题目 AJR发动机控制系统常见故障诊断与检测
学号 姓名 专业班级 指导教师
2013 年 4 月 30 日
摘 要
近些年来，计算机信息技术和电子技术的快速发展并且大量运用在汽车上，使得汽车的动力系统、安全系统等都由自己的电子控制单元进行控制，并且彼此相互联系。因此使汽车的动力性、安全性、舒适性、排放性等性能有大幅提高，但于此同时汽车自身的结构也变得相当复杂，给汽车的故障诊断和维修带来了困难。
本文以桑塔纳2000轿车AJR发动机控制系统为例，在叙述其控制单元结构原理的基础上，分析了AJR发动机控制系统各部件的主要失效形式，并根据该发动机的常见故障，分析各常见故障的主要故障点，统计各故障点的概率分布，最后根据各故障点的概率分布建立AJR发动机控制系统常见故障的诊断流程。
关键词：发动机控制系统 失效形式 常见故障 诊断流程
Ⅰ
Abstract
In recent years, computer information technology and electronic technology fast development and application of a car, so the car in the power system, security system, etc are controlled by their own electronic control unit control, and contact each other. So that the car, safety, comfort, dynamic emissions resistance has vastly improved, but at the same time car own structure also become quite complex, for cars must fault diagnosis and maintenance brings difficulties.
In this article, as an example of santana 2000 cars AJR engine control system, the control unit in narrative structure theory was analyzed on the basis of each component AJR engine control system, the major failure modes, and according to the engine of the common faults common faults, analyzes the main point of failure statistics each breakdown probability distribution, finally according to each breakdown probability distribution AJR engine control system, establish common faults diagnosis process.
Key Words: Engine control system Failure mode Common Faults Diagnostic
process
Ⅱ
目 录
摘 要 .......................................................................................... I 第1章 绪论 ............................................................................... 1
1.1 本课题研究背景与意义 ··············· 1 1.2 汽车故障诊断与检测 ················ 1 1.3 国内外研究现状 ·················· 2 1.4 本课题研究内容及方法 ··············· 3
第2章 AJR发动机控制系统组成及各部件的结构原理 ....... 4
2.1 AJR发动机控制系统的组成 ············· 4 2.2 AJR发动机各主要部件的结构原理 ·········· 4 2.3 AJR发动机控制系统的控制原理 ·········· 13
第3章 AJR发动机控制系统主要部件的失效形式 ............. 15
3.1 各传感器的主要失效形式 ············· 15 3.2 各执行器的主要失效形式 ············· 16 3.3 电子控制单元的主要失效形式 ··········· 17
第4章 AJR发动机控制系统常见故障与诊断流程 ............. 18
4.1 发动机不能启动故障诊断流程 ··········· 18 4.2 发动机抖动故障诊断流程 ············· 21 4.3 发动机动力不足故障诊断流程 ··········· 23
总 结 .......................................................................................... 27 参考文献.................................................................................... 29
Ⅲ
武汉工程职业技术学院（毕业论文）
第1章 绪论
1.1 本课题研究背景与意义
汽车作为现代社会必不可少的交通工具，不仅加快了人们的生活节奏，还带动了其他行业的发展。同时其他行业的发展成果也不断地应用到汽车自身的发展上，尤其是计算机信息技术和电子技术的快速发展为汽车的发展提供了强大的动力，使现代汽车的大多数系统都能实现计算机控制。不仅能精确控制点火和喷油等基本系统的运行，还能控制排放，安全，舒适等系统的自动运行。因此现代汽车是一个机电混合的复杂系统，为了保证这个系统正常运行以及在出现故障的时候能快速的修复就必须对这个系统常见故障的诊断和检测方法要熟悉。
