸轮轴，每缸配置四个⽓门，电喷24⽓门（双VVT-i) 3GR-FE发动机，其最⼤功率为
170kW、6200 r/min, 最⼤扭矩为300 N·m、4400 r/min, 压缩⽐为10.5, 缸径×⾏程为87.5mm×83.0 mm。此款发动机是丰⽥汽车公司的旗舰之作，体现了丰⽥最⾼规格的先进技术。
（1）发动机缸体
3GR-FE型发动机采⽤铝制拉模铸造缸体，以减轻重量，在⽔套中加装⽔套隔板，优化了⽓缸壁温度,⽓缸壁中低部得以保持适当的温度，以降低发动机机油黏度，减⼩摩擦⼒；缸套为多刺状，增⼤了与冷却液的接触⾯积，从⽽提⾼了冷却性能。如图1-1所⽰：
图1-1皇冠3GR-FE发动机的缸体
（2）配⽓机构
3GR-FE型发动机使⽤3条正时链驱动各⽓缸组进、排⽓凸轮轴，正时链条与凸轮轴结构如图1-3所⽰。在进、排⽓凸轮轴上均装有VVT-i控制器，可连续调节进、排⽓门的开启与关闭时刻，此技术即为双VVT-i技术。
图1-3 正时链条与凸轮轴结构
3GR-FE型发动机还采⽤液压⽓门间隙调节器，其结构如图2-4所⽰。利⽤机油压⼒和弹簧弹⼒保持⽓门间隙恒定为“0”，消除了配⽓机构的间隙，减⼩了各零件的冲击载荷和噪声，从⽽提⾼了发动机的⾼速性能。
图1-4 液压⽓门间隙调节器
（4）燃料供给系统
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。该发动机使⽤了多层复合塑料燃油箱如图1-5所⽰：
图1-5 多层复合塑料燃油箱
2 皇冠发动机电控系统故障诊断与检修⼯艺
2.1故障诊断的常⽤仪器
2.1.1车⽤数字万⽤表
万⽤表分为模拟式(指针式)和数字式两种，可⽤来检测电阻、电流和电压。由于指针式万⽤表内阻⼩，使⽤时易造成过⼤电流，所以在电控发动机的检测中，很多元件的测量都规定要⽤⾼阻抗的数字式万⽤表，以防⽌烧坏。
车⽤数字万⽤表是现代电控汽车诊断专⽤⼯具，除了具有⼀般万⽤表的功能外，还具有⼀些汽车专⽤测试功能。⼀般能测量电压、电流、电阻、转速、频率、温度、电容、闭合⾓、占空⽐和⼆极管等项⽬，并具有⾃动断电、⾃动量程变换、图形显⽰、峰值保留和数据锁定等功能。 ⽬前常⽤的车⽤数字万⽤表有EDA系列、OTC系列、VC400型和KM300型等。图2-1所⽰KM300型车⽤数字万⽤表是美国艾克强公司的产品，现以此介绍其⽤途：1．测量直流电压2．测量直流电流3．测量电阻
4．测量温度5．测量转速
图2-1 KM300型车⽤数字万⽤表
1-直流/交流按钮；2-保持按钮；3-量程按钮；4-车速按钮；5-选择开关
2.1.2 解码器
（1）解码器的基本结构
以通⽤型国产431ME电眼睛解码器为例介绍解码器的基本结构。
431ME电眼睛由主机、测试卡、测试主线、测试辅线和测试接头组成，并符带⼀个传感器/测试仪。如图2-2所⽰：
图2-2 431ME电眼睛主机⾯板图
1) 主机由显⽰屏、操作键、上端两个9PIN接⼝、下端⼀个测试卡插孔组成。上端两个9PIN接⼝，左侧的接⼝与测试主线连接，右则的接⼝与PC相连。
2) 测试卡共有12块测试卡。其中，A01~A05为亚洲车系测试卡，可测丰⽥、本⽥、⽇产、现代等车；B01~ B04为欧洲车系测试卡，可测⼤众、奥迪、奔驰、宝马等车系；C01为美洲车系测试卡，可测通⽤、福特、克莱斯特等车；D01OBD-II为OBD-II 数据流测试卡，并具有字典功能；F01为传感器模拟/测试卡，⽤于模拟和测试传感器。
3) 测试主线⽤于连接汽车诊断座和解码器。
