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    淺談別克轎車空氣流量傳感器的維修

    2011-02-14 15:06:59黎晶榮
    裝備制造技術(shù) 2011年12期
    關(guān)鍵詞:熱線燃油電阻

    黎晶榮

    (廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校,廣西 南寧 530031)

    電控燃油噴射系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱EFI)已在國(guó)內(nèi)外轎車上廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)利用各種傳感器來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況的各種參數(shù)信號(hào),由電控單元(簡(jiǎn)稱ECU)經(jīng)過計(jì)算、分析、對(duì)比,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況需要控制噴油量,保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)汽油的清潔度要求很高,應(yīng)使用牌號(hào)和品質(zhì)完全符合要求的無鉛汽油。燃油中不可添加防凍劑,燃油濾清器應(yīng)定期更換,發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該進(jìn)行定期保養(yǎng),以防各執(zhí)行器或各傳感器工作性能喪失。一旦電控單元(簡(jiǎn)稱ECU)接收到不正常的工作信號(hào),將會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能下降。

    1 故障現(xiàn)象

    一輛上海別克君威2.5轎車,行駛8萬km。駕駛員反映:在行駛過程中,發(fā)現(xiàn)該車輛動(dòng)力明顯下降,中速行駛時(shí)加速困難,且高速行駛時(shí),車速超過100 km/h時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。根據(jù)駕駛員反映的情況,首先對(duì)該車輛進(jìn)行了驗(yàn)證:在怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常;路試平地中速行駛正常,加速或爬坡時(shí)動(dòng)力不足,且車速超過100 km/h以后,發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)喘震現(xiàn)象。

    2 故障分析

    通過對(duì)故障現(xiàn)象分析,初步判斷產(chǎn)生故障的原因大致有以下幾種:

    (1)燃油供給系統(tǒng)供油壓力不足;

    (2)點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火能量下降;

    (3)空氣供給系統(tǒng)進(jìn)氣量不足;

    (4)自動(dòng)變速器故障;

    (5)發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)傳感器信號(hào)丟失。

    這5個(gè)內(nèi)容出現(xiàn)故障的機(jī)率比較大。

    根據(jù)以上分析思路,按照由簡(jiǎn)到繁的順序,進(jìn)行以下各項(xiàng)的檢查。

    2.1 使用TECH-2讀取故障碼

    接該車輛后,觀察儀表板上的故障指示燈,并未點(diǎn)亮。使用TECH-2讀取故障碼,發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器都沒有故障碼存在。懷疑車輛可能存在間歇性故障,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使其達(dá)到正常的工作溫度后,不斷改變節(jié)氣門開度的位置,模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下工作,觀察故障指示燈一直未點(diǎn)亮,因此可以排除車輛存在間歇性故障的可能性。

    其次,對(duì)該車輛進(jìn)行失速試驗(yàn)檢查,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2200 r/min,在正常范圍內(nèi)。

    2.2 使用TECH-2讀取數(shù)據(jù)流

    使用TECH-2讀取發(fā)動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)流:

    發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)怠速控制閥為33步;

    節(jié)氣門位置傳感器為0%;

    進(jìn)氣溫度傳感器為22~24℃;

    空氣流量器為4.1 g/s;

    進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力為38 kPa,

    O2S氧傳感器為125~825 mV;

    點(diǎn)火提前角為21°;

    噴油脈寬為2.9 ms。

    不斷改變發(fā)動(dòng)機(jī)的各工況檢查數(shù)據(jù)流,發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)基本在正常范圍內(nèi);檢查發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng),也未發(fā)現(xiàn)有缺火現(xiàn)象。此時(shí),懷疑此故障可能跟混合氣有關(guān),通過查看維修資料知道,別克君威轎車發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣濃度的控制,主要由動(dòng)力控制模塊(PCM)來決定,PCM在基于燃油供給系統(tǒng)工作正常下,利用空氣質(zhì)量流量(MAF)傳感器、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器和氧傳感器(O2S)的反饋信號(hào)等進(jìn)行控制。因此,需對(duì)燃油供給系統(tǒng)、空氣流量傳感器、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和氧傳感器的工作性能是否正常,進(jìn)行檢查。

