2.2.2 描述和操作 2.2.2.1 概述 该发动机采用联合电子控制系统，主要由发动机控制模块 (ECM)、ECM 工作电路、系统输入、输出部件组成。ECM 位 于空调鼓风机右边，是发动机控制系统的控制中心。它不断监 测来自各个传感器的信号，并控制影响车辆性能的各个系统。 发动机控制模块还执行系统诊断功能，它可识别操作故障，并 通过故障指示灯(MIL) 提醒驾驶员并存储指示故障部位的故障诊 断码，以便于维修人员进行维修。 如果发动机控制模块损坏，模块内部没有单一的零配件可以维 修。ECM 必须作为一个整体进行更换。 输入信息部件：曲轴位置传感器(CKP)、凸轮轴位置传感器 (CMP)、进气压力温度传感器[进气压力传感器(MAP)、含进气 温度传感器(IAT)]、爆震传感器(KS)、节气门位置传感器(TPS)、 蒸发箱表面温度传感器、发动机冷却液温度传感器(ECT)、车速 传感器(VSS)、前氧传感器(HO2S)、后氧传感器(HO2S)、空调 压力开关、动力转向开关、除霜加热启用输入、CAN 信息输 入、串行数据线输入。 输出部件：怠速控制阀(IAC)、1-2-3-4 缸燃油喷射器、点火线 圈、可变气门正时电磁阀(VVT)、活性碳罐电磁阀(EVAP)、主 继电器、油泵继电器及油泵、冷却风扇低速继电器、冷却风扇 高速继电器、空调压缩机继电器、CAN 信息输出、串行数据线 输出。 2.2.2.2 输入信息部件 1、曲轴位置传感器(CKP)同步脉冲。当曲轴转动时，传感器信号盘上面的槽将改变传感 系统采用磁感应式曲轴位置传感器。传感器安装在变速箱前端 壳体上，用螺栓固定，位于发动机冷却液温度传感器下部。传 感器信号盘与曲轴飞轮是一个整体，传感器通过其支座伸出与 信号盘齿的间隙约1.2mm 以下。信号盘上面有58 个机加工槽， 其中的57 个槽按6°等间隔分布。最后一个槽较宽，用于生成 器的磁场，产生一个感应电压脉冲。第58 槽的脉冲较长，可识 别曲轴的某个特定方向，使发动机控制模块(ECM)可随时确定 曲轴的方向。发动机控制模块使用此信息生成点火正时和燃油 喷射脉冲，然后控制点火线圈和燃油喷射器。传感器信号通过 ECM 线束连接器EN01 的46、47 号端子输入给ECM，如果发 动机控制模块监测到传感器信号不良或不正确时，将记录故障 代码P0321、P0322。与凸轮轴位置的相对位置不正确时会记 录故障代码P0016。 2、凸轮轴位置传感器(CMP) 发动机控制模块接收该信号用作同步脉冲，按适当顺序触发燃 油喷射器。发动机控制模块利用凸轮轴位置传感器信号指示作 功行程期间1 缸活塞的位置。发动机控制模块由此可计算实际 的燃油喷射顺序。如果在发动机运行时凸轮轴位置传感器信号 丢失，燃油喷射系统将转换到根据最后一个燃油喷射脉冲计算 的顺序燃油喷射模式，而发动机将继续运行。即使故障存在， 发动机也可以重新启动。传感器信号通过ECM 线束连接器 EN01 的42 号端子输入给ECM，如果在发动机运转时控制模 块检测到不正确的凸轮轴位置传感器信号时，将记录故障代码 P0340、P0341、P0342、P0343。与曲轴位置的相对位置不正 确时会记录故障代码P0016。进气压力温度传感器内部包含一个进气压力感应元件和一个热 敏电阻，发动机在工作时进气压力感应元件能产生进气压力信 号，负温度系数的热敏电阻能产生进气温度信号。 进气压力感应元件测量因发动机负荷和转速变化而导致的进气 歧管压力变化。它将这些变化转换为电压输出。发动机减速滑 行时节气门关闭将产生一个相对较低的进气歧管绝对压力输出。 进气歧管绝对压力与真空度相反。当歧管压力高时，真空度低。 MAP 传感器还用于测量大气压力。此测量是作为MAP 传感器 计算中的一部分来完成的。