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,山东交通学院 吳际璋,汽车电控元件的故障分析,目录 一、电控系统概述：传感器、电脑 、 ECU、执行元件 二、电控元件的故障分类 三、时效故障的性质和特点 四、电控元件故障的确认方法 五、故障现象和故障码的相互关系 六、各类电控元件的一般原理 和故障分析 七、总结,一、电控系统概述： 轿车各类电控系统（汽油喷射系统、自动变速器系统、巡航系统、ABS防抱死系统、油气悬架系统等等）都是由： 传感器、电脑、各种执行元件组成的网络系统，完成局部自动化和半自动化的随机控制。通常把这些系统的零部件统称为：电控元件。,（一）传感器： 它又叫“转换器”，把非电量变为电量，以模拟量和数字量（开关量）的形式，输出给电脑ECU。它是压力、温度、速度、角度、开度、高度、时间、流量、位移量和开关量等物理量的信号源。 它分为：电阻型、磁敏型、热敏型、压敏型、光敏型等型式（电磁型的多为执行元件）。,（二） 电脑ECU 1、电脑ECU是许多半导体基片制成的模拟电路，数字电路和逻辑分析运算电路，统称大规模集成电路。 2、它接受各种传感器的信号，整形、放大、运算、存储、处理后发出控制指令，是电控网络的智能化神经中枢，具有多项控制功能。,（三）执行元件 1、各系统的电脑ECU，分别或集中控制着各系统的执行元件，它又叫伺服系统（ Servo System），根据不同的工况要求，完成喷油、点火、换挡、巡航、ABS制动压力调节、车身高度调节等指令任务，也就是又把电量变为非电量（物理量），使各种泵、阀动作，定时、定量的完成指令任务，实现随机伺服控制。 2、执行元件的动力源多为电磁阀和电动泵，通过它控制各种真空驱动件、液压驱动件、气压驱动件、机械驱动件等。,网络原理框图：,二、电控元件的故障分类： 1永久性故障即电控元件已损坏，又叫：“持续性故障”。此类故障，容易判定捕捉排除。 2偶发性故障瞬时状态不佳，又叫：“间歇性故障”，信号时有、时无、时弱、时强，重显时间不定，有时偶而出现，有时连续出现，无规律可循，较难判定捕捉排除。,3自生性故障为电元件自身产生的故障，与其他相关元件无关，又叫：“真性故障”。 4他生性故障电元件本身无故障，因 其他相关元件工作不良，因果关系的影响而失常报警。 例如：汽油泵、滤油器、喷油器、三元催化器工作不良，严重时影响了空燃比A/F的大小，氧传感器Ox即代言报警，又叫“假性故障”，其实0x自身并无故障。,5时效故障电元件的使用寿命，都有一定的有效期限，超过了这个期限，轻则失准，重则失效。 三、时效故障的性质和特点： 1、电控元件随着工作时间的增加，会出现老化、衰退、变态现象，即：热衰退、热应变、磨损、脏堵、犯卡、漏电、漏磁、漏光、干扰、过载等原因的影响。,2、输出的工作参数失准，或执行元件的动作失准，从量变到质变，进而失效报警，此即谓“时效故障”。 3、时效故障出现早晚的影响因素： （1）电控元件的工作时间叠加量； （2）工作环境的好坏； （3）内部结构的工作性质； （4）使用维护是否及时合理。 （5）其中维护及时合理是关键因素。,电脑ECU在十万公里的故障率为1/1000，超过这个极限，就会相继老化失效。,4、时效故障的两种性质 ： （1）失准故障输出的工作参数有误，或执行元件的动作有误，造成工作状态失常。根据轻、重程度的不同，自诊系统有时不报警显示。此类故障必须依靠正确的机理分析和准确的电测量来捕捉排除，其难度较大，技术含量较高。,（2）失效故障无工作参数的输出，或执行元件无动作，多为损坏故障，断路或短路，包括电元件本身、联网线路、电脑中的相关电路这三个方面。因其网络系统已中断，自诊系统必报警显示，可通过检取故障代码，有针对性的捕捉排除，其难度较小，技术含量也较低。,5、时效故障的特点： 因电控元件的物理性质各异，故障的表现形式也不相同。 （1）静态正常、动态失常或相反多为电阻型和电磁型的电元件（包括压电型）； （2）冷态正常、热态失常或相反多为热敏型和压敏型的电元件； （3）低速正常、高速失常或相反多为磁敏型和光敏型电元件。,四、电控元件故障的确认方法： 因电控元件工作性质各异，采用多元化的确认方法，将故障编为代码输出。 1值域判定法输出信号超出正常值规定范围，自诊系统就确认有故障。例如：水温传感器CTS。正常控制范围为-30120 ，正常输出电压为0.34.7v，如果小于0.15v或4.85v时，即报警存储，此谓失准故障。,2时域判定法输出信号在一定时间内无变化，或变化未达到标准值时，自诊系统即确认有故障。例如：氧传感器Ox。输出电压应为：0.1v0.9v，并在10s内变化8次为正常。 如在一定时间内，无 0.45v基准电压输出，或电压不变化时（0.1v0.9v），即报警存储，此故失效故障。,3逻辑判断法电脑ECU对两个相关传感器的工作参数对比分析，当其逻辑因果关系违反设定条件时，自诊系统即确认有故障。 例如：（1）转速信号SP大于某一转速值；节气门位置传感器信号TPS却小于某一对应值，判定TPS有故障，即报警存储。（2）转速信号 SP3000r/min；车速信号VSS也应100km/h。否则：传动系统有故障，应报警存储。,4功能判定法电脑ECU发出工作指令，执行元件无动作功能，自诊系统即确认执行元件有故障。 例如：废气再循环系统的EGR电磁阀。,五、故障现象和故障码的相互关系： 电控元件和ECU有直接控制和间接控制 的区别，故障代码和故障现象，也存在着因果关系和非因果关系。 1有故障代码，却无故障 现象： 运行中曾经发生过轻微地、瞬时地偶发性间歇故障，很快又恢复正常，故障码已被存储所致。 例如： （1）偶发性12次断火故障；瞬时断油故障； （2）瞬时外界电磁波干扰故障；,（3）瞬时误操作又改正的故障； （4）相关电元件偶发性影响的故障。 例如：克莱斯勒轿车，瞬时发现“43”（点火线圈初级峰值小CL）代码，必出“27”（喷油器电路INJ）代码。,2有故障现象，却无故障代码： 凡不受电脑ECU直接控制的电元件和机械元件，（或直控元件，因未超出值域和时域范围的）有故障现象，但无故障代码。 例如：电动汽油泵油压偏低时，有怠速不稳和加速不良的故障现象，但无故障代码，严重时氧传感器Ox会代为报警。,3故障现象和故障代码的因果关系表：,六、各类电控元件的一般原理和故障分析 ： （一）电阻型： 节气门位置传感器（TPS）、流量板式空气流量计（AFS）、转向轴角度传感器、 EGR阀高度传感器等电元件。,1、原理变阻电位器用炭精镀膜或陶瓷薄膜电阻制成，滑键触点臂与节气门轴同步转动。全程电阻值为56K，当输入电压5V时，输出05V渐进随动阶梯电压，与节气门开度成正比。 2、故障它是摩擦型的电元件，怕振动，接触电阻不稳定，相对滑动部分易磨损失准。,（二）磁敏型 ： 1磁敏性传感器的特点 (1)传感器元件不与激励元件（齿圈）接触，最适于高速度转轴式速度信号和角度信号的输出。如：SP、VSS、轮速。 (2)信号电压对转速的高低十分敏感，低速时小于1V；高速时大于15V。,（3）随着使用时间的增加，磁芯退磁、线圈老化、气隙变大，特别是磁芯气隙处有磨料铁屑时（特别是轮速传感），都影响交变电压的产生而失准，进而失效。,2霍尔（HL）式传感器工作特点 ： 1）HL电压是稳定强度信号，不受转速和气隙的影响，适用于高转速和低转速信号的产生，在206000r/min （范围中信号能量不变，电压稳定，抗干扰能力强，工作可靠。,2）HL片在分电机中或在车速传感器中，最怕密封不良。润滑油中的金属磨粒沾污磁铁和HL片，磁场被削弱，影响磁力线穿透HL片的速度，使HL电压失准而产生故障。,（三）热敏型传感器 ： 它分：热敏电阻式和热敏电压式。 1、热敏电阻型分： （1）正温度系数（PTC）-除霜器电路。 （2）负温度系数（NTC）-水温CTS、气温ATS、油温OTS、AFS，两种形式各有其不同的温-阻特性。