4) 测试辅线包括双钳电源线、点烟器线、万⽤-1线、万⽤-2线和飞线。
5) 测试接头共有15个测试接头，包括⼤众/奥迪4PIN接头、宝马20PIN接头、奔驰38PIN接头、丰⽥17PIN接头、本⽥3PIN接头、三菱/现代12PIN接头、通⽤/⼤宇12PIN 接头、OBD-II 16PIN接头和传感器测试接头等。
6) 传感器模拟/测试仪有输出、输⼊、接地三个测试端⼝，上端的9PIN接⼝与测试主线连接。当进⾏传感器测试时，有传感器测试线的红线插⼊输⼊端，⿊线插⼊接地端。当进⾏传感器模拟测试时，⽤传感器测试的红线插⼊输出端，⿊线插⼊接地端。（2）解码器的功能
1) 可直接读取故障码，不需通过发动机故障报警灯的闪烁读取。
2) 可直接清除故障码，使发动机故障报警灯熄灭。
3) 能与汽车ECU中的微机直接进⾏交流，显⽰电控发动机数据流，使电控系统⼯作状况⼀⽬了然，为诊断故障提供依据。
4) 能在静态或动态下，向电控系统各执⾏器发出检修作业需要的动作指令，以便检查执⾏器的⼯作状况。
5) ⾏车时可监测并记录数据流。
6) 有的具有⽰波器功能、万⽤表功能或打印功能。
7) 有的能显⽰系统控制电路图和维修指导，以供诊断时参考。
8) 可与PC机相连，进⾏资料的更新与升级。
2.2故障诊断与检修时的注意事项
（1）电控发动机检修要点
1)电控汽油喷射系统对汽油的清洁度要求很⾼，应使⽤牌号和质量完全符合要求的去铅汽油。燃油滤清器要定期更换，以防⽌燃油中的异物堵塞喷油器。
2)严格按照要求使⽤电源。安装蓄电池时极性必须正确，否则电⼦元件会烧毁。
3)尽量避免电脑受到剧烈振动，并要防⽌⽔分浸⼊电控系统各零（部）件内。
4)在蓄电池亏电导致发动机⽆法正常起动时，应及时给蓄电池充电或更换新的蓄电池，⽽尽量不要使⽤跨接电路的⽅法来起动发动机。
5)不可⽤⽔冲洗微机控制单元和其他电⼦装置。发动机存放地点环境的湿度不宜太⼤，在夏季尽量不⽤⽔冲刷地板。
6)防⽌微机系统受到剧烈的机械冲击震动。
7)发动机要远离能发射电磁场的电⽓设备，避免空间强电磁场对微机系统的⼲扰。
（2）电控燃油系统诊断要点
1)打开点⽕开关，⽽发动机未起动时，警告灯应点亮。发动机正常起动后，警告灯应熄灭，如果熄灭，
则表⽰电脑⾃诊断系统检测到故障或异常现象。此时不能将蓄电池从电路中断开，以防微机中存储的故障代码及有关信息丢失。应根据警告灯闪烁的次数或输出的故障编码，判断电⼦汽油喷射系统的故障，并⽤专⽤设备读取故障码。
2)对供油系统进⾏检修操作前，应先拆除蓄电池的搭铁线。
3)电动汽油泵除受点⽕开关控制外，还受空⽓流量计内的开关控制。点⽕开关接通后，只有在发动机处于正常⼯作或起动状态，且空⽓流量计检测到空⽓流量信号或微机检测到转速和点⽕信号时，汽油泵才连续⼯作。它的出油压⼒⽐⼀般的供油系⾼，损坏后，只能使⽤原型号的电动汽油泵进⾏更换。
4)检修时，不论发动机是否运转，只要点⽕开关接通，决不可断开任何正在⼯作的电⽓装置。因为这些装置往往步、有⼀定的电感，当突然切断其⼯作电流时，会在电路中产⽣很⾼的瞬时电压，会造成电⼦器件的严重损坏。
5)如需要进⾏电弧焊接，应断开电控单元的供电电源线。
6)对微机及与之连接的传感器、执⾏器进⾏检修时，操作⼈员须预先消除⾝上的静电，⼀定要带上接铁⾦属带，将其⼀端缠在⼿腕上，另⼀端夹到车⾝上，避免静电造成微机系统的损坏。
2.3 皇冠发动机电控系统故障诊断⽅法
（1）从车主或接车员了解汽车的故障现象，我们脑海就要形成⼀个⼤概的思路，就要着⼿准备⼀些将要⽤到的东西。例如接⼊的⼀辆车怠速不稳且发动机故障指⽰灯亮，就要准备解码器和该车相关的技术资料，⽽且要确保配件充⾜，这样才能保证⼯作效率。