在点火开关接通且发动机未运行的 情况下，发动机控制模块将进气歧管压力读作大气压，并相应 调节空燃比。这种对海拔高度的补偿，使系统可在保持低排放 的同时保持操纵性能。传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的19 号端子输入给ECM，MAP 传感器及其电路出现故障时将 会记录故障代码P0105、P0106、P0107、P0108。 发动机控制模块向热敏电阻提供5V 电压，并测量电压变化以确 定进气温度。发动机控制模块通过测量电压来获得进气温度， ECM 利用此信号对喷油脉宽及点火正时进行修正。传感器信号 通过ECM 线束连接器EN01 的25 号端子输入给ECM，电路 出现故障时将会记录故障代码P0112、P0113。 4、爆震传感器(KS) FE02-5125b 爆震传感器是一种振动加速度传感器，产生一个与发动机机械 振动相对应的输出电压。该传感器安装在发动机缸体感应较灵 敏部位。如果发动机产生爆震，ECM 会接受到这个信号，滤去 非爆震信号并进行计算，通过凸轮轴与曲轴位置传感器信号判 断发动机在工作循环中所处的位置，ECM 据此计算出几缸发生 爆震，将会推迟此缸的点火提前角直到爆震现象消失。然后再 次提前点火提前角直到使点火角处于当时工况下的最佳位置。 传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的30、31 号端子输入 给ECM，KS 传感器出现故障时ECM 将会记录故障代码 P0327、P0328。 5、节气门位置传感器(TPS)节气门位置传感器安装在节气门体上，与节气门轴相连。传感 器内部实际上是一个滑动变阻器，由ECM 提供5V 参考电源及 搭铁。发动机控制模块通过监测此信号线路上的电压来计算节 气门的位置。因为与节气门轴相连，所以输出信号随加速踏板 的移动而变化。在节气门关闭时，传感器输出电压较低，约 0.3-0.9V。随着节气门的开启输出电压增加，在节气门全开时， 输出电压约4.5V。传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的 26 号端子输入给ECM，ECM 根据此信号对喷油量进行修正， 只要传感器电路出现故障，就会设置故障代码P0122、P0123。 6、发动机冷却液温度传感器(ECT) FE02-5127b 发动机冷却液温度(ECT) 传感器是一只热敏电阻，即阻值随温 度而改变的电阻器。它安装在发动机冷却液液流中。发动机冷 却液温度较低时电阻值较高，在-30℃(-22 ºF)时电阻值为 26000Ω。而温度较高时会导致低电阻值，在130℃(266 ºF)时， 电阻为90Ω。发动机控制模块为传感器提供一个5V 参考电压， 冷车时电压升高，热车电压降低。通过测量电压变化，发动机 控制模块可以确定发动机冷却液温度。该传感器对于发动机控 制系统而言。对点火正时及燃油喷射量的修正值至关重要。同 时该信号还通过CAN 网络传输给仪表(IP)，用于显示当前发动 机的工作温度。传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的41 号端子输入给ECM，当传感器及电路出现故障后会记录故障代 码P0117、P0118。 7、车速传感器(VSS) FE02-5128b 车速传感器安装在变速箱前端壳体上，与差速器的车速传感器 驱动齿轮相连接。车速传感器是霍尔式的，由受ECM 控制的主 继电器提供工作电源，当车辆行驶时，传感器输出矩形脉冲信 号。传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的57 号端子输入 给ECM，当传感器及线路出现故障后会记录故障代码P0501。 