汽车的发动机控制系统是汽车动力输出的核心，发动机控制系统出现故障会直接导致发动机无法运行或运行异常。因此如何才能快速准确地排除发动机控制系统故障，是解决汽车动力输出故障的主要任务。但是，如今汽车生产厂商对汽车的维修资料和维修设备的严格控制，导致一些中小修理厂无法承担高额的费用来购买这些设备。因此，设计一套合理高效汽车发动机控制系统常见故障诊断和检测流程，是中小汽车维修企业降低维修成本，提高故障诊断的效率，减少故障诊断的盲目性的权宜之策。
1.2 汽车故障诊断与检测
1.2.1 汽车故障诊断与检测概述
汽车检测与故障诊断技术是指在整车不解体的情况下，检测汽车使用性能或工作能力，以确定汽车技术状况及其故障的一门学科。它是研究汽车检测方法、检测原理、诊断理论，确定汽车技术状况，查明故障原因和故障部位的汽车应用技术。
汽车检测与故障诊断技术包括汽车检测技术和故障诊断技术。它以先进的检测技术为基础，以科学的检测方法为手段，以准确的诊断为目的，通过对汽车性能参数或工作能力的检测，依靠人工智能科学地确定汽车的技术状态，识别、判断故障，甚至预测故障，为汽车继续运行或进厂维修提供可靠地依据。 1.2.2 汽车故障的诊断方法
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(1) 人工经验法
人工经验法通过问、看、听、摸、嗅即直接直观诊断，不需很多设备，在任何场合都可进行，诊断的准确率在很大程度上取决于诊断人员的技术水平。
(2) 普通仪器设备诊断
普通仪器设备诊断是采用专用测量仪器、设备对汽车的某一部位进行技术检测，将测量结果与标准数据进行比较，从而诊断汽车技术状况，确定故障原因。典型的诊断设备有万用表、示波器及一些专用诊断仪器。
(3) 汽车自诊断方法
一般汽车电脑含有自诊断系统，用于检测信号网的故障。为了读取和显示故障，电控系统装备有故障警告灯和诊断接头。如有故障，仪表板上的发动机警告灯“CHECK”亮，通知驾驶员汽车存在故障。诊断接头用于触发自诊断系统。系统进入自诊断后，即可通过故障指示灯的闪烁次数读取故障代码找到出故障的原因进而排除故障。在部分高级轿车上采用数字或语言形式直接显示故障代码。
(4) 汽车检测诊断参数
进行汽车诊断时，需要找出一组与汽车结构参数有联系并能足够表达汽车技术状况的直接或间接指标，并通过这些指标的测量来确定汽车技术状况的好坏。这种供诊断用的，表征汽车技术状况的指标称为汽车检测诊断参数。分为以下几种：
① 工作过程参数：指汽车工作时输出的一些可供测量的物理量、化学量，或指体现汽车或总成功能的参数。如发动机功率、油耗等。
② 伴随过程参数：指伴随工作过程输出的一些可测量。如温度、振动、噪声等。
③ 几何尺寸参数：反映诊断对象的具体结构要素是否满足要求。如间隙、自由行程等。
1.3 国内外研究现状
故障诊断技术至今已有很长的历史，可以说几乎是与机器的发明同时产生的。最初机械设备较为简单，维修人员主要靠感觉器官、简单仪表和个人经验就能胜任故障的诊断和排除工作。随着现代工业及科学技术的迅速发展，生产设备日趋大型化、高速化、自动化和智能化，传统的诊断技术己远远不能适应了。因
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此，故障诊断技术也通过不断发展来适应现代汽车行业的要求。以下是国内外汽车故障诊断的历史发展概况：
(1) 国内汽车诊断技术的发展
我国汽车故障诊断技术的研究始于70年代后期，1977年国家为了改变汽车维修技术落后的局面，立项了“汽车不解体检验研究”的课题，它标志着我国汽车故障诊断技术研究的开始。80年代，开始了车载诊断系统在我国的推广。目前我国生产的各类轿车，均需配备车载诊断系统。自90年代以来，我国企业自行研制开发了车外诊断系统。适用于亚、欧、美各大车系2000多种车型的发动机、变速箱、防抱死制动、安全气囊等系统的故障检测，可进行数据流、故障码及发动机动态测试，并具备直接打印以及与PC机联机打印等功能。20世纪80年代末，国内部分高校和科研机构对汽车故障诊断专家系统[1]进行了研究，进入2l世纪后，国内研究进入了快速发展期。许多高校做了大量的研究工作，部分研究已达到国外同等水平。
(2) 国外汽车诊断技术的发展
国外一些发达国家，在进入20世纪60年代后，检测设备应用技术获得了较大发展，出现了汽车检测站。70年代出现了检测控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化、检测结果自动存储并打印的现代综合检测技术。并于80年代将此技术推广使用。20世纪90年代末，一些发达国家的汽车诊断技术已达到了广泛应用的阶段，给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本等方面带来了明显的社会效益和经济效益。近十年来，国外汽车诊断设备发展的重要特征是直接采用各种自动化的综合诊断技术，不断开发新的汽车诊断专家系统，增加难度较大的诊断项目，扩大诊断范围，采用“智能化、自动化”的诊断方式，提高对非常复杂故障的诊断能力和预测故障的能力，使汽车诊断技术向新的高度发展。
1.4 本课题研究内容及方法
本课题的主要目的是为了解决两个问题：分析桑塔纳2000轿车AJR发动机控制系统各部件的主要失效形式和建立AJR发动机控制系统的故障诊断流程。
通过查阅桑塔纳2000轿车AJR发动机控制系统的相关文献以及进行实际的调查分析，概括出AJR发动机控制系统的结构与原理。根据AJR发动机控制系
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统的结构与原理，结合相关文献资料和调查分析结论，总结出AJR发动机控制系统各主要部件的失效形式及其引起的故障现象并归纳出AJR发动机系统的常见故障及其原因。通过调研统计出常见故障各原因概率分布。根据各故障原因的概率大小建立AJR发动机控制系统故障的诊断流程。
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第2章 AJR发动机控制系统组成及各部件的结构原理
