内容简介

前言

图书在版编目（CIP）数据

目录

内容简介

本书分成上下两篇。上篇为“汽油机电子控制基础”，下篇为“汽油机车载故障诊断OBD及其在I/M中的应用”。上篇从车用汽油机工作过程开始，着重介绍汽油机电子控制系统的组成和工作原理，并以此为基础讨论对其排放进行治理的方法。下篇介绍在用汽油车简易的排放检测方法，包括双怠速法和各种工况法。书中对检测出的排放超标问题与实际故障的关联性分析，则有助于根据检测结果查找汽油机可能发生故障的部位。

本书避免使用深奥的数学公式，内容深入浅出，配有253幅插图，每章附有思考题，既适合于用作教学参考书，也适宜于读者自学。

前言

众所周知，现代汽车发动机的工作过程是以电子控制技术为基础的。虽然汽车发动机电子控制技术已经得到普遍应用，而且电子控制系统在汽车上也是看得见摸得着，但是真正理解其工作原理却是另一回事。越来越多与汽车相关的大专院校学生以及研发、试验和营销等专业人员乃至业余的汽车爱好者对于发动机电子控制技术产生了浓厚的兴趣，他们急切地希望补充汽车发动机电子控制方面的知识。

汽车的污染物排放问题已经成为万众瞩目的焦点。其实，新上牌的汽车给环境带来的负担相对较小。使环境不堪重负的，主要是占汽车保有量很小一部分的状况最糟糕的在用车。美国的统计资料表明，在用车中排放最糟糕的1%是最重要的污染源，其污染物排放量占全部汽车污染物排放量的50%以上；车龄5年以上的汽车之中，排放最糟糕的30%汽车排出的污染物占全部汽车污染物排放总量的70%。可见这些车是汽车污染物排放的“重灾区”，只要找出排放最糟糕的那一小部分在用车并加以治理，就能使汽车排放的有害物质减少一大半。于是，针对在用车排放的检测/维修( I/M)概念便应运而生。这个概念的实施包括两个步骤：第一步是通过检测找出排放超标的问题车，这就是“I”，此乃英文“Inspec-tion”（检测）一词的第一个字母；第二步是通过维修使其恢复到应有的排放水平，这就是“M”，此乃英文“Maintenance”（维修）一词的第一个字母。这两项工作合起来就称为“I/M”。I/M工作在我国正逐步展开，但却面临着相关人才紧缺的尴尬。按照传统观念，汽车维修人员的任务是使汽车恢复正常的运行性能，而在排放治理方面并没有明确的要求。可是，I/M除了常规的维修工作以外，还要求将排放治理放在首位。因此，要求维修人员不仅具备汽车发动机的机械结构知识，还要求掌握影响发动机污染物排放的各种因素，包括机械的、电子的、燃油和尾气后处理以及故障诊断方面的知识。

为了满足以上两方面的要求，客观上需要一本合适的教材。本书正是为了满足这一需要而编写的。

作者在同济大学长期讲授汽车发动机专业课程，从多年的教学实践中深切地感到，我国大专院校汽车相关专业在教材和课程设置方面存在以下问题有待解决：第一，尚未形成将最新的汽车技术研究成果引入教材中的长效机制；第二，缺乏将内燃机工作过程和电子控制结合起来的优秀教材；第三，汽车营销和售后服务课程的设置存在重经济轻技术、重营销轻维修的倾向，以致出现售后服务课程居然不讲授汽车维修技术的怪事。基于这样的认识，作者从一开始就将本书的目标读者群体锁定为大专院校汽车专业的师生、汽车营销和售后服务人员、I/M技师和感兴趣的汽车行业工程技术人员；在内容方面以电子控制为主线，力求做到汽油机工作过程和排放治理并重，机械结构和电子控制并重，基础理论和维修实践并重，并注重反映最新上市的车用汽油机的技术水平，如汽油直喷、汽油机增压、缩小排量、可变进气管长度控制、可变气门控制、进气量电子控制、部分气缸封闭、起动。停车运行模式等。所以，本书用一半以上的篇幅介绍车用汽油机电子控制和排放治理的基本知识以及控制策略，引入了车用汽油机电子控制系统许多典型零部件的技术参数。这部分内容纳入上篇“汽油机电子控制基础”。其余篇幅则用于讨论在用车的I/M问题，包括简易的排放检测方法、车载故障诊断OBD和车用汽油机故障查找技术等。这部分内容纳入下篇“汽油机车载故障诊断OBD及其在I/M中的应用”。书中以表格的形式详细地列出了根据故障信息和发动机症状查找故障的具体步骤并给出恰当的操作思路提示。每章都附有思考题，以帮助读者自学。