8、前氧传感器(HO2S)前氧感器安装在排气歧管上，三元催化转换器前端。通过检测 废气中氧的含量，向ECM 提供间接的混合气浓度，使ECM 修 正喷油脉宽，使混合气浓度保证在理论值14.7 左右。氧传感器 的传感元件是一种带孔隙的陶瓷管，管壁外侧被发动机排气包 围，内侧通大气。传感陶瓷管壁是一种固态电解质，内有电加 热管。当传感陶瓷管的温度达到350℃( 662 ºF)时，即具有固 态电解质的特性。氧传感器的工作是通过将传感陶瓷管内外的 氧离子浓度差转化成电压信号输出来实现的。输出电压的高低 是由于陶瓷管内部电子移动导致。若混合气体偏浓，则陶瓷管 内外氧离子浓度差较高，电势差偏高，大量的氧离子从内侧移 到外侧，输出电压较高(接近800mV)。若混合气偏稀，则陶瓷 管内外氧离子浓度差较低，电势差较低，仅有少量的氧离子从 内侧移动到外侧，输出电压较低(接近200mV)。信号电压在理 论当量空燃比(λ=1)附近发生突变。传感器信号通过ECM 线束 连接器EN01 的45 号端子输入给ECM，若传感器、线号及线 路出现故障后会记录故障代码P0030 、P0031 、P0032 、 P0053、P0130、P0131、P0132、P0133、P0134、P2195、 P2196。 9、后氧传感器(HO2S) 后氧传感器安装在三元催化转换器后端。工作原理同前氧传感 器。若三元催化转换器工作正常，燃油控制系统处于闭环控制 时，传感器电压以0.45V 的电压稳定输出。传感器信号通过ECM 线束连接器EN01 的29 号端子输入给ECM，若传感器、信号 及线路故障会记录故障代码P0036、P0037、P0038、P0054、 P0136、P0137、P0138、P0140、P2270、P2271、如果后氧 传感器监测到三元催化转换器工作不良时，将会记录故障代码 P0420。 10、空调压力开关 开关安装在空调管路的高压侧，主要用于空调系统控制，ECM 只有在正确接收到该信号后才会控制压缩机继电器工作，使压 缩机电磁离合器吸合。开关信号通过ECM 线束连接器EN01 的 10 号、44 号端子输入给ECM，当开关及线路出现故障后， ECM 不会记录故障代码。 11、动力转向开关 开关安装在动力转向油泵上，在操作转向盘时，动力转向泵的 油压发生变化，由于动力转向泵的负荷增加，如果此时发动机 处于怠速状态，会造成发动机怠速波动，为了使发动机运转更 平稳，所以ECM 接收到该信号后，会增加发动机的扭矩。典型 方式为增加喷油量。开关信号通过ECM 线束连接器EN01 的12 号端子输入给ECM，当开关及线路出现故障后，ECM 不会记 录相关的故障代码。 12、除霜加热启用输入 该信号由BCM 通过专线提供，是一个电压信号。后挡除霜加热 实质上是一个功率相当大的加热电阻丝，对电能的消耗量比较 高。当后档除霜加热启动时，发电机的负荷增加，会造成发动 机转速波动，为了使发动机运转更平稳，ECM 接收到该信号 后，会增加发动机的扭矩输出。开关信号通过ECM 线束连接器 EN01 的24 号端子输入给ECM，当该信号出现故障时，ECM 不会记录相关的故障代码。 13、CAN 信息输入 ECM 通过CAN 网络把自己需要的信号从网络上下载使用，最 典型的信号有：制动开关信号、ABS 的工作状态等。CAN 的HI 信号线路通过ECM 线束连接器EN01 的33 号端子与CAN 网 络的其它模块相连接。CAN 的LO 信号线路通过ECM 线束连 接器EN01 的34 号端子与CAN 网络的其它模块相连接，如果 ECM 与其它模块通讯出现故障时将会记录故障代码U0001、 U0121、U0140、U0151、P1523。 