2.1 AJR发动机控制系统的组成
“时代超人”桑塔纳2000Gsi型轿车安装了AJR型发动机，它采用德国Bosch公司生产的Motronic M3.8.2电控多点汽油喷射系统。融合了多项先进技术，在可靠性、维修性、动力性、经济性和排放性方面有了很大的改善和提高。
AJR发动机控制系统主要由各种传感器、执行器和电子控制单元ECU组成。如图2-1所示，传感器主要有空气流量计、转速传感器、霍尔传感器、节气门电位计、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、爆震传感器等。执行器主要有燃油泵、喷油器、点火线圈、EGR电磁阀、活性炭罐电磁阀、节气门控制部件等组成。电子控制单元ECU用于接收各个传感器的信号，并对这些信号进行计算分析，最后输出相应信号来促动执行器工作。它是整个发动机控制系统的核心。
图 2-1 AJR发动机电控系统的组成
2.2 AJR发动机各主要部件的结构原理 2.2.1 主要传感器的结构原理
2.2.1.1 空气流量计(G70)
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AJR发动机采用热膜式空气流量计。热膜式空气流量计的结构及电路图分别示于图2-1和图2-2。它由用铂片制成的热膜电阻R2、空气温度补偿电阻R4及3个精密金属膜电阻R1、R3和R5组成的惠斯顿电桥和电子回路等组成。热膜式空气流量计的工作原理是利用设置在空气通道中的热膜电阻值的变化测量空气的流量。热膜由ECU供电从而产生热量，流动的空气将热膜产生的一部分热量带走，通过的空气越多，带走的热量也就越多。供给热膜的电流由ECU控制，而电流的大小则是ECU根据空气流量计中进气温度测定部分和发热测定部分测定的进气温度和进气量的大小来改变的，从而保持吸入空气的温度与热膜的温度差值恒定。当空气流量增大对热膜的冷却作用增大而使电阻减小时，控制电路中的电桥平衡破坏，改变了电桥中的电压分布，控制电路就减少加热电流，直到热膜恢复到原来的温度和电阻值。由于加热电流的减小，R1上的电压降减小。只要测取精密金属电阻R1的端电压作为输出电压信号，即可测得进入气缸的空气量。反之，当空气流量减少时，热膜的温度上升，控制电路将使加热电流相应减小，其作用原理是相同的。
图2-2 热膜式空气流量计
1-控制电路；2-通发动机；3-热膜；4-上游温度传感器；5-金属网
图2-2 热膜式空气流量计控制电路原理图
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2.2.1.2 转速传感器(G28)
发动机转速传感器（G28）（实际上是转速和曲轴位置传感器）是Motronic3.8.2集中控制系统中的一个主要传感器。它检测发动机转速和曲轴的精确位置，并将检测信号及时送至发动机控制单元，与霍尔传感器一起作为喷油正时信号和点火正时信号的参考信号，同时亦是测量发动机转速的信号源。
AJR发动机转速传感器采用的是电磁感应式（磁脉冲）传感器，它固定在汽缸体上，在曲轴上装了一个脉冲轮，沿圆周每隔6°加工一个齿。如图2-3所示。
图2-3 AJR发动机转速传感器
当发动机转动时，脉冲轮上的齿切割磁力线，使传感器感应线圈内的磁通量发生变化，从而在感应线圈内产生交变的感应电动势。发动机控制单元根据交变电压的变化频率即可计算出发动机的转速。另外，在脉冲轮上去掉两个齿（脉冲轮上实际上只有58个齿）用于识别1缸和4缸活塞上止点位置，作为点火正时信号的参考标记。 2.2.1.3 霍尔传感器(G40)
AJR发动机的霍尔传感器（G40）安装在气缸盖前凸轮轴链轮后，如图2-4所示。
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图2-4 AJR发动机霍尔传感器
霍尔传感器是利用霍尔效应原理制定的电子开关。霍尔传感器转子上有一个180°的缺口，因此，曲轴每转两圈便产生一个信号，这个信号也就确定了第一缸的上止点位置，并将此信号传给发动机电控单元，发动机控制单元一次识别第一缸上止点，并根据点火顺序相应地确定喷射顺序，同时对各缸进行爆燃控制。起动时，霍尔传感器的信号用于确定首次点火。 2.2.1.4 节气门电位计(G69)
节气门电位计（G69）直接与节气门轴相连接，当驾驶员踩油门踏板，节气门轴转动，节气门电位计同时转动，电阻发生变化，节气门电位计向控制单元（J220）提供节气门位置电信号。 2.2.1.5 进气温度传感器(G72)
进气温度传感器（G72）是一个NTC负温度系数的热敏电阻。进气温度上升时电阻下降，发动机电控单元通过电阻上的电压信号识别进气温度，从而修正喷油量和点火提前角。
2.2.1.6 冷却液温度传感器(G62)
AJR发动机冷却液温度传感器（G62）安装在气缸后端的出水管上，如图2-5所示。
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图2-5 冷却液温度传感器安装位置
冷却液温度传感器信号时用来修正喷油量和点火提前角，同时也使活性炭罐电磁阀动作，如果冷却液温度传感器没有信号（短路或开路），控制单元就认为水温始终是19.5℃，此时会导致冷车或热车起动困难，燃油量消耗增加，排放增加等故障。
2.2.1.7 氧传感器(G39)
氧传感器（G39）又称λ传感器，它是闭环控制中的重要组件，安装在车辆底部排气总管上。这是一种加热型氧传感器，能在发动机起动不久后投入工作。AJR发动机氧传感器的结构如图2-6所示。
图2-6 氧传感器的结构 图2-7 氧传感器电压输出特性 1-氧传感器；2-氧传感器加热装置；3-排气管
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它是氧化锆（ZrO3）型传感器，其基本元件是氧化锆专用陶瓷体，锆管表面装有透气的铂电极及接头，其内表面与大气相通，外表面与废气相通。锆管的陶瓷体是多孔的，唯独较高时（高于300℃）氧气发生电离，如果陶瓷体内（大气）外（废气）侧的氧气浓度不同，就会在两个铂电极表面产生电压降，发动机电控单元根据氧传感器输入的电信号（见图2-7）分析汽油的燃烧状况，以便及时修正喷油器（N30~N33）的喷油量，使混合气的空燃比λ处于理想状态，所以氧传感器又称λ传感器。