（2）先思后⾏，这样可以加深条理，避免盲⽬拆装，少⾛弯路。
双顶置凸轮轴
（3）维修皇冠电控发动机应代码优先，⽆论是发动机什么故障，如果故障指⽰灯亮，都要遵循代码优先的原则，因为故障⾃诊断是⼀种最直接反应故障的⽅法。提取皇冠轿车发动机故障代码时，如果没有专⽤的解码器，可以⽤故障指⽰灯闪烁的⽅法来读取故障码。⽅法如下：点⽕开关置OFF位置，安装跨接线（SCS）⾄维修检查连接器，如图2-3所⽰。维修检查连接器位于仪表板乘员侧杂物箱下⽅。接通点⽕开头，则仪表板上的MIL指⽰灯会闪烁故障码。故障指⽰灯每秒闪两次表明系统是正常的。如果有故障将以图2-4的规律闪烁储存的⼆位数故障码。若有多个故障码，码与码之间间隔2.5s，并按从⼩到⼤的顺序显⽰，重复显⽰故障码间隔4.5s。
图2-3 安装跨接线（SCS）⾄维修检查连接器
图2-4故障码读取
（4）读取故障后应先外后内，在电控发动机机当中，绝⼤多数的故障是由于传感器、执⾏器与发动机控制模块之间的线路发⽣故障，不要轻易对发动机部件进⾏拆检。
（5）诊断出发动机有复杂问题时要“先简后繁”。汽车故障通常是由⼀些简单原因引起的，在推测故障原因时，要先从简单⼊⼿。
（6）维修完毕后应对故障码清除，⼀种⽅法是⽤故障测试仪清除。将故障测试仪故障诊断连接器相连，按故障测试仪上的提⽰操作，即可清除故障码。另⼀种⽅法是⼿⼯清码，脱开蓄电池负极端⼦或拔出电喷ECU保险丝，即可清除故障码。
2.3.1随车诊断
当发动机电控系统出现故障时，ECU会⾃动记录故障代码，故障灯会亮。这时，我们把点⽕开关放在ON位置但不着车，⽤专⽤跨线SST09843-18020把TDCC检测接头的TE1和E1连接起来，这时警告灯闪亮次数表⽰故障代码，根据表1查代码内容，经过分析可以查到故障原因。
表1 皇冠3GR-FE型发动机故障代码诊断
2.3.2仪器诊断
下⾯以国产431ME电眼睛为例，对丰⽥皇冠车的测试，介绍其仪器诊断⼯艺流程。431ME电眼睛主机的⾯板如图2-2所⽰，其上有⽅向键、确信键、退出键和0～9数字键。
（1）开机
1)选择相应测试卡(丰⽥车选择亚洲车系测试卡，假定为A01)，将其标签朝上插⼊主机下部的测试卡中。
2)将测试主线与主机相连，另⼀端的电源线与汽车点烟器或通过双钳线与蓄电池相接，使主机通电。
（2）调显⽰屏亮度
主机通电后即打开仪器，并响两声，此时⽴即⽤［↑］或［↓］键调节显⽰屏亮度，⽽在进⼊菜单后不可再调。
（3）选择测试接头
1) 主机通电后进⼊亚洲车系诊断系统，如图2-5所⽰。
图2-5显⽰亚洲车系诊断系统
2) 按［确认］键后，显⽰A01卡可测试的车系，如图2-6所⽰。
图2-6 A01卡测试车系
3）选择“丰⽥/TOYOTA”车系，按［确认］键屏幕显⽰出该车系测试接头型式，如图2-7所⽰。
图2-7 选择测试接头
4) ⽤［↑］或［↓］键阅读图中内容，按提⽰选择合适的测试接头。将选择的测试接头⼀端与测试主线相连，另⼀端与车上的诊断插座相接。选择好测试卡和测试接头后，就可以进⾏测试操作了。测试操作通常分为读系统数据流和测试故障码两⼤部分。
a)读取数据流，可以获取汽车有关传感器参数，了解汽车的运⾏状态。
b)测试故障码，可以读取汽车故障码，诊断汽车故障。以下介绍测试故障码的操作
⽅法。
（4）测试故障码
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