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1、2005款福特领航员车辆结构系统培训手册 第一章 结构与原理 1-1 目录 车辆排放控制信息VECI 2 车辆认证标牌 5 VECI 缩略语定义 7 随车诊断OBD 监测器 8 催化转换效率监测器 12 综合部件监测CCM 16 AP 检漏监测 18 蒸发排放EV 废气循环EGR 系统监测器 差压反响DPFE EGR和EGR系统模块ESM 23 电动废气再循环EEGR 系统监测器 25 燃油系统监测器 27 加热氧传感器HO2S监测器 29 缺火探测监测器 31 曲轴箱强制通风PCV 系统监测器 35 二次空气喷射AIR 系统监测器 电动二次空气喷射泵系统 36 节温器监测器 38 可变凸轮正
2、时VCT 监测器 40 故障指示灯MIL 41 发动机电子控制EEC 系统 43 动力控制软件 44 动力控制硬件 49 动力控制模块PCM 输入 59 动力控制模块PCM 输出 79 点火系统 87 燃油系统 94 惯性燃油切断IFS 开关 104 废气再循环EGR 系统 105 AP 系统 114 蒸发排放EV 进气系统 118 二次空气喷射AIR 系统 125 可变凸轮正时VCT 系统 128 曲轴箱强制通风PCV 系统 130 催化转换器和排气系统 133 增压器和中冷器系统 138 动力控制模块PCM 控制的充电系统 143 基于扭矩的电子节气门控制ETC 145 双喷射供油系统 1
3、52 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-2 车辆排放控制信息VECI VECI 标牌 每部车辆都有适用于此车辆及其发动机的排放控制信息标牌图 1标牌上的规格对维修排放系统相当 重要 图1典型的车辆排放系统标牌 VECI 标牌的位置 典型的标牌位置是在发动机盖内面或水箱罩上 发动机蒸发排放EVAP 系统信息 制造厂商必须使用标准的系统来标识其各个发动机系列以下说明的系统是由环保署EPA 在 1991 年 所开发的以符合对于 1994 年型及其以后年型车型的法规要求 发动机系列及蒸发排放系列的标识各含有 12 个字符 发动机系列和蒸发排放的系列标识都被标示在排放标牌上作为发动机和蒸发排放
4、的系列信息在标示 发动机蒸发排放信息的长方形格子内第一行包含了发动机规格和发动机系列标识12 字符第二行 包括了蒸发排放系列标识信息12 字符发动机系列和蒸发排放的系列标识都是针对具体的车辆具 体信息请参考发动机系列和蒸发排放系列标识工作表中的标牌信息 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-3 废 气 排 放 控制系统 标牌 发动机蒸发排 零件号 放系列信息 图 2 典型的 VECI 标牌举例 发动机系列组工作表 年 制造商 类型 排量 1 5 通配卡 字符 码 年 2 3 4 码 说明 6 7 8 9 10 11 12 1 2001 F M X N 非标准系列 0 1 到 9 0 到
5、9 字母数字 2 2002 V 轻型车辆 3 2003 T 轻型卡车 4 2004 C 摩托车 5 2005 A 加州中型卡车 6 2006 H 重型发动机 7 2007 S 小型非路用 8 2021 L 大型非路用 9 2021 M 船用 系列 F M X 0 1 到 9 0 到 9 名称 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-4 蒸发排放系列名称工作表 年 制造商 类型 碳罐工作容量 1 5 通配卡 字符 码 年 2 3 4 码 说明 6 7 8 9 10 11 12 1 2001 F M X E 蒸发排放用于现存加强型车辆 a a a a 字母数字 2 2002 3 2003 R
6、蒸发排放重新加油用于 ORVR 车辆 4 2004 5 2005 6 2006 7 2007 8 2021 9 2021 系列 F M X 名称 a 所有碳罐的总克重6 至 9 各栏中如果没有容量用 0 表示 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-5 车辆认证标牌 发动机根本标定信息 根本发动机标定信息有时也叫动力标定信息位于车辆认证VC 标牌的右下角发动机标定信息每 行最多 5 个字符最多 2 行超过5 个字符的标定信息将转到此栏的第二行此标牌上只有根本标定 信息修正信息不再印在标牌上但是可在在线车辆效劳信息系统OASIS 中找到有关更详尽的 车辆认证标牌或发动机标定的信息请参阅维修手