2.2.1.8 爆燃传感器(G61、G66)
AJR发动机每两缸用一个爆燃传感器。爆燃传感器Ⅰ（G61、白色插头）用于一、二缸的爆燃，安装在气缸体进气管侧的一、二缸之间；爆燃传感器Ⅱ（G66、蓝色插头）用于三、四缸的爆燃检测，安装在气缸体进气管侧的三、四缸之间。
图2-8 爆燃传感器的结构
爆燃传感器的结构如图2-8所示。在其内部有一个压电陶瓷片，用规定的力矩将爆燃传感器安装于气缸体侧。当发动机出现爆燃时，将其产生的压力波（震动）通过缸体传给爆燃传感器，使作用在压电陶瓷片上的压力发生变化。压力陶瓷片将压力信号转变为电压信号输送给发动机控制单元，控制单元按预定的控制顺序将点火提前角推迟。随着爆燃的消失，控制系统有逐渐增大点火提前角。这样不断地往复循环，就可以将点火提前角始终控制在最佳范围内。
2.2.2 主要执行器的结构原理
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2.2.2.1 燃油泵(G6)
电动汽油泵的结构如图2-9所示，它是由永磁电动机驱动的带滚柱的转子泵，主要由驱动油泵的直流电动机、滚柱式油泵、保持汽油输送管压力不致过高的限压阀和保持剩余压力的单向阀组成。电动汽油泵安装在汽油箱中，并不断受到汽油冲涤，使电动机充分冷却。汽油泵的供油量大于发动机的最大汽油需要量，以便所有发动机工况下都能保持汽油供给系统中的油压。
图2-9 电动汽油泵
l-限压阀；2-滚柱式油泵；3-电动机 4-单向阀；A-进油口；B-出油口
起动时，只要起动开关起作用，汽油泵就一直工作。发动机一起动，汽油泵就处于接通状态，ECU经一个外部的汽油泵继电器控制汽油泵的。为安全起见，在点火开关接通（不起动发动机）及发动机停止工作时，汽油泵不泵油。 2.2.2.2 喷油器(N30～N33)
每个发动机气缸都配置一个电子控制的喷油器，喷油器装在进气门前的进气道中，其作用是将精确定量的汽油喷到发动机各个进气管末端的进气门前面。 喷油器由喷油器体、滤网、磁场绕组、针阀、阀体、螺旋弹簧、调整垫等组成，如图2-10所示。
AJR发动机的喷油器为电磁式，由ECU的电脉冲控制其打开或关闭。各喷油器是并联的，当磁场绕组无电流时，喷油嘴针阀被螺旋弹簧压在喷油器出口处的密封锥座上。磁铁被激励时，针阀从其座面上升约0.1mm，汽油从精密环形间隙中流出，与空气一起被吸入气缸，并通过旋流作用在进气和压缩冲程中形成易于点燃的均匀空气汽油混合气。为使汽油充分雾化，针阀前端磨出一段喷油轴针。喷油器吸动及下降时间为lms~1.5ms。
电子控制的喷油器将汽油喷到各进气歧管末端的气缸进气门前面。每循环喷
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入的汽油量基本上决定于喷油器的开启持续时间，此时间由ECU根据发动机工况来进行控制。
图2-10 喷油器的结构
l-汽油接头；2-接线插头；3-电磁线圈；4-磁心 5-行程；6-阀体；7-壳体；8-针阀；9-凸缘部 10-调整垫；11-弹簧；12-滤网；13-喷口
2.2.2.3 点火线圈(N152)
AJR发动机采用无分电器双火花点火线圈，其电路连接图如图2-11所示。
图2-11 AJR型发动机点火系电路连接图
它有两个点火线圈，在点火线圈次级线圈两端各接一个火花塞，由ECU控制初级线圈的断电时刻，两个火花塞同时点火。如果一个火花塞因开路而使这个回路断开，那么和它共用一个点火线圈的火花塞也因电气线路故障而不能跳火。如果一个火花塞由于短路而不能跳火，但电气回路没有断开，那么和它共用一个点火线圈的火花塞仍然能够跳火。 2.2.2.4 活性炭罐电磁阀(N80)
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活性炭罐电磁阀是在发动机达到工作温度和一定转速时才打开，它打开时利用节气门后方的真空从活性炭罐中抽出汽油蒸汽。电磁阀的开闭由发动机ECU操纵（发动机ECU控制电磁阀的搭铁），发动机不工作及怠速时是关闭的。活性炭罐电磁阀的连接线路如图2-12所示。
图2-12 活性炭罐电磁阀连接电路
2.2.2.5 节气门控制部件(J338)
节气门控制器由节气门位置传感器、节气门怠速位置传感器、怠速开关、怠速步进电机组成，安装在空气流量计与发动机之间的进气歧管上。
节气门控制器电路原理如图2-13所示。图中G69为节气门位置传感器，G88为怠速节气门位置传感，V60为怠速步进电机。
图2-13 节气门控制组件电路
节气门电位计（G69）和节气门定位电位计G88，这两个部件起着节气门位置传感器的作用。它们有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。将节气门开度对应的线性输出电压送给ECU，电脑就会感知节气门位置。图2-14所示为节气门位置传感器的输出特性图。
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图2-14 节气门位置传感器输出特性 1-怠速触点信号；2-节气门开度输出特性
节气门定位器（V60）起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以本机没有怠速控制阀。怠速开关（F60）用以向发动机ECU提供怠速位置信号。怠速开关闭合时，由节气门定位器来决定怠速时节气门的开度。
2.2.3 电子控制单元的结构原理
AJR发动机电子控制度单元由模/数转换装置、只读存储器ROM、随机存储器RAM、逻辑计算和数据存储器组成。它负责接收各个传感器的信号并对信号进行处理、分析、计算，进而输出控制执行元件的信号，来控制发动机各个执行器按预定的程序工作，它是发动机控制系统中的一个核心部件。如图2-15为发动机控制单元的框图。
图2-15 发动机电子控制单元框图
2.3 AJR发动机控制系统的控制原理
