汽油喷射检查—空气充量是关键

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汽油喷射检查—空气充量是关键

老 葛 聊 修 车译 者 序 :“ 老 葛 聊 修 车 ” 栏 目 已 好 久 没 有 和 大 家 说 修 车 的 事 了 。 近 期 看 了 本 刊 登 出 的 几篇 有 关 排 除 发 动 机 汽 油 喷 射 故 障 的 文 章 , 其 中 在 故 障 诊 断 上 走 了 一 些 弯 路 。 究 其 原 因 可 能 是对 汽 油 喷 射 的 工 作 原 理 不 够 了 解 。 因 此 , 选 用 美 国 MOTOR 杂 志 2008 年 7 期 刊 登 的 这 篇 文 章 , 在“ 老 葛 聊 修 车 ” 栏 目 上 介 绍 给 大 家 , 希 望 能 和 大 家 再 次 探 讨 发 动 机 油 控 方 面 的 原 理 , 并 对 诊断 油 控 故 障 有 所 帮 助 。汽 油 喷 射 检 查 — 空 气 充 量 是 关 键文 /By Bernie Thompson 译 / 江 苏 高 惠 民高 惠 民( 本 刊 专 家 委 员 会 委 员 )现 任 江 苏 省 常 州外 汽 丰 田 汽 车 销 售 服务 有 限 公 司 技 术 总 监 ,江 苏 技 术 师 范 学 院 、 常州 机 电 职 业 技 术 学 院汽 车 工 程 运 用 系 专 家委 员 , 高 级 技 师 。缺 了 汽 油 和 空 气 , 任 何 一 台 发 动机 都 无 法 运 转 。 但 是 需 要 多 少 汽油 和 空 气 才 能 使 发 动 机 高 效 率 地运 转 呢 ?68 ·June


老 葛 聊 修 车正 确 的 空 燃 比 。 在 这 种 情 况 下 , 我 们 将 在基 本 的 空 气 等 式 上 乘 以 一 个 燃 油 微 调 修 正值 。 燃 油 微 调 值 是 用 来 监 控 空 气 与 汽 油 的比 例 , 使 之 保 持 在 预 定 值 上 ( 表 1)。氧 传 感 器 是 安 装 在 排 气 系 统 中 , 可 以持 续 测 量 空 气 和 汽 油 的 比 例 。 它 设 置 在 一个 回 馈 环 路 中 , 这 样 就 可 以 将 空 气 和 汽 油的 比 例 传 到 微 处 理 器 上 , 随 后 微 处 理 器会 根 据 这 个 信 息 来 调 整 燃 油 微 调 修 正 值以 调 整 空 气 和 汽 油 比 值 , 使 其 保 持 在 预 定值 上 。 这 种 控 制 方 法 被 称 为 闭 环 控 制 系统 。 烤 箱 就 是 用 的 这 种 闭 环 系 统 , 如 果 温度 设 在 350( 约 177℃), 电 流 就 会 加 热 烤箱 , 并 持 续 加 热 超 过 这 个 温 度 , 直 到 355(179℃) 时 切 断 电 源 。 这 个 温 度 是 由 传 感 器来 测 量 的 。 然 后 , 烤 箱 的 温 度 将 降 到 345表 1 汽 油 喷 射 量 计 算 等 式( 以 发 动 机 排 量 为 1L, 发 动 机 转 速 2000r/min, 容 积 效 率 100% 时 的 空 气 充 量 计 算 )1. 正 常 空 气 充 量 时单 位 时 间 正 常 空 气 充 量 =20g/s(2000r/min÷60÷4)=2.4g/s单 位 时 间 正 常 喷 油 量 =2.4g/s÷14.7( 空 燃 比 )=0.163g/s正 常 喷 油 量 时 间 =0.163÷0.046( 喷 油 器 的 喷 射 率 )+1ms( 喷 油 器 的 开 启 误 差 )=4.54ms燃 油 修 正 值 等 于 0%2. 低 空 气 充 量 时单 位 时 间 低 于 正 常 的 空 气 充 量 =15g/s(2000r/min÷60÷4)=1.80g/s单 位 时 间 低 空 气 充 量 的 喷 油 量 =1.80g/s÷14.7( 空 燃 比 )=0.122g/s低 空 气 充 量 的 喷 油 量 时 间 =0.122g/s÷0.046( 喷 油 器 的 喷 射 率 )+1ms( 喷 油 器 的 开 启 误差 )=3.66ms与 正 常 喷 油 量 时 间 相 比 ,3.66ms×1.24=4.54ms燃 油 修 正 值 等 于 +24%3. 