7、册第 100-01 局部有关识别码的说明 发动机标定信息轿车 图 3 典型的车辆轿车标定标牌 发动机标定信息卡车 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-6 图 4 典型的车辆卡车标定标牌 标牌位置 车辆认证标牌的典型位置是在左侧车门上或门柱上 发动机标定码 2005 年型举例 发动机标定码 5B7 1 4D 0 A 00 5 年型年型是指车辆首次标定的年份5 2005 B7 车辆代码在车辆一行中说明B7 Expedition 1 变速器代码变速器说明1 自动2 手动 4D 唯一标定用于区分相似车辆的轮胎传动配置主减速器传动比以及其它重要标定因素 0 车队代码说明车辆属于哪个车队0 标识
8、美国4K A 地区标识 主要地区代码一个标定包含多个地区 A 美联邦 00 修订级标定信息的修订00 首次生产或者初始标定没有印在认证标牌上 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-7 VECI 缩略语定义 CARB 加州大气资源局 CARB LEV 低排放车辆 CARB TLEV 低排放过渡车辆 CARB ULEV 超低排放车辆 CARB ZEV 零排放车辆 CI 气缸喷射 EPA 美国环保署 EVAP 蒸发排放 GVW 车辆总重 GVWR 车辆额定总重整备重量加上有效载重量 HHDE 重负荷发动机 HHDDE 重负荷柴油发动机 MHDE 中重负荷柴油发动机 MPI 多点喷射 LDDT
9、轻负荷柴油卡车种类 LDT 轻负荷柴油卡车汽油种类依据表内定义重量加以区分 LDV 轻负荷车辆一般客车及 GVWR 在 6000 磅以下的轻型卡车 LHDE 轻重负荷发动机多种重量种类 LVW 负载车重整备重量加上 300 磅 MDT 中负荷卡车种类依据表内定义重量加以区分 MDV 中负荷车辆 MHDE 中重负荷发动机 MY 年型 NCP 未合规的惩罚 OBD 随车诊断 ORVR 随车加油蒸气回收 PC 客车 SI 顺序点火 SULEV 超超低排放车辆 Tier 0 在 Tier 1 生效之前的加州和联邦法规 Tier 1 从 1993 年车型开始的加州法规及从 1994 年车型开始的联邦法规
10、 Tier 2 从 2004 年车型开始的联邦法规 LEV 低排放车辆 LEV II 从 2004 年车型开始的加州法规 ZEV 零排放车辆 PZEV 局部零排放车辆 ULEV 超低排放车辆 ILEV 固有低排放车辆 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-8 随车诊断OBD 监测器 OBD-I 和 OBD-II 概述 自从1988 车型年起加州大气资源局CARB 便针对在加州所销售的车辆制定了随车诊断OBD 系统的相关规定当初所设定的要求称之为 OBD-I即当燃油计量系统废气循环EGR 系统与 排放污染有关的各个组件以及动力控制模块PCM 等系统发生问题时必须能够识别出可能发生故 障的区
11、域并且必须装有一个标示CHECK ENGINE 检查发动机或是SERVICE ENGINE SOON 尽 速维修发动机的故障指示灯MIL 在异常情况发生时点亮以警告驾驶者必须维修排放控制系统 此外亦须具有故障代码或是故障诊断码DTC 以协助辨识与故障问题有关的系统或部件 自 1994 车型年起CARB 与环保署EPA 批准使用加强型 OBD 系统也就是 OBD-II 系统OBD-II 的目标主要是利用降低排放控制系统在故障发生时所引起的高在用排放并自故障发生后缩短监测 以及维修的间隔时间以改善空气品质此外亦可协助诊断及修复排放的相关问题 北美 OBD-II联邦 OBD 要求适用于 使用汽油发动
12、机的客车和卡车 所有加州CA 马萨诸塞州MA 和纽约NY 联邦客车 加州马萨诸塞州和纽约的中负荷客车MDPV 及车辆额定总重GVWR 到达 14000 磅 的卡车车辆额定总重GVWR 从 8500 到 14000 磅的联邦卡车将在 2004 型年开始逐步采 用 OBD-II 系统车辆额定总重GVWR 到达 10000 磅而选择用轻负荷卡车规定认证的联邦 重载卡车必须符合 OBD-II 要求车辆额定总重GVWR 超过 8500 磅并且不符合 OBD-II 规定的联邦卡车必须要符合 OBD-I 的要求以到达福特汽车的最低规定要求在加拿大和 墨西哥出售的客车和卡车要符合联邦标定除非证明是为墨西哥高海