AJR发动机控制系统由信号收集装置、电子控制单元和执行装置组成。要使发动机能够启动并且正常运行，发动机控制单元必须接收多个传感器的信号并精确控制执行装置作动。
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这些信号可以分为基本信号和修正信号。其中基本信号为发动机得以启动和运行的基本条件。一旦基本信号缺失，发动机将无法启动或立即熄火。修正信号用于对发动机的运行进行更精细的控制，从而提高使发动机的运行稳定性，动力性，经济性和排放性。
AJR发动机电子控制系统接收转速传感器（G28）信号和空气流量计（G70）信号，作为基本信号。转速传感器提供第一缸活塞上止点信号，发动机ECU利用此信号来确定火花塞的点火时刻和基本点火提前角。空气流量计信号提供发动机进气量信号，发动机ECU利用此信号来确定喷油器的基本喷油量。有了这两个基本信号，只能使发动机能启动和勉强运行，要完全发挥发动机的性能必须利用修正信号，这些修正信号由霍尔传感器（G40）、节气门电位计（G69）、进气温度传感器（G72）、冷却液温度传感器（G62）、氧传感器（G39）、爆震传感器（G61、G66）来收集。发动机控制单元（J220）通过这些修正信号来确定发动机的所处工况，并对喷油量和点火提前角进行修正，其中氧传感器实时监测排气管中氧的浓度并于下一工作循环修正混合气浓度，实现闭环控制。这一过程周而复始、不断循环，使发动机在各种复杂的工况下正常运行。
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第3章 AJR发动机控制系统主要部件的失效形式
3.1 各传感器的主要失效形式
3.1.1 空气流量计的主要失效形式
（1）空气流量内部线路短路或开路使发动机ECU无法接收到进气量的信号，致使ECU启动失效保护模式，利用启动信号和节气门位置传感器信号按固定的喷油脉宽控制发动机工作。导致发动机功率大幅下降，最高车速明显降低。
（2）空气流量计测量数据不准确但未不完全损坏，此时ECU故障码存储器并不存储故障码。发动机ECU接收到错误的进气量信号，喷油量大于或小于标准值，导致发动机动力性、经济型、排放性下降。 3.1.2 转速传感器的主要失效形式
转速传感器损坏，致使ECU无法接收到一缸活塞上止点信号，不能确定基本喷油正时信号和点火正时信号。导致发动机立即停止运转，也无法启动。 3.1.3 霍尔传感器的主要失效形式
霍尔传感器损坏，发动机控制单元不能区分第一缸和第四缸。因为点火线圈是同时点火（产生双火花），所以发动机任能起动并运转，只是点火和喷油的精度稍差，同时电控单元会中止爆燃控制，并略微推迟点火提前角，以免发生爆燃，此时，发动机工作性能不良，输出功率下降。 3.1.4 进气温度传感器的主要失效形式
进气温度传感器信号是用来修正喷油量和点火提前角，如果进气温度传感器产生故障，将导致热车起动困难，排放增加等故障。 3.1.5 冷却液温度传感器的主要失效形式
冷却液温度传感器信号时用来修正喷油量和点火提前角，同时也使活性碳罐电磁阀动作，如果冷却液温度传感器没有信号（短路或开路），控制单元就认为水温始终是19.8℃，此时会导致冷车或热车起动困难，燃油量消耗增加，排放增加等故障。
3.1.6 氧传感器的主要失效形式
氧传感器一旦出现故障，将使发动机控制单元不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机
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出现怠速不稳、缺火、抖动等故障现象。 3.1.7 爆燃传感器的主要失效形式
爆燃传感器出现故障，ECU无法接收到传感器返回的信号，爆燃控制终止。各缸都相应的推迟点火提前角约15°，会造成发动机输出功率下降，动力性能下降。
3.2 各执行器的主要失效形式
3.2.1 燃油泵的主要失效形式
（1）燃油泵无法运转，造成燃油供给系统无法正常工作，导致发动机熄火或无法启动。
（2）燃油泵供油压力不足，造船喷油器在单位时间内的喷油量减少，混合气过稀，导致发动机启动困难，动力不足等故障。 3.2.2 喷油器的主要失效形式
（1）喷油器内部或连接线路故障，造成喷油器无法喷油，某一缸无法工作，导致发动机运转不稳，剧烈抖动，加速不良，动力性差。
（2）喷油器由于阻塞、滴漏、喷油雾化不良等原因，造成单位时间喷油量不符合标准值，某一缸混合气过浓或过稀，导致发动机运转不稳。 3.2.3 点火线圈的主要失效形式
点火线圈损坏或火花塞两电极间短路，造成1、4缸或者2、3缸无法点火，造成发动机无法启动、立即熄火。 3.2.4 EGR电磁阀的主要失效形式
（1）EGR电磁阀无法开启，无法进行废气再循环，造成排放的NOX过多，污染大气。
（2）EGR电磁阀常开，造成废气无法进行再次循环而延缓燃烧。导致启动困难，怠速不稳，加速发抖等故障。 3.2.5 活性炭罐电磁阀的主要失效形式
（1）活性炭罐电磁阀无法开启，造成无法利用发动机进气系统的真空抽取油箱内的汽油蒸汽，导致汽油蒸汽对大气产生污染和燃料损失。
（2）活性炭罐电磁阀常开，造成发动运行时时刻在抽取汽油蒸汽，导致发动机启动困难，怠速不稳等故障。
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3.2.6 节气门控制部件的主要失效形式
节气门控制部件损坏导致节气门控制部件无法调节怠速，无法实现节气门缓冲关闭，无法启动节气门紧急运行功能。导致发动机怠速熄火，加速不良等故障。
3.3 电子控制单元的主要失效形式
(1)发动机控制单元故障导致无法处理某一传感器信号，致使发动机出现的故障现象与相应传感器的损坏所造成的现象类似。
(2)发动机控制单元故障导致其无法处理传感器或其他控制单元的信号，致使无法促动执行器工作，从而会造成发动机无法启动或启动后立即熄火。
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第4章 AJR发动机控制系统常见故障与诊断流程
4.1 发动机不能启动故障诊断流程
（1）故障现象
启动时，起动机带动发动机旋转轻快，转速正常，但发动机就是不能启动。 （2）故障原因