低 燃 油 压 力 时单 位 时 间 正 常 空 气 充 量 =20g/s(2000r/min÷60÷4)=2.4g/s单 位 时 间 正 常 喷 油 量 =2.4g/s÷14.7( 空 燃 比 )=0.163g/s低 燃 油 压 力 时 的 喷 油 量 时 间 =0.163÷0.034( 低 燃 油 压 力 时 的 喷 油 器 喷 射 率 )+1ms( 喷 油 器的 开 启 误 差 )=5.79ms与 正 常 喷 油 量 时 间 相 比 ,4.54ms×1.275=5.79ms燃 油 修 正 值 等 于 27.5%(174℃), 这 时 加 热 装 置 将 重 新 启 动 , 直 到烤 箱 的 温 度 达 到 355(179℃)。 这 个 过 程不 断 循 环 , 烤 箱 的 温 度 将 会 保 持 在 350( 约 177℃) 左 右 。这 种 系 统 能 够 保 持 一 个 接 近 输 入 命 令的 平 均 值 。 在 汽 车 内 燃 机 中 , 这 种 系 统 以相 同 的 方 式 运 行 。 燃 料 微 调 就 像 烤 箱 的 加热 装 置 那 样 启 动 或 关 闭 。 氧 传 感 器 就 像 烤箱 中 的 热 传 感 器 , 它 能 显 示 出 空 燃 比 的 变化 。 氧 传 感 器 的 上 下 限 值 设 在 0.1V~0.8V之 间 。 在 这 个 区 间 里 , 氧 传 感 器 认 为 燃 油 比是 标 准 的 化 学 计 量 比 。 只 有 当 信 号 电 压 高于 0.8V 氧 传 感 器 才 报 告 混 合 汽 浓 , 或 低 于0.1V 时 氧 传 感 器 报 告 混 合 汽 稀 。在 大 多 数 情 况 下 , 燃 油 控 制 系 统 会 将氧 传 感 器 设 在 0.1V~0.8V 之 间 , 这 个 通 常 是通 过 短 时 燃 料 修 正 (STFT) 来 反 映 的 ( 图 1)。因 为 氧 传 感 器 推 动 STFT, 如 果 氧 传 感 器 的反 应 变 慢 的 话 ,STFT 的 限 值 将 会 超 过 。 如果 STFT 的 峰 限 值 超 过 8%, 则 要 换 掉 氧 传感 器 。 循 环 的 氧 传 感 器 则 会 保 持 空 气 与 汽油 比 例 的 稳 定 , 保 持 有 14.66kg 的 干 燥 空 气和 1kg 的 汽 油 , 这 也 被 称 为 化 学 计 量 比 。 在这 个 情 况 下 , 空 气 和 汽 油 混 合 得 正 好 , 点 燃后 , 所 有 氢 碳 物 质 会 充 分 燃 烧 , 只 剩 下 二 氧化 碳 和 水 。空 气 和 汽 油 在 运 行 的 发 动 机 上 不 能 完全 燃 烧 , 这 一 部 分 原 因 是 因 为 不 汽 化 的 汽油 和 氢 碳 化 合 物 进 入 活 塞 密 封 圈 和 排 气管 。 这 时 的 空 燃 比 还 能 使 催 化 转 化 器 正 常工 作 , 从 而 使 尾 气 排 放 变 差 。现 在 我 们 搞 清 了 汽 油 喷 射 的 汽 油 控 制系 统 原 理 , 那 么 就 让 我 们 看 一 下 在 修 理 汽车 的 过 程 中 它 起 了 什 么 作 用 吧 。 因 为 汽 油喷 射 量 与 空 气 有 关 , 所 以 很 有 必 要 计 算 一下 发 动 机 的 充 气 效 率 (VE)。 来 看 个 例 子 :一 辆 装 备 3.0L 发 动 机 的 Toyota 四 驱 车 因 动力 不 足 送 修 。 发 动 机 检 测 灯 打 开 , 驾 驶 员反 映 动 力 不 足 。 然 后 , 诊 断 故 障 码 显 示 为 :P0171( 系 统 无 力 );P0325(1 号 爆 震 传 感 器电 路 ) 和 P0330(2 号 爆 震 传 感 器 电 路 )。为 了 快 速 找 到 诊 断 方 向 , 我 们 要 计 算VE。 这 需 要 我 们 搜 集 PID 参 数 , 在 启 动 汽车 时 会 用 到 。 如 果 你 需 要 这 个 数 据 , 只 要 启动 VE 检 测 器 , 确 定 空 气 是 否 正 常 进 入 发 动机 。 在 这 个 例 子 中 , 扫 描 仪 在 汽 车 运 行 时 自动 测 量 发 动 机 的 容 积 效 率 ( 图 2), 黄 色 的 轨迹 是 扫 描 仪 读 出 的 MAF 传 感 器 的 信 号 ( 单 位图 1图 2 MAF 传 感 器 与 容 积 效 率 (VE) 曲 线70 ·June