与一般的汽车维修书籍相比，本书具有以下特点：第一，阐明了汽油机电子控制和尾气后处理的原理；第二，引入了I/M和OBD等新的内容，更多地关注如何通过I/M来治理在用汽油车的污染物排放；第三，给出了汽油机电子控制系统零部件典型的技术参数；第四，以表格的形式列出了汽油机故障查找和修理步骤（见第五章）。希望本书能够用作大专院校汽车营销和售后服务专业的师生和I/M技师培训的教学参考书，以及汽车行业工程技术人员用于拓展专业知识的参考资料。

本书的写作思路只是一种尝试，是否成功尚有待于实践的检验。作者热忱地欢迎读者和同行专家们提出宝贵意见。

编著者

图书在版编目（CIP）数据

汽油机电子控制与检测维修（I/M）技术/钱人一编著.—北京：机械工业出版社，2011.5

ISBN 978-7-111-33948-9

Ⅰ?①汽…Ⅱ?①钱…Ⅲ?①汽油机—电子控制

②汽油机—检测③汽油机—维修Ⅳ?①TK41

中国版本图书馆CIP数据核字（2011）第054958号

机械工业出版社（北京市百万庄大街22号邮政编码100037）

策划编辑：齐福江 责任编辑：杜凡如

责任校对：肖琳 封面设计：马精明

责任印制：乔宇

北京铭成印刷有限公司印刷印刷厂印刷

2011年7月第1版第1次印刷

184mm×260mm·20印张·2插页·491千字·307

0001—3000册

标准书号：ISBN 978-7-111-33948-9

定价：53.80元

目录

前言

上篇汽油机电子控制基础

第一章汽油机电子控制基本原理1

第一节汽油机工作过程概述2

一、汽油机工作过程的特点2

二、汽油机的工况及其对燃油/空气混合气浓度的要求3

三、汽油机混合气的生成4

四、汽油机污染物的生成5

五、电子控制是汽油机污染物排放治理的基础6

六、汽油及其添加剂6

七、汽油品质与I/M的关系9

第二节汽油机电子控制系统概述9

一、传感器9

二、电子控制单元10

三、执行器11

第三节汽油机燃油系统的组成及其电子控制13

一、电子控制汽油机燃油系统的组成13

二、四冲程汽油机多点喷射的喷油方式26

三、空燃比和过量空气系数及其对

汽油机性能和排放的影响27

四、汽油机燃油定量电子控制的核心问题28

五、负荷信息传感器及冷却液温度传感器28

六、转速传感器及曲轴位置和凸轮轴位置传感器39

七、电磁喷油器的喷油速率和无回油系统44

八、汽油机燃油定量电子控制的实施45

九、起动控制46

十、起动后控制46

十一、暖机控制47

十二、怠速转速控制47

十三、部分负荷控制52

十四、燃油定量闭环控制52

十五、氧传感器54

十六、倒拖工况燃油定量控制60

十七、超速断油控制61

十八、加速减速控制（过渡工况补偿）61

十九、全负荷控制62

二十、环境参数修正62

二十一、蓄电池电压修正62

二十二、燃油箱蒸发排放物控制及炭罐控制阀62

第四节汽油机点火系统的组成及其电子控制65

一、点火系统概述65

二、以机械方式控制点火定时的点火系统66

三、以电子方式控制点火定时的点火系统73

四、爆燃及爆燃控制79

五、汽油机点火闭合角的控制82

六、火花塞82

第五节汽油机可变进气管长度电子控制101

一、可变进气管长度电子控制原理101

二、可变进气管长度电子控制所需的传感器和执行机构102

第六节汽油机可变气门电子控制105

一、可变气门定时电子控制106

二、可变气门升程电子控制和部分

气缸封闭技术111

三、全可变气门电子控制117

第七节汽油机增压和增压压力电子控制120

一、汽油机增压概述120

二、废气涡轮增压器的调节122

三、废气涡轮增压压力和爆燃的联合闭环控制124

四、汽油机涡轮增压的技术进步125

第八节进气量电子控制125

一、进气量电子控制的必要性125

二、进气量电子控制系统的组成126

第九节起动?停车运行电子控制127

第十节空调压缩机电子控制128

第十一节冷却风扇电子控制128

第十二节掺烧甲醇电子控制129

第十三节汽油机二次空气电子

控制129

一、二次空气及其作用机理130

二、二次空气电子控制系统的组成130

三、二次空气及相关参数的控制策略132

第十四节汽油机排气再循环电子控制132

一、排气再循环概述132