    2.3 檢查燃油供給系統(tǒng)

    在基本確定故障現(xiàn)象與混合氣濃度有關(guān)系后,先檢查空氣供給系統(tǒng)有無漏氣,經(jīng)過對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)各個(gè)部位的檢查,未發(fā)現(xiàn)有漏氣,排除進(jìn)氣系統(tǒng)有漏氣;

    拆檢空氣濾清器濾芯,未發(fā)現(xiàn)堵塞;檢查燃油濾清器未見有油泥,倒出來的汽油也不是很臟,排除燃油濾清器堵塞;

    然后檢查燃油系統(tǒng)管路,也末發(fā)現(xiàn)有泄漏點(diǎn)。

    最后,使用燃油壓力表,檢查燃油系統(tǒng)管路油壓,先把燃油壓力表連接到快速檢測(cè)口,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),檢查發(fā)動(dòng)機(jī)在各工況下燃油系統(tǒng)的供油壓力是否正常。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為:

    發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)為286 kPa;

    怠速時(shí)拔下燃油壓力調(diào)節(jié)器上的真空軟管時(shí)為342 kPa;

    改變節(jié)氣門開度,燃油壓力表上顯示的讀數(shù),隨節(jié)氣門開度的變化而變化(即隨節(jié)氣門開度增大,壓力值增大;隨節(jié)氣門開度減小,壓力值降低)。

    查閱維修資料得知,該車燃油供給系統(tǒng)供油壓力正常,排除燃油供給系統(tǒng)供油壓力不足故障。

    2.4 傳感器性能檢測(cè)

    別克君威轎車對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,采用空氣流量傳感器和進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器兩種方法進(jìn)行測(cè)量。

    一種是速度密度法,即用歧管絕對(duì)壓力傳感器,來檢測(cè)進(jìn)氣歧管壓力真空的變化,當(dāng)測(cè)試診斷排氣再循環(huán)流量歧管壓力的變化量時(shí),更新氣壓讀數(shù)。作為其他診斷的啟用因素,動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊監(jiān)視歧管絕對(duì)壓力信號(hào),是否超出歧管絕對(duì)壓力傳感器正常范圍,如果動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊探測(cè)到歧管絕對(duì)壓力信號(hào)電壓不正常,將設(shè)置故障碼。

    另一種是流量法,即用空氣流量傳感器(MAF)來測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量,動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊(PCM)使用空氣流量(MAF)信息來監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件,以便進(jìn)行燃油供給計(jì)算,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量大,表示加速或高負(fù)荷工況;反之,則表示減速或怠速。

    既然發(fā)動(dòng)機(jī)在各工況的供油壓力都正常,空氣供給系統(tǒng)也無漏氣現(xiàn)象,所以懷疑MAF、MAP和O2S氧傳感器工作性能不正常。

    首先,對(duì)空氣流量傳感器性能進(jìn)行檢測(cè),目視外圍線路沒問題,關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān),斷開空氣流量傳感器,發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)接通點(diǎn)火開關(guān),將數(shù)字式萬用表連接到空氣流量傳感器信號(hào)電路與可靠接地之間電壓測(cè)量值為5.0 V,將測(cè)試燈連接在空氣流量傳感器點(diǎn)火供電和接地電路之間測(cè)試燈啟亮。通過檢查知道,空氣流量傳感器的線路正常,但是通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)流的對(duì)比,空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)流在怠速時(shí)4.1 g/s有點(diǎn)偏低,于是拆檢空氣流量傳感器,檢查發(fā)現(xiàn)該車的空氣流量傳感器積炭很多,懷疑傳感器積炭過多引起,使用化清劑清洗空氣流量傳感器,并用壓縮空氣吹干后,接上傳感器線束插頭,起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后又熄滅,觀察空氣流量傳感器加熱電阻絲能在5 s內(nèi)變紅色,1 s后熄滅,說明MAF傳感器自潔功能正常。

    重新裝好進(jìn)氣軟管,并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),連接診斷儀檢查MAF傳感器數(shù)據(jù)流正常,路試檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)先前的故障,車輛行駛正常。