① 点火系统故障，导致火花塞的火花太弱或根本无火。点火系统产生故障的可能原因如下。
a) 点火线圈有故障或供电、控制电路故障。 b) 点火高压线漏电或接触不良。
c) 火花塞积碳严重，绝缘不良，漏电，电极间隙不合适。 d) 点火不正时。
e) 发动机转速传感器线路断路、短路或传感器有故障。 f) 发动机ECU插接器连接不良或ECU本身故障。
② 燃油供给系统故障，导致供油不畅或油路堵塞而根本不供油，是发动机不能启动。燃油供给系统产生故障的可能原因如下。
a) 电动燃油泵电源及控制线路短路、短路或接触不良，或电动燃油泵故障。 b) 燃油滤清器堵塞、输油管堵塞或泄漏。
c) 燃油压力调节器膜片破裂，或回油阀密封不严以及燃油供油压力调节不当。 d) 喷油器电源及控制线路断路、短路或接触不良，或喷油器故障。 e) 发动机ECU插接器连接不良或ECU本身故障。 ③ 进气系统故障，导致发动机不能启动。 a) 空气流量计故障。
b) 进气系统漏气，空气软管破损或进气软管连接松脱等。
④ 发动机机械故障，部分零件磨损或损坏，导致气缸的密封不严，汽缸压缩终了的压力过低，使发动机不能启动。造成汽缸压缩终了压力过低的可能原因如下。
a) 汽缸磨损严重，密封不良。 b) 活塞环磨损严重，密封不良。 c) 气门烧蚀严重，密封不良。 d) 汽缸垫烧蚀损坏，漏气。
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（3）故障点概率分布
通过对100辆不能启动故障的汽车进行统计，故障概率分布如下表4-1所示：
表4-1 汽车不能启动故障各故障点的概率分布
故障点故障分类 故障点 概率分布 检查点火线圈是否有故障或供电、控制电路故障 点火高压线漏电或接触不良 点火系统故障 火花塞积碳严重，绝缘不良，漏电，电极间隙不合适 点火不正时 发动机转速传感器线路断路、短路或传感器有故障 发动机ECU插接器连接不良或ECU本身故障 电动燃油泵电源及控制线路短路、短路或接触不良，41% 或电动燃油泵故障 燃油滤清器堵塞、输油管堵塞或泄漏 燃油供给系统故障 燃油压力调节器膜片破裂，或回油阀密封不严以及燃36% 油供油压力调节不当 喷油器电源及控制线路断路、短路或接触不良，或喷10% 油器故障 发动机ECU插接器连接不良或ECU本身故障 进气系统故障 空气流量计故障 进气系统漏气，空气软管破损或进气软管连接松脱等 汽缸磨损严重，密封不良 发动机机械故障 活塞环磨损严重，密封不良 气门烧蚀严重，密封不良 汽缸垫烧蚀损坏，漏气 3% 59% 17辆 41% 30% 25% 3辆 20% 25% 39辆 10% 25% 20% 10% 41辆 15% 25% 5% 各系统故障车辆 （4）诊断流程
根据表4-1中各系统及系统中故障点概率分布，在发动机不能启动时，首先是检查点火系统、燃油供给系统，如果问题还未解决，则再检查进气系统，最后查找机械方面的原因。然后根据表中各故障点故障发生的概率大小依次进行故障诊断和检测：
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① 检查点火系统
a) 检查点火线圈是否有故障或供电故障
点火线圈供电电压检测。用万用表测量点火线圈供电插头供电电压是否正常，若
不正常，则检测中央电器和点火线圈控制电路。若正常，则进行下步检测。 点火线圈绕组绝缘性的检测。用万用表电阻档测量点火线圈任一接住与外壳的电
阻，其应不小于50MΩ，否则说明点火线圈绝缘不良，应更换点火线圈。若正常，则进行下步检测。
点火性能检测。用跳火法分别对1缸、4缸和2缸、3缸进行跳火实验，观察到的
火花线应该较粗，呈蓝白色，且有较清晰的“叭、叭”声，否则应更换点火线圈。若正常，则进行下步检测。
b) 检查发动机转速传感器线路有无断路、短路或传感器有故障。
用万用表的电阻档测量转速传感器电阻值，并与标准值进行比较。若阻值不在标准范围内，则更换转速传感器。若正常，则进行下步检测。
c) 检测点火是否正时。
先擦拭曲轴皮带轮上的一缸压缩终了上止点记号并找出标准点火提前角刻度。接上正时灯并将传感器插接在一缸或火花塞与高压线之间。然后运行起动机，打开正时灯，检查正时灯的闪光是否照射到标准点火提前角刻度。如果不能照射到，则点火不正时，并作进一步检查与调整。如果能照射到，则点火正时，进行下步检测。
② 检查燃油供给系统 a) 检查电动燃油泵是否工作。
打开点火开关，并仔细听燃油泵是否会运行几秒钟。若不运转，则用万用表直流
电压档检测燃油泵供电电压是否为蓄电池电压，若为蓄电池电压则燃油泵故障，更换电动燃油泵。否则进一步检查油泵供电电路。
检查油泵保险丝是否烧坏、继电器是否故障、线路是否有断路短路或接触不良。
若油泵供电电路故障，则更换相应保险丝、继电器、和连接线路，否则更换发动机ECU。
b) 检查燃油系统压力是否正常。
首先对燃油系统泄压，接上油压表，打开点火开关，观察油压表指示的油压是否在标准范围内并能保持在这一位置。若正常，则进行下步检测。若油压偏低，则用钳子钳住回油管，再次打开点火开关观察油压。若此时油压正常，则检查油压调节器是否故障。若不
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正常则检查燃油泵供油能力是否正常和供油管路、燃油滤清器等是否被堵塞。
c) 检查喷油器是否工作正常。
启动发动机，听喷油器是否有工作室的“嗒、嗒”声。若喷油器不工作，则用万用表测量喷油器电阻是否正常。若喷油器电阻正常，则检测喷油器的供电电压是否正常。若不正常，检查喷油器控制电路，若正常，则进行下步检测。
③ 检查进气系统。
a) 检查空气流量计是否正常。
用万用表测量空气流量计电阻同时往空气流量计中吹气，观察电阻是否连续变化。若不正常，则更换空气流量计，若正常，则进行下步检测。
b) 检查进气系统空气软管有无破裂，进气软管连接有无松脱，如有漏气故障，应予以检修。若正常，则进行下步检测。
④ 检查发动机汽缸压缩压力
用压力表测量汽缸压缩压力，并与标准值比较，如果汽缸压力不足，则为汽缸壁间隙过大、活塞环密封不严、进、排气密封不严或汽缸壁损坏，需拆修发动机，故障排除。