二、汽油机外部排气再循环电子控制系统的组成133

三、排气再循环对汽油机油耗和排放的影响133

第十五节与变速器换档相关的发动机电子控制134

思考题135

第二章汽油机稀薄燃烧和汽油直喷电子控制137

第一节汽油机稀薄燃烧电子控制137

一、汽油机实现稀薄燃烧必须解决的问题137

二、稀薄燃烧涉及的电子控制项目138

三、涡流比电子控制138

四、稀薄燃烧喷油定时电子控制141

五、稀薄燃烧点火定时电子控制141

六、稀薄燃烧λ闭环控制141

七、稀燃极限电子控制142

八、稀薄燃烧NOx排放的控制策略142

第二节汽油直喷（GDI）电子控制142

一、汽油直喷（GDI）概述142

二、现代GDI与20世纪30年代缸内喷射和进气口喷射的区别144

三、GDI能够节油的原因145

四、各种工作模式在GDI 中的运用146

五、现代GDI的燃烧系统147

六、GDI燃油供给系统和燃油喷射系统的组成149

七、GDI发动机的电子控制策略152

八、GDI与汽油机其他节能减排技术的综合运用156

九、国外GDI发动机实例159

十、国产GDI发动机实例166

思考题171

第三章汽油机曲轴箱强制通风及尾气后处理173

第一节曲轴箱强制通风173

一、曲轴箱漏气及曲轴箱强制通风概述173

二、曲轴箱强制通风系统及其组成173

三、曲轴箱强制通风与燃油定量电子控制的关系174

四、曲轴箱强制通风阀（PCV阀）174

五、曲轴箱强制通风系统故障及其对排放和行驶性能的影响175

第二节汽油机尾气后处理技术的演变过程176

第三节用于理论当量燃烧汽油机的三效催化转化器177

一、三效催化转化器的构造177

二、三效催化转化器的工作原理180

三、三效催化转化器转化性能的评价

指标及其影响因素181

四、对三效催化转化器的要求181

五、三效催化转化器的试验方法181

六、三效催化转化器的活性丧失182

七、三效催化转化器的λ窗183

八、缩短起燃时间的措施183

九、三效催化转化器对发动机性能的影响184

第四节用于稀薄燃烧和汽油直喷的NOx储存?还原催化转化器184

一、治理稀薄燃烧和GDI汽油机NOx排放的技术路线概述184

二、NOx储存?还原催化转化技术简介185

三、NOx储存?还原催化转化器的工作

过程185

思考题186

下篇汽油机车载故障诊断OBD及其在I/M中的应用

第四章针对排放的汽油车检测与维修（I/M）概论188

第一节什么是汽车I/M 188

第二节汽油车I/M检测方法概述188

一、怠速法、恒速法与工况法189

二、简易的I/M检测方法有效性的判别指标189

三、汽油机控制方式对I/M检测方法的影响189

四、汽油机尾气后处理技术对I/M检测方法的影响190

五、燃油定量闭环控制对I/M检测方法的影响190

六、简易的I/M工况法检测设备和行驶循环概述190

第三节美国的I/M检测方法191

一、IM240检测方法191

二、ASM检测方法192

三、IG240检测方法（VMAS）194

四、三种在用车污染物排放检测方法的对比196

第四节中国的I/M检测方法197

一、双怠速法197

二、稳态工况法199

三、瞬态工况法202

四、简易瞬态工况法206思考题208

第五章汽油机车载诊断（OBD）及

故障查找209

第一节发动机车载诊断（OBD）概述209

一、OBD始于美国210

二、欧洲的车载诊断（EOBD）210

三、OBD在中国211

四、OBD相关的法律规定212

五、OBD 中的故障监测213

六、OBD系统对故障的判定标准213

第二节OBD系统的功能214

一、OBD系统主要的监测和诊断功能214

二、OBD系统监测功能的扩展215

三、OBD系统功能的临时关闭215

第三节故障监测的原理216

一、故障监测方法概述216

二、实施故障监测的条件概述216

三、故障的状态216

四、电子控制系统故障表现的类型217

五、冻结帧217

六、故障指示器及其激活和熄灭217

七、故障信息的储存218

八、故障码的构成219

九、故障频度计数器和故障码的清除221

十、故障信息的输出221

第四节故障监测的方法及设置故障码的条件举例225