14、串行数据线输入 在打开点火后，防盗线圈识别插入点火开关的钥匙是否是非法 钥匙，该信号经防盗模块输送给ECM，ECM 根据此信号判断 是否激活发动机防盗锁止系统。如切断点火、喷油、启动电路。 ECM 线束连接器EN01 的15、23 号端子为串行数据线的通讯 端子，与发动机防盗锁止系统有关的故障码有P1610、P1611、 P1612、P1613、P1614。 2.2.2.3 输出部件 1、怠速控制阀(IAC)IAC 阀安装在节气门体上，ECM 控制阀芯的伸出量以控制怠速 转速。发动机控制模块将电压脉冲发送到IAC 阀电机绕组，使 IAC 阀芯轴随每个脉冲向里或向外移动一定距离(一步或一个计 数)。芯轴的移动控制绕过节气门的气流量，进而控制发动机怠 速转速。所有发动机运行状态的期望怠速均通过编程设定到发 动机控制模块的校准程序中，这些设定的发动机转速基于发动 机冷却液温度、车速、蓄电池电压和空调系统压力。发动机控 制模块读入正确的IAC阀位置，以达到不同条件下期望稳定的 暖机怠速转速。该信息储存在发动机只读存储器中，即使点火 开关关闭后，该信息也不会被清除。如果断开发动机控制模块 电源后可导致怠速控制不正确，或者需要在启动时将加速踏板 踩到一半并直至发动机控制模块重新学习怠速控制。ECM 对 IAC 阀的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的21、22、35、 36 号端子实现的。如果怠速控制阀的位置与实际ECM 所需位 置不相符时将会记录故障代码P0506、P0507，如果怠速控制 阀及线路出现故障将会记录故障代码P0508、P0509、P0511。 2、1-2-3-4 缸燃油喷射器 FE02-5131b 燃油喷射器安装在气缸盖上，进气门前面，它根据ECM 的指 令，在规定的时间内喷射燃油，给发动机提供雾化后的燃油。 另外还有一个作用是储存高压燃油，消除由于油泵泵油引起的 共振，使油压保持稳定。喷油嘴为电磁控制型喷油嘴，壳体内 的回位弹簧将阀针压紧在阀座上并封住出口。喷油时，电子控 制器给出控制信号，电磁线圈通电，产生磁场克服回位弹簧的 压力、针阀重力、摩擦力等将针阀升起，燃油在油压作用下喷 出。由于针阀只有升起和落下两个状态，针阀升程不可调节， 只要喷油嘴进出口的压力差恒定不变，喷油量就仅取决于针阀 开启时间即开启电脉冲的宽度。 注意 当燃油喷射器堵塞或关闭不严时，发动机故障灯有可能点 亮，但是检测故障码为：氧传感器失真、信号不合理、空 燃比不正常等故障，此时就应该慎重判断故障元件。因 为，燃油喷射器堵塞或滴漏时，此时喷油量不受发动机 ECM 喷油脉宽控制，所以氧传感器反馈给发动机ECM 的混合气浓度信号就与理论的ECM 控制目标有很大差 异，发动机电控系统监测到此信号后就会判定氧传感器工 作不正常，但是系统无法判断是氧传感器本身故障还是其 它部件损坏后的连带故障，因此在维修此类故障时一定要 注意判断清楚故障元件。 ECM 对燃油喷射器的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的 50、63、49、64 号端子实现的，如果燃油喷射器及电路出现故 障会记录故障代码P0201、P0202、P0203、P0204、P0261、 P0262、P0264、P0265、P0267、P0268、P0270、P0271。VVT 电磁阀位于进气歧管边，靠近发动机前端。VVT 磁阀为4 位4 通电磁阀，工作电源由受ECM 控制的主继电器提供，ECM 以脉宽调制信号控制VVT 电磁阀搭铁。ECM 对VVT 电磁阀的 控制是通过ECM 线束连接器EN01 的2 号端子实现的。 