,（3 ）热敏电阻的故障： 它始终处于热环境中，但环境温度不是定值，在频繁的温差变化中，会产生热应变，温阻特性发生漂移，使输出电位失准。特别是水温传感器和油温传感器，最怕缺水、油产生高温和冷激。,2、热敏电压传感器 ：它分： 它分：二氧化锆（ZrO2）Ox，和二氧化钛（TiO2）Ox两种形式。 （1）二氧化锆（ZrO2）Ox ，又叫：“气敏电池”，在热态下利用氧浓度的差异，氧离子快速扩散，能产生0.10.9v的微量电压。,（2）二氧化钛（TiO2）Ox，是利用其钛片的“嗅敏电阻”随氧含量而突变的特性。输入端加上5v基准电压，输出端即产生05v宽带随动电压，它体积小、电压变化幅度宽、反馈控制能力大、抗污染和抗干扰能力强。,（3） Ox的故障： A、不管何种氧传感器，都怕废气中的炭化物和铅化物的污染覆盖，一旦使用了有铅汽油或发动机“上机油”，氧传感器的电压突变特性即失准，即报警存储。 B、氧传感器（Ox）又是多元故障的报警器。凡对空燃比（A/F）有影响的部件（如：汽油泵、滤油器、喷油器、三元催化器等），发生了脏堵故障，Ox也会报警显示。,C、因为Ox始终处于与污染的高温废气中工作，与其他传感器相比，它的故障率最高，寿命也最短。如果加了有铅汽油，行驶500Km后即报警，只能换新处理。,（四）压敏型MAP： 它分：压阻式传感器和压电型传感器： 1、压阻式传感器用于进气管压力检测，即MAP传感器。利用半导体应变片，组成一个桥式平衡电路，“压敏应变效应”，使其电阻变化（正应变和负应变），产生电压信号，放大输出。它对环境温度的高低最敏感,2、压电型传感器KNK 为共振型传感器，安装在缸体的上部，爆震产生时，其外壳随机振动，其配重也随之振动，夹在配重和外壳间的压电元件受到振动挤压，产生“压电效应”，正常振动的电压值0.5V，当爆震波达7KHz以上时，即产生共振现象。此时，有1V的电压信号输出给ECU，使点火时间推迟。,（五）光敏型： 1、发光二极管和光敏二极管，是半导体制成的PN结。它体积小、亮度高、工作电压低（1.52V），频率响应快（通断时间为1/2ms）、高低速适应性好、使用寿命长（超过5万h），管壳还有透镜作用。,当以1.52V的正向电压加在二极管上时，管芯即导通发光。该光照射到光敏二极管上时，其PN 结即导通，电流与照射到元件上的光量成正比的变化。,照穿光敏三极管起开关作用，其光束就是基极电路。转盘在其间旋转，光孔产生透光和遮光的交替变化，透光时PD管导通，遮光时截止。PD管产生的脉冲电压向ECU的点火和喷油电路输送SP和IGT/NE脉冲电信号。,2该传感器，光源电流小，使用寿命长，点火强弱不受转速的影响，但二极管的透镜怕油污和漏光，分电机的密封性要好。防止其透镜受到污染，影响其灵敏度。,（六）电磁型（执行元件）： 1、电磁阀类： 其控制方式是利用电脑ECU通过大功率三极管（Tr），控制其搭铁回路，以提高其快速反应的响应性。有的为开关阀；有的则是用占空比控制的频率阀。,它们的故障多为：高温影响感应线圈电阻值失准（热衰退）、阀门脏堵、受热犯卡、动作失控、关断不严等症候。应定期检测、清洗维护，维护周期一般为2万公里左右。检查时应测量其线圈电阻值（常温和高温），是否在规定的范围内，并进行通断电试验，应有清脆的开闭声为好。,2、永磁电机泵类 此类电元件的故障，多为炭刷和换向片的磨损，炭刷弹簧力的减弱，接触压力变小，电阻值加大，转速降低等故障，导致泵油量、泵气量、煽风量、位移量减小而失效。也会因负载部件脏堵犯卡，造成线圈烧毁而损坏，其使用寿命的长短，取决与是否及时地检测维护和泵的工作油质好坏等因素。,七、总 结： 维 护技术是机电一体化知识的综合运用，掌握机理是第一位的必备条件，诊断的前提是对故障症候的综合分析，通过技术测量手段，才能做出正确的判断。 只有深悟“正确使用、定期检测、强制维护、视情修理、换件为主”维修制度的内涵（第十三号交通部令精神），才能合理地延长电控汽车电元件的使用寿命，这是当前“管、用、养、修”有关人员必须遵守的法规。 END！,