一、节气门位置传感器信号不可信225

二、进气歧管绝对压力传感器信号电压超出可能范围226

三、空气流量传感器信号不可信226

四、进气温度传感器信号电压超出可能范围226

五、发动机冷却液温度传感器信号

电压超出可能范围227

六、起动后发动机冷却液升温速度过低227

七、缺火监测227

八、三效催化转化器前氧传感器信号

不可信228

九、三效催化转化器后氧传感器信号不可信230

十、三效催化转化器转化效率过低231

十一、燃油调节幅度超出规定范围232

十二、喷油器驱动电路故障232

十三、怠速转速偏差超出规定范围233

十四、防盗系统燃油激活电路信号监测233

十五、爆燃传感器电路故障233

十六、爆燃传感器电路的噪声通道

电平超出可能范围233

十七、蒸发排放物控制系统炭罐清洗阀故障234

十八、蒸发排放物控制系统泄漏故障235

十九、EGR阀流量不足的故障监测235

二十、EGR阀销位置传感器电路故障监测236

二十一、二次空气系统故障监测236

二十二、空调制冷剂压力传感器信号电压超出可能范围236

二十三、系统电压超出规定范围236

二十四、ECU未编程故障监测236

二十五、ECU存储器故障监测236

二十六、ECU的5V参考电路电压超出正常范围237

二十七、各种驱动电路输出电压超出正常范围237

第五节故障应急措施237

一、ECU输入部分的故障应急措施237

二、ECU输出部分的故障应急措施238

第六节故障诊断仪的应用238

一、大众汽车公司故障诊断仪的应用238

二、通用汽车公司故障诊断仪的应用240

三、万能故障诊断仪的应用242

第七节故障信息与故障的关系242

一、空气流量传感器信号不可信的潜在原因243

二、起动后发动机冷却液升温速度过

低的潜在原因243

三、发动机缺火的潜在原因243

四、氧传感器信号不可信的潜在原因243

五、燃油调节幅度超出规定范围的潜在原因244

六、怠速转速偏差超出规定范围的潜在原因244

七、蒸发排放物炭罐清洗阀开启时真空开关没有真空度而关闭时反而有真空度的潜在原因244

八、EGR阀闭环控制时阀销位置传感器输出信号实际值与设定值不符的潜在原因244

第八节排放超标与实际故障的关联性分析244

第九节汽油机电控系统零部件和线路的基本特点245

一、点火开关245

二、电子控制单元ECU245

三、线束和插头246

四、电源247

五、传感器247

六、执行器247

七、继电器248

八、接地方式249

第十节汽油机及其电子控制系统专用的检修工具249

一、专用于检修发动机电子控制系统的转接器249

二、跨接线250

三、测试灯251

四、自带电池的测试灯251

五、燃油压力表252

六、喷油器车下清洗和流量测试系统252

七、喷油器随车清洗器253

八、汽油机气缸压缩压力表253

九、排气背压压力表253

第十一节根据故障码实施故障诊断的步骤254

一、温度传感器信号不可信254

二、节气门位置传感器信号不可信255

三、爆燃传感器故障256

四、进气歧管绝对压力传感器信号不可信257

五、氧传感器信号不可信257

六、凸轮轴位置传感器信号不可信259

七、感应式转速传感器信号不可信259

八、电磁喷油器驱动级故障260

九、炭罐清洗阀驱动级故障261

十、故障指示器驱动级故障262

十一、EWD3怠速执行器驱动级故障263

十二、步进电动机怠速执行器驱动级故障264

第十二节根据发动机症状实施故障诊断的步骤265

一、起动电动机无法拖转发动机或拖转缓慢266

二、起动时发动机可以拖转但不能起动成功267

三、热车起动困难271

四、冷车起动困难273

五、热车起动和冷车起动都困难，但起动成功后转速正常277

六、暖机过程中怠速不稳280

七、暖机结束后怠速不稳282

八、暖机过程中和暖机结束后都有怠速不稳286

九、使用负荷（空调等）时怠速不稳或熄火290

十、怠速转速过高291

十一、加速时转速上升不明显或熄火293

十二、加速时反应迟缓296

十三、无法加速到正常水平299

十四、空调系统故障303

第十三节系统维修安全事项304

一、汽油喷射电子控制系统诊断维修注意安全事项304

二、安全措施305

思考题305