13、拔地区而制定的单独标 定 使用柴油发动机的客车和卡车所有车辆额定总重GVWR 到达 14000 磅的客车和加州卡 车车辆额定总重GVWR 从 8500 到 14000 磅的联邦卡车将在 2004 车型年加装 OBD-II 系统 绿色州是指选择并采用加州排放法规要求的美国各州绿色州绿色州接受所有车辆额定总重GVWR 低于 6000 磅的加州客车和卡车绿色州包括马萨诸塞州MA 纽约NY 佛蒙特州VT 和缅因 州ME OBD-II 系统能监测几乎所有影响到排气或蒸发排放的排放控制系统与组件部件在大多数的情况下系 标准的 15 倍之前监测出故障零排放车辆PZEV 超超低排放车辆SULEV-II和联邦T
14、ier 2 Bin 3 和 4 车辆只要需要都可以用25 故障标准替代 15 标准如果有一个系统或是部件超出排放标准 或是无法依照制造厂家的规格工作时在经过两个驾驶循环之后将会储存故障诊断码DTC 并且点 亮故障指示灯MIL 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-9 OBD-II 系统可以在任何驾驶模式下对故障进行连续监测或是在特定的驾驶模式下在每个驾驶循环中 对故障进行非连续性监测当初次监测到故障问题时一个待判定的故障诊断码DTC 将存储在PCM 的保活存储器KAM 内当初次监测到故障问题时一个待定的故障诊断码DTC 将存储在 PCM 的保活存储器KAM 内对于2005 车型年只要故障
15、出现就会显示待定故障诊断码DTC 注意 OBD II 规定要求只有在完成一个完整的无故障监测循环周期之后才能去除待定故障诊断码DTC 这意味着在一次无故障监测循环后待定故障诊断码DTC 将在下次加电时被去除但是如果经过 两个连续的驾驶循环后故障现象依然存在那么故障指示灯MIL 将点亮一旦故障指示灯MIL 点亮需要经过三个连续的驾驶循环都没有监测到故障后故障指示灯MIL 才会熄灭故障指示灯 MIL 熄灭后经过40 次发动机预热循环故障诊断码 DTC 将被去除 除了使诊断方式和 MIL 工作能够更加的明确化及标准化之外OBD 要求必须使用一个标准数据链接接 头DLC 标准通信链接和信息以及标准化的
16、故障诊断码DTC 与专用术语标准的诊断信息举例有 定格数据及检测与保养IM 整备指示灯 定格数据是初次监测到故障时而储存在 KAM 内的数据定格数据由许多参数组成例如发动机转速与 负荷情况燃油控制状态点火与预热状态等等当首次监测到故障时便会被存储定格数据不过 如果检测到燃油或缺火等故障时先前储存的情况将会被取代维修车辆时可用诊断工具读取该数据 OBD 检测与保养IM 整备指示灯可以显示自KAM 或 PCM DTC 最后一次被去除之后所有 OBD-II 监测器是否都已完成预检Ford 还将会储存一个 P1000 故障诊断码DTC 来指示某些监测器尚未完成 预检在某些状态下可能必须执行 OBD 检
17、查以更新车辆登记资料但在执行 OBD 检查之前IM 整备指示灯必须显示所有监测器都已完成预检 不要求符合 OBD-II 规定的车辆可以使用 OBD-I 系统OBD-I 系统用在所有车辆额定总重GVWR 标定超过 8500 磅的联邦卡车上OBD-I 车辆使用与相应的 OBD-II 车辆相同的数据通信链接数据链接 接头DLC 和PCM 软件OBD-I 车辆和 OBD-II 车辆的不同之处在于可拆卸的后部氧传感器燃油箱 压力传感器碳罐通风电磁阀以及 PCM 标定下表列出了 OBD-I 标定的各种监测器及其功能 监测器特征功 能 标定 催化转换监测 没有要求监测器标定输出后部氧传感器可以删除 器 缺火
18、监测器 标定用于维修的输入所有的 DTC 均为非 MIL 催化转换损坏缺火标准标定输出排放 限定值标准设置为 4 在温度 66C 150F和 104C 220F 之间激活254 秒起动 延时 氧传感器监测 后部氧传感器标定输出后部氧传感器可以删除前部氧传感器响应测试标定输出 器 EGR 监测器 除 P0402 测试使用较高阈值外其余与 OBD-II 标定相同 燃油系统监测 与 OBD-II 标定相同 器 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-10 二次空气喷射 功能低流量测试标定输出线路代码同 OBD-II 标定相同 系统监测器 EVAP 系统监 EVAP 系统泄漏检测标定输出燃油液位输