    3 診斷結(jié)果

    空氣流量傳感器的熱線積垢之后,傳給PCM的電壓信號(hào)便會(huì)不準(zhǔn),此時(shí)污物會(huì)影響輻射,使冷卻效應(yīng)降低。當(dāng)空氣流量增大時(shí),熱線溫度降低緩慢,其電阻值的變化量也相應(yīng)減少,因而橋壓和流過熱線的電流不能相應(yīng)地增加,以致傳給PCM的信號(hào)電壓偏低,造成混和氣過稀。

    雖然熱線式空氣流量傳感器都加裝了燒凈電路,即在每次停機(jī)時(shí),PCM會(huì)自動(dòng)給熱線高溫(1000℃)加熱1 s,以燒掉熱線上的污物和塵土,但有時(shí)由于使用燃油品質(zhì)過低,導(dǎo)致進(jìn)氣管產(chǎn)生回火,造成過多的雜質(zhì)和積炭膠結(jié)在金屬鉑絲上,故單靠加溫?zé)峋€的凈化裝置也難以清除。因此,必須拆下空氣流量傳感器直接噴洗,才能恢復(fù)其正常功能。建議車主經(jīng)常使用燃油添加劑,使汽油充分燃燒。

    4 故障產(chǎn)生的原因分析

    空氣流量傳感器由防止逆轉(zhuǎn)屏蔽、取樣管、白金熱線、上游溫度傳感器電阻、電子回路、電連接器等部件組成。其工作原理是:

    MAF為三導(dǎo)線型,安裝在進(jìn)氣岐管中,MAF傳感器測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)空氣通過MAF傳感器進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣量。PCM利用空氣質(zhì)量流量信息監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),以便燃油供給計(jì)算,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的空氣量小,表示車輛處于減速或怠速狀態(tài)。熱線電阻元件被加熱至環(huán)境溫度以上,出進(jìn)入氣門體內(nèi)的空氣流經(jīng)MAF傳感器時(shí),部分熱量被帶走,空氣流量較大,帶走的熱量越多。

    為使MAF傳感器的熱線電阻元件的溫度,與環(huán)境溫度的差值保持恒定不變,便需要額外的電阻來加熱熱線電阻元件。MAF傳感器通過測(cè)量該電流的電壓,確定空氣流量的大小。由于空氣流量傳感器的輸出信號(hào),被轉(zhuǎn)換成頻率,所以空氣流量傳感器接收到的信號(hào)分辨率高,且抗噪性能強(qiáng)。

    熱線式空氣流量傳感器工作原理是:

    當(dāng)進(jìn)氣量增大時(shí),由于空氣帶走的熱量增多,為保持熱線電阻溫度,混合集成電路使通過熱線電阻Rn上的電流增大,反之,則減小。這樣,通過熱線電阻Rn的電流隨空氣流量的增大而增大;反之,隨空氣流量的減小而減小。

    通過熱線電阻的加熱電流,在流經(jīng)精密電阻R時(shí),在R上產(chǎn)生電壓降,此電壓降經(jīng)混合集成電路,轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào),輸出給PCM。PCM據(jù)此信號(hào)確定進(jìn)氣量的多少。

    另外采用熱線式空氣流量傳感器的具有自潔功能,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行到熄火后,該電路會(huì)把加熱電阻絲自動(dòng)加熱至l 000℃以上的高溫,以清潔熱線電阻上的雜質(zhì)。

    5 結(jié)束語

    上述車輛故障,是因?yàn)樵撥囬L(zhǎng)期使用,而又沒有做定期保養(yǎng)清洗燃油管路,從而使空氣流量傳感器熱線電阻絲積垢越來越多,PCM接收到的空氣流量傳感器信號(hào)偏低,導(dǎo)致混合氣過稀引起。

    [1]上海通用汽車公司.別克君威轎車維修手冊(cè)[K].上海:上海通用汽車公司,2008.

    [2]韋家壯.汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)與維修[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

    [3]趙英君.汽車性能檢測(cè)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

    [4]彭榮富.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

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