4.2 发动机抖动故障诊断流程
（1）故障现象
发动机启动后运转不稳，出现“抖动”的现象。 （2）故障原因
① 点火系统不正常，导致个别缸失火或间歇性失火。 a) 火花塞跳火强度不足或电极间隙不合适 b) 点火线圈性能不良 c) 点火高压线漏电或接触不良
② 燃油系统不正常，导致个别缸或多个缸供油过多或过少。 a) 喷油器故障，喷油量失准 b) 燃油压力不正常 ③ 进气系统不正常 a) 进气歧管或各种阀泄漏 b) 节气门和进气道积垢过多 c) 怠速空气执行元件故障 d) 进气量失准
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④ 发动机机械故障 a) 发动机支座损坏 b) 发动机活塞连杆机构故障 c) 动机旋转件动不平衡 （3）故障点概率分布
通过对100辆发动机抖动故障的汽车进行统计，得出其故障概率分布如下表所示：
表4-2 发动机抖动故障各故障点的概率分布
故障点故障分类 故障点 概率分布 火花塞跳火强度不足或电极间隙不合适 点火系统故点火线圈性能不良 障 点火高压线漏电或接触不良 电动燃油泵故障，供油压力不足 燃油供给系统故障 燃油滤清器堵塞、输油管堵塞或泄漏 燃油压力调节器故障，燃油供油压力调节不当 喷油器故障，喷油量失准 进气系统漏气，各种电磁阀泄漏 进气系统故节气门和进气道积垢过多 障 节气门控制部件故障 发动机支座损坏 发动机机械发动机旋转件动不平衡 故障 发动机活塞连杆机构故障 10% 10% 10辆 12% 80% 44% 16辆 46% 31% 7% 26辆 24% 38% 44% 21% 48辆 33% 各系统故障车辆 （4）诊断流程
根据表4-2中各系统及系统中故障点概率分布，在发动机抖动时，首先是检查点火系统，如果问题还未解决，则再检查进气系统和燃油供给系统，最后查找机械方面的原因。然后根据表中各故障点故障发生的概率大小依次进行故障诊断和检测：
① 检查点火系统
a) 拆下各缸高压线进行检查有无破损，若正常则接上火花塞依次进行跳火试验，观察火花强度是否足够。若某缸无法跳火，则更换该缸高压线后进行检测。若任然不正常，
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则检查对应点火线圈及其线路。若跳火正常，则进行下步检测。
b) 检查各缸火花塞，观看火花塞电极间隙时候合适，是否有严重积碳。若正常进行下步检测
② 检查进气系统
a) 检查节气门处和进气道是否积垢过多。若积垢较多，则进行清洗后试车，否则进行下步检测。
b) 检查进气歧管衬垫是否漏气，连接是否可靠。若正常，则进行下步检测。 c) 检测活性炭罐电磁阀、EGR电磁阀电阻值和供电电压是否在标准范围内，若不正常，更换相应电磁阀，检查供电线路和发动机控制单元。若正常，则进行下步检测。
d) 用正常的节气门控制组件替换现有组件，若替换后故障依旧，则进行下步检测。 ③ 检查燃油系统
a) 检查各缸喷油器电阻值和供电电压是否在允许范围内。若不正常，更换相应喷油器、检查喷油器供电电路和发动机控制电源是否正常。若正常，则进行下步检测。
b) 连接油压表，检查供油系统油压及保持压力时间。若不正常，检查燃油泵是否工作或供油能力不足，油压调节器是否能正常作用，燃油滤清器堵塞、输油管堵塞或泄漏。若正常，则进行下步检测。
④ 检查发动机机械部分
a) 检查发动机支座是否开裂损坏。若不正常，更换发动机支座。否则进行下步检测。 b) 检查发动机曲轴、飞轮、曲轴皮带是否动平衡不合格。若不合格，更换相应部件，否则进行下步检测。
c) 检查汽缸衬垫是否烧蚀或损坏，造成单缸漏气或两缸之间漏气；活塞环端隙是否过大、对口或断裂，活塞环失去弹性；活塞环槽内是否积炭过多；活塞与汽缸磨损，汽缸圆度、圆柱度超差；燃烧室是否积炭导致怠速不稳。若不正常，更换或清洗相应部件，故障排除。
4.3 发动机动力不足故障诊断流程
（1）故障现象
发动机无负荷运转时基本正常，但带负荷运转时加速缓慢，上坡无力，加速踏板踩到底时仍感动力不足，车速提升很慢，达不到最高车速。
（2）故障原因 ①点火系统工作不正常
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a) 点火不正时 b) 火花塞跳火强度不足 ② 燃油系统工作不正常 a) 燃油压力过低 b) 喷油器工作不良 ③ 进气系统工作不正常 a) 空气滤清器堵塞 b) 进气系统漏气
c) 节气门调整不当，不能全开 d) 空气流量计故障，信号不准确 e) 节气门电位计故障，信号不准确 ④ 其他主要部件不正常 a) EGR电磁阀损坏而漏气 b) 发动机冷却液温度传感器故障 c) 转速传感器故障 d) 爆燃传感器故障 e) 氧传感器故障 ⑤ 发动机机械部分故障
汽缸密封性变差，汽缸压缩压力过低 （3）故障点概率分布
通过对100辆发动机动力不足故障的汽车进行统计，得出其故障概率分布如下表所示：
表4-3 发动机动力不足故障各故障点的概率分布
故障点概率故障分类 故障点 空气滤清器堵塞 进气系统漏气 进气系统故障 空气流量计故障，信号不准确 节气门电位计故障，信号不准确 燃油供给系统故障
各系统故障车辆 分布 17% 18% 18% 36% 11% 88% 节气门调整不当，不能全开 28辆 燃油压力过低 喷油器工作不良 - 24 -
24辆 12% 武汉工程职业技术学院（毕业论文） 点火系统故障 点火不正时 火花塞跳火强度不足 EGR电磁阀损坏而漏气 发动机冷却液温度传感器故障 64% 36% 10% 35% 25% 15% 15% 100% 5辆 21辆 22辆 其他主要传感器等故障 转速传感器信号失准 爆燃传感器故障 氧传感器故障 机械故障 汽缸密封性变差，汽缸压缩压力过低 （4）诊断流程
根据表4-3中各系统及系统中故障点概率分布，在发动机动力不足时，首先是检查进气系统，再检查燃油供给系统，如问题还未解决接着检查燃油供给系统和其他主要传感器阀体等，最后查找机械方面的原因。然后根据表中各故障点故障发生的概率大小依次进行故障诊断和检测：
① 检查进气系统