19、入电路检测将作为非 MIL 而保存燃油箱压力 测器 传感器和碳罐通气电磁阀可以删除 PCV 监测器 硬件局部与 OBD-II 相同 温度调节监测 温度调节监测器标定输出 器 综合部件监测 所有线路检查均与 OBD-II 相同一些合理性和功能性测试标定输出 器CCM 通 信 协 议 和 同 OBD-II所有通用型和加强型诊断工具均与 OBD-II 相同但是与支持监测器较少的 DLC OBD-I 标定相应 MIL 控制 同OBD-II需要2 个驾驶循环才能点亮 MIL 下节对各 OBD-II 监测器进行了一般性介绍对监测器策略硬件及测试需求与方式做了说明使读者 对监测器的原理有个全面了解每个监测器
20、都附有图解但仅作为例如不代表车辆的全部可能配置 每个图解主要描述 PCM 及每个监测器的输入及输出PCM 左侧的图标代表各个监测策略用于触发或起 动监测器的输入而 PCM 右侧的各个部件及子系统那么代表在执行测试及被测试系统所使用的硬件及 信号在综合部件监测器CCM 的图解中包括多个部件与各种信号但都已分别概括显示当查阅 这些图解说明时需将其编号与监测器说明中的对应编号相互比对以便对监测器和相关的故障诊断码 DTC 有更好的了解 以下图标适用于各个 OBD 监测器及本手册各个节 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-11 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-12 催化转换效率监测
21、器 催化转换效率监测器利用一个位于催化转换器前方和前方的氧传感器根据催化转换中氧 的含量来推 断碳氢化合物的转换效率在正常的闭环燃油控制情况下高效的催化转换器储存大量的氧气与催化 转换器前方的加热氧传感器HO2S 相比后加热氧传感器HO2S 的信号切换频率变得十分缓慢 而且其切换振幅亦将减小当催化转换效率变差后储存氧气的能力衰退催化转换器后段或下游的 HO2S 信号开始以较快的频率及较大的振幅进行切换接近催化转换器前段或上游的 HO2S 的切换频率 及振幅 注意高里程催化器的主要故障模式是化学衰退因催化器前部催化砖磷沉积而不是热衰退 所有车辆均使用一个基于联邦测试程序FTP 的催化转换监测器简
22、单的说就是催化转换监测器在 标准的联邦测试程序排放测试中必须能够工作这与 1994 至 1996 年的局部车辆所使用的 20 秒稳定状态 的催化转换监测器有所不同目前这两种有微小差异的催化转换监测器使用的是切换比率法和指数比 率法在 2001 年型以及此后这两种类型的催化转换监测器将在随后的年型中继续使用 切换比率法 1 为了评估催化转换器的氧气存量当发动机处于局部节气门开启热车后闭环燃油控制而催 化转换器温度处于限值范围内时监测器将计算前后 HO2 传感器的切换次数前切换次数 累积至 9 个不同的空气质量区或单格虽然典型为 3 个空气质量区而后切换针对所有空气 质量区只计一个单格的切换次数当
23、每个单格的前切换次数已经积累到要求数目用后切换 次数的总和除以前切换次数的总和便可计算出切换比率当切换比率接近于 00 时代表高 氧量因此也代表高 HC 效率当切换比率接近 10 时那么代表低氧量也就是低HC 效率 如果实际切换比率超过了标准的切换比率那么认为催化转换器失效 需要得到来自发动机冷却液温度ECT 或气缸盖温度CHT 进气温度IAT 空气质 量流量MAF 曲轴位置CKP 以及节气门位置TP 传感器的输入信号催化转换效率 监测器才能工作 典型切换比率监测器的起动条件 节气门局部开启无快速瞬间变化 在 21C 70F 的温度下起动后至少经过330 秒钟 发动机冷却液的温度介于 766C