5、活性碳罐电磁阀(EVAP)碳罐控制阀位于发动机缸盖侧面(变速器侧)用于控制碳罐清洗气 流的流量。碳罐控制阀由ECM 根据发动机负荷、发动机温度、 转速等一系列信号，通过综合计算后，发出电脉冲的持续时间 和频率(即占空比)来控制。活性碳罐中的汽油蒸汽，积聚过量后 会导致汽油外泄，造成环境污染，因此碳罐电磁阀的作用就是 在合适的时候打开，让过量的汽油蒸汽在碳罐内和空气充分混 合后进入进气管，参与燃烧。碳罐控制阀由电磁线圈、衔铁和 阀等组成。进口处设有滤网。流过碳罐控制阀的气流流量一方 面跟ECM 输出给碳罐控制阀的电脉冲的占空比有关，另一方面 还跟碳罐控制阀进口和出口之间的压力差有关。当没有电脉冲 时，碳罐控制阀关闭。ECM 根据发动机各传感器提供的信号， 控制碳罐电磁阀的通电时间，间接的控制了清洗气流的大小。ECM 对活性碳罐电磁阀的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的37 号端子实现的，当EVAP 电磁阀及电路有故障时，将会 记录故障代码P0444、P0458、P0459。 6、主继电器主继电器受控于ECM，当转动点火开关至“ON”位置时，蓄 电池电压经过点火开关至ECM10A 保险丝，最后到达ECM 线 束连接器EN01 的17 号端子。ECM 监测到该端子有电源以后 会控制EN01 的32 号脚内部接地，主继电器工作，给空调压缩 机继电器、冷却风扇低速继电器、冷却风扇高速继电器、油泵 继电器、ECM 线束连接器EN01 的8 号及51 号端子、活性碳 罐电磁阀、VVT 电磁阀、点火线圈、燃油喷射器、前氧传感器 加热、后氧传感器加热、车速传感器提供电源。所以当主继电 器不能正常工作时，发动机将不能正常着车。ECM 对主继电器 的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的32 号端子实现的，但 ECM 不会记录与主继电器相关的故障代码。油泵继电器位于发动机舱保险丝盒内，燃油泵安装在油箱内。 ECM 控制油泵继电器闭合后，燃油泵工作。泵和电动机同轴安 装，并且封闭在同一个机壳内。机壳内的泵和电动机周围都充 满了汽油，利用燃油散热和润滑。由于油泵继电器吸合，蓄电 池通过油泵继电器向电动燃油泵供电，继电器只有在启动时和 发动机运转时才使电动燃油泵电路接通。当发动机因事故而停 止运转时，燃油泵自动停止运转。电动燃油泵出口的最大压力 由安装在燃油泵上的泄压阀决定，在450kPa 至650kPa 之间。 燃油系统采用“无回油管系统”，其燃油压力稳定在400kPa 左 右。ECM 对油泵继电器的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的61 号端子实现的。如果油泵继电器及其电路出现故障将会记 录故障代码P0627、P0628、P0629。 8、冷却风扇高速继电器(A)、冷却风扇低速继电器(B) 号端子实现的，当冷却风扇继电器及其线路出现故障时，将会 记录故障代码P0480、P0481、P0691、P0692、P0694。 9、空调压缩机继电器 空调压缩机继电器位于室内保险丝继电器盒内，为内部集成式。 主要用于控制压缩机电磁离合器的工作。ECM 对空调压缩机继 电器的控制是通过ECM 线束连接器EN01 的60 号端子实现 的，当空调压缩机继电器及其线路出现故障时，将会记录故障 代码P0645、P0646、P0647。如果继电器损坏，只能更换室 内保险丝继电器盒总成。 10、CAN 信息输出 ECM 通过CAN 信号把其它模块需要的信息通过CAN 网络传输 出去，实现网络共享，最典型的信号有：TPS、ECT、发动机 转速等。