a) 检测空气流量计是否正常。用吹风机不同档位向空气流量计吹气，并用万用表测量空气流量计的信号电压，观察其信号电压是否能正常变化并在标准范围内。若不正常，更换空气流量计。若正常，则进行下步检测。
b) 检查节气门是否能全开。将加速踏板踩到底，观察节气门是否全开。若不能全开应检测踏板自由行程是否过大或检查节气门步进电机及其控制线路。若正常，则进行下步检测。
c) 检查进气系统是否漏气。检查空气流量计下部连接处及进气歧管垫处是否漏气，连接是否可靠。若正常，则进行下步检测。
d) 检查空气滤清器是否堵塞。拆下空气滤清器壳体，观看空气滤芯是否灰尘过多或有杂物堵塞。若是，则清洁空气滤芯及进气道上的灰尘杂物或更换空气滤芯。若不是，则进行下步检测。
e) 检测节气门电位计是否正常。转动节气门并用万用表测量节气门电位计信号端子电压，观察电压变化是否正常。若不正常，更换新的节气门控制组件后试车。若正常，则进行下步检测。
② 检查燃油供给系统
a) 检查系统油压是否正常。用燃油压力表连接到燃油系统管路测量油压。若油压过
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低，则进一步检测燃油泵工作性能、滤清器和燃油系统管路是否堵塞、油压调节器是否故障。若正常，则进行下步检测。
b) 检查喷油器是否正常。观察喷油器的喷油量是否正常和雾化是否良好。若不正常，则更换喷油器。若正常，则进行下步检测。
③ 检查点火系统是否正常。
a) 用正时灯检查点火是否正时或检测其相关传感器，如霍尔传感器等是否正常。若正常，则进行下步检测。
b) 检查火花塞跳火强度是否足够。拆下各缸火花塞检查电极间隙并进行跳火实验，观察火花强度是否足够。若不正常，则更换火花塞。若正常，则进行下步检测。
④ 检查发动机控制系统中主要传感器等是否工作正常。
a) 检查发动机冷却液温度传感器是否工作正常。把冷却液温度传感器放入不同水温的烧杯中用万用表测量其电阻值，其电阻值应该随着水温的升高而变小并且符合标准值。若不正常，更换冷却液温度传感器。若正常，则进行下步检恻。
b) 检查转速传感器信号是否正常。用示波器检测转速传感器在不同车速下的波形是否正常，若不正常，则更换转速传感器。若正常，则进行下步检测。
c) 检查氧传感器是否正常。用万用表电阻档测量氧传感器接线端中加热器接柱与搭铁接柱之间的电阻，观察电阻是否符合标准值。若不正常，则更换氧传感器。若正常，则进行下步检测。
d) 检查爆燃传感器是否正常。先检查连接线及其插接件是否有断路或短路现象，再用数字万用表检测两输出线的电阻，一般电阻值非常大（接近无穷）为正常。若不正常，则更换爆燃传感器。若正常，则进行下步检测。
e) 检查EGR电磁阀是否漏气。用替换法替换故障车上的EGR电磁阀，试车看故障是否排除。若故障未排除装上原EGR电磁阀，进行下步检测。
⑤ 检查发动机汽缸压力是否正常。拆下各缸火花塞和喷油器插头，用汽缸压力表一次测量每一缸汽缸压力是否在标准范围内。若某缸或多缸不正常，则应拆检发动机，故障排除。
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总 结
本文以桑塔纳2000轿车发动机控制系统常见故障为研究对象，对AJR发动机控制系统的几个常见故障进行了诊断流程分析，具体工作如下：
（1）分析了本课题研究的背景与意义，对汽车故障诊断和检测的方法进行分析并介绍了国内外的研究现状，总结并提出了比较切合实际的故障诊断方法。
（2）介绍桑塔纳2000时代超人发动机主要传感器、执行器和电子控制单元的结构原理，并分析了整个系统的控制原理。
（3）分析了AJR发动机各传感器、执行器和电子控制单元的主要失效形式以及每个部件失效可能导致的故障现象。
（4）综合分析各部件的主要失效形式和对故障车辆的实际调研结果，制定了桑塔纳2000轿车常见故障的故障点概率分布表。根据表中的各故障发生的概率大小制定了常见故障的诊断流程。
发动机控制系统是一个非常复杂的机电混合系统，每个部件可能发生不同的故障将会导致整个系统出现各种各样的故障现象。如何制定最优化最高效的故障诊断流程，还需要进一步进行调研，进一步深入研究。
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致 谢
时光消逝，在校无比折腾的日子转眼划过。在这些日子里有我们最爱的老师，最亲的同学，最好的哥们儿和那最要好的朋友们一起陪伴，我们一起度过了风华正茂的学生时代，我们一起学习一起游戏，有努力也有放弃，有欢笑也有泪水，在此我感谢这些陪伴我度过大学生活的每一个人，谢谢你们的关心和帮助！
转眼我们将要离校踏入人生的又一步进入复杂的社会，感谢学校给了我们一个舒适的环境让我们无所顾忌，安心学习，每天都在成长每天都在进步。在校期间我想感谢带过我们的老师，谢谢你们对我们的关心，学习上你们是我们最尊敬的导师，在生活中也是我们最好的朋友。在这即将毕业之际，在李老师的精心指导下从论文的课题的选择到最后的最后修改完成，李老师始终都是耐心的指导。在此表达我衷心的感谢！
最后，也是最重要的我要感谢我的父母及家人谢谢你们给与我无尽的支持，是我的精神支柱，是你们教会了我许多在学校学不到的哲理，也谢谢你们给我的无尽的关爱和呵护，让我无忧无虑的学习。以后我就要正式进入社会开始以后的工作、学习和生活了，我一定会努力不管多么辛苦我都会坚持下去不辜负你们对我的期望！
李 阳 2013年4月30日
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参考文献
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毕业课题成绩评定表
指导教师评语： 建议成绩： 指导老师： 年 月 日 答辨小组评语： 答辨成绩： 答辨组长： 年 月 日 综合评定成线： 答辨组长： 年 月 日 1、 毕业课题占总成绩的60%、答辨成绩占总成绩的40%。 备注 2、 以上成绩按优秀、良好、及格、不及格评定（85分以上为优秀，70~84分为良好，60~69为及格，60分以下为不及格
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