24、 - 110C 170F - 230F之间 进气温度介于-6C - 82C 20F - 180F 之间 发动机负载大于 10 进入闭环控制后 30 秒钟 车速介于 8 - 112 kmh 5 - 70 mph 之间 催化转换器中间层温度为 482C 900F 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-13 空气质量流量介于 1 - 5 lbsmin 燃油液位大于 15 EGR 介于 1 - 12 2 与此测试相关的 DTC 为 DTC P0420 缸排1 或 Y 形管系统和 P0430 缸排2 因为进行 故障判断时采用了指数加权移动平均值算法在正常驾驶过程中至少需要 6 个驾驶循环才 能点亮
25、 MIL 如果将KAM 清零或者将蓄电池断开MIL 将在两个驾驶循环后点亮 指数比率法 1 为了评估催化转换器的氧气存量当发动机处于局部节气门开启热车后闭环燃油控制而推 断催化转换温度处于限值范围内时监测器将计算前后 HO2 传感器的切换次数当前切换 次数累积到 3 个不同的空气质量区或单格同时催化转换监测器已到达工作条件后前与后 HO2 传感器信号长度将被连续进行计算当每个单格的前切换次数已经累积要求数目用后 HO2 传感器的总信号长度除以前 HO2 传感器的总信号长度便可计算出催化转换其的指数比 率当指数比率接近于 00 时代表高氧量因此表示 HC 效率高当指数比率接近 10 时 那么代表
26、低氧量也就是 HC 效率低如果实际指数比率超过了标准的指数比率那么认为催化转 换失效 需要得到来自发动机冷却液温度ECT 或气缸盖温度CHT 进气温度IAT 空气质 量流量MAF 曲轴位置CKP 以及节气门位置TP 传感器的输入信号催化转换效率 监测器才能工作 典型指数比率监测器起动条件 在 21C 70F 起动后至少经过330 秒钟 发动机冷却液温度介于 766C - 110C 170F - 230F之间 进气温度介于-6C - 82C 20F - 180F 之间 进入闭环控制后 30 秒钟 推测的后部 HO2 传感器温度为 482C 900F EGR 介于 1 - 12 节气门局部局部最大
27、变化速率为 02 volts0050 sec 车速介于 8 - 112 kmh 5 - 70 mph 之间 燃油液位大于 15 一次气流单格 发动机转速 1000 到 1300 RPM 发动机负载 15 到 35 推测的催化转换温度 454C - 649C 850F - 1200F 前部 HO2 传感器切换次数为 50 二次气流单格 发动机转速 1200 到 1500 RPM 发动机负载 20 到 35 推测的催化转换温度 482C - 677C 900F - 1250F 前部 HO2 传感器切换次数为 70 2005 PCED 第一章 结构与原理 1-14 三次气流单格 发动机转速 1300
28、 到 1600 RPM 发动机负载 20 到 40 推测的催化转换温度 510C - 704C 950F - 1300F 前部 HO2S 传感器切换次数为 30 2 与此测试相关的 DTC 为 DTC P0420 缸排1 或 Y 形管系统和 P0430 缸排2 因为进行故 障判断时采用了指数加权移动平均值算法在正常驾驶过程中至少需要 6 个驾驶循环才能 点亮 MIL 如果将KAM 清零或者将电池断开MIL 将在两个驾驶循环后点亮 催化转换监测器一般工作原理 监测器每一个驾驶循环工作一次典型的监测器工作时间持续 700 秒钟为了使催化转换监测器运行 HO2S 监测必须完成而且二次进气和 EVAP
29、 系统功能正常没有存储 DTC 如果在特定的驾驶循环中 催化转换监测没有完成那么已经累计的切换信号数据将保存在 KAM 当中并且在下一个驾驶循环中使 用以使催化转换监测器能有更好的时机完成监测操作 后部 HO2S 传感器可以安装在不同位置上以监测不同类型的废气系统在直排发动机和多个 V 形发动 机中采用分组进行监测后部 HO2S 传感器和前部传感器配合使用每组配有燃油控制 HO2S 传感器 在一台直排发动机上使用 2 个传感器在一台 V 形发动机上使用 4 个传感器一些 V 形发动机上带有废 气段与一个车底催化转换器连接这些系统称为 Y 形管系统只使用一个后部 HO2S 传感器和 2 个前 部燃油控制 HO2S 传感器Y 形管系统一共使用 3 个传感器对于 Y 形管系统2 个前部 HO2S 信号 由 PCM 软件进行组合以推测被监测催化器前部 HO2S 的信号状态此时使用推测出的前部 HO2S 信号和实际的单个后部 HO2S 信号来计算切换比率此策略的合理性在于最靠近发动机的催化器将首 先受损允许催化转化监测器更敏感并且在更低排放标准下点亮 MIL 注意废气排放系统如果使用不带下游后