CAN HI 信号通过ECM 线束连接器EN01 的33 号端 子与CAN 网络的其它模块进行通讯。CAN LO 信号通过ECM 线束连接器EN01 的34 号端子与CAN 网络的其它模块进行通 讯，如果ECM 与其它模块通讯出现故障时将会记录故障代码 U0001、U0121、U0140、U0151、P1523。 11、串行数据线输出 串行数据线输出最典型的应用是与防盗模块的交流信息。同时 在使用故障诊断仪对ECM 进行故障诊断、数据流的读取等操作 时也可以通过串行数据线来完成。ECM 线束连接器EN01 的 15、23 号端子为串行数据线的通讯端子。2.2.3 系统工作原理 2.2.3.1 系统工作原理 控制单元的的作用是根据发动机的进气量和转速信号，计算出 基本喷油持续时间，以接近理想空燃比的混合气供发动机工作， 并控制其运转。例如，在冷车启动时，ECM 根据有关信号，通 过增加喷油量和控制怠速控制阀等执行元件，使发动机顺利启 动并控制怠速的转速。此外，ECM 还具有故障自诊断和保护功 能，当发动机出现故障时，控制单元可自动诊断故障和保存故 障代码，并通过故障指示灯发出警告，所保存的代码在一定的 触发条件下还可以输出。一旦传感器或执行器失效时，ECM 自 动启动其备用系统投入工作，以保证车辆的安全，维持车辆继 续行驶的能力。控制单元还可以与维修诊断仪器进行通讯，利 用诊断仪器可以查看存贮于控制单元内部的故障诊断代码，扫 描当前控制单元运行的系统参数即数据流，还可以利用诊断仪 器对控制系统的执行器进行强制驱动测试，可以在对控制系统 进行维修诊断时提供极大的便利。2.2.3.3 故障自诊断与保护功能 为了及时地发现发动机电控汽油喷射系统故障，并在故障发生 时保持汽车最基本的行驶能力，以便进厂维修，ECM 具有故障 自我诊断和失效保护功能。在ECM 内设有专门的自我诊断电 路，当发动机运转时，ECM 不断地监测各个部分的工作情况。 一旦发现异常情况，便将故障信号存储在存储器内，并以代码 方式显示出来。 为防止因传感器的故障而导致汽车不能行驶，在传感器出现故 障时，ECM 能立即采用预先存储的故障传感器信号的正常值来 继续控制发动机的运转。 对于执行器，为了防止因其故障影响安全，ECM 能立即采取相 应的措施以保证发动机的安全。这时，控制单元就会发出警告 信号，并向执行系统发出停止喷油指令。 此外，在ECM 内还备有应急回路。当应急回路收到监控回路发 出的异常信号时，便立即启用备用的简单控制程序，使发动机 各种工况的喷油量和点火时刻均按照原设定程序进行控制，从 而使汽车能保持基本的行驶能力。2.2.7 诊断信息和步骤 2.2.7.1 诊断说明 在对控制系统的故障进行诊断前，参见2.2.2.1 概述及2.2.3.1 系统工作原理。了解和熟悉控制系统的工作原理，然后再开始系统诊 断，这样在出现故障时有助于确定正确的故障诊断步骤，更重要的是这样还有助于确定客户描述的状况是否属于正常操作。 对控制系统的任何故障诊断都应该以“控制系统检查”为起点，“控制系统检查”将指导维修人员采取下一个逻辑步骤，进行故障诊 断。理解并正确使用诊断流程图可缩短诊断时间并避免对零部件的误判。 2.2.7.2 控制系统检查 在对控制系统检查以前，先执行以下初步检查： 1. 检查蓄电池端电压，确保电源充足，电压稳定。 2. 检查蓄电池电缆，清洁并紧固。 3. 检查易于接触或可以看到的系统部件是否有明显损坏或存在可能导致该症状的状况，例如真空管是否破损、线束连接器是否可靠 连接。 4. 检查控制模块及蓄电池主搭铁点位置正常，搭铁点铜片不要存在氧化、松动等迹象。 5. 检查控制系统是否有可能影响系统正常运行的售后加装装置。