栏 目 编 辑 : 范 颖fy@motorchina.com图 3是 g/s), 红 色 的 轨 迹 是 VE 读 数 或 者 是 理 论 空气 流 量 。 用 这 两 种 方 法 测 量 进 入 发 动 机 的空 气 量 , 通 过 比 较 我 们 能 很 容 易 看 出 问 题是 否 存 在 。 此 时 ,MAF 传 感 器 测 出 来 的 空 气流 量 比 VE 测 出 来 的 要 低 很 多 。 低 的 MAF 值说 明 进 入 发 动 机 的 空 气 气 流 有 问 题 。低 的 气 流 读 数 值 能 说 明 许 多 问 题 , 如排 气 或 吸 气 受 阻 、 在 MAF 传 感 器 和 节 气 门阀 之 间 空 气 泄 漏 、 错 误 的 M A F 传 感 器 校正 、 错 误 的 凸 轮 轴 正 时 或 者 是 发 动 机 的 机械 问 题 等 。 为 了 确 定 是 什 么 问 题 , 我 们 要 检查 燃 油 修 正 值 。 在 这 个 过 程 中 , 我 们 要 从 发动 机 的 负 荷 和 转 速 来 检 测 修 正 值 。 在 这 个燃 油 修 正 值 试 验 中 ( 图 3), 我 们 要 记 录 整 个过 程 中 的 燃 油 修 正 值 。 总 的 修 正 值 是 用 长期 燃 油 修 正 值 (LTFT) 加 上 短 期 燃 油 修 正 值(STFT)。 查 看 燃 油 修 正 曲 线 时 , 要 注 意 燃油 修 正 值 随 着 发 动 机 负 荷 的 变 化 方 式 , 如在 空 运 转 的 时 候 , 燃 油 修 正 会 在 基 本 的 空气 平 衡 上 减 去 29%。 当 负 荷 和 每 分 钟 的 转图 5速 变 化 时 , 燃 油 修 正 又 会 在 空 气 平 衡 上 增加 23%。 当 负 荷 慢 慢 提 高 时 , 燃 油 修 正 会在 空 气 平 衡 上 再 加 49%。 这 说 明 M A F 感 应器 脏 了 。M AF 感 应 器 是 用 加 热 设 备 来 测 量进 入 发 动 机 的 空 气 量 。 而 如 果 这 个 设 备 脏了 的 话 , 则 在 怠 速 时 , 它 会 多 读 进 入 的 空 气流 量 , 所 以 空 气 修 正 需 要 用 修 正 空 气 平 衡来 弥 补 这 个 错 误 。当 发 动 机 热 机 后 无 负 荷 空 转 时 , 以 g/s为 单 位 的 MAF 传 感 器 读 值 十 分 接 近 发 动 机的 排 量 。 比 如 在 3.0L 的 Toyota 上 , 热 车 怠速 时 ,MAF 传 感 器 读 值 大 概 是 3~3.2g/s 之间 。 这 是 判 断 MAF 感 应 器 在 怠 速 时 是 否 能正 确 运 行 的 好 方 法 。 如 果 MAF 传 感 器 读 数值 ( 以 g/s 为 单 位 ) 在 空 转 时 比 发 动 机 容 量 高或 者 低 , 则 应 检 查 燃 油 修 正 值 。 如 果 燃 油修 正 值 是 对 的 ( 正 负 10%), 则 M A F 传 感 器测 量 的 空 气 流 量 值 正 确 。如 果 燃 油 修 正 值 比 这 个 大 , 那 就 说 明 出了 问 题 。 当 发 动 机 的 负 荷 变 化 时 , 脏 的 MAF传 感 器 不 能 将 它 的 热 量散 到 气 流 中 , 因 此 它 少检 测 了 空 气 流 量 。 燃 油修 正 必 须 纠 正 MAF 传 感器 的 气 流 读 值 , 所 以 它在 基 本 的 空 气 平 衡 上 乘以 相 应 的 修 正 值 。另 外 一 个 M A F 传感 器 读 值 错 误 的 例 子是 , 如 果 M A F 传 感 器 的惠 斯 登 电 桥 超 出 正 常 范围 , 则 实 际 的 以 g/sec图 4为 单 位 的 读 数 也 会 超 出 范 围 。 由 于 MAF 传感 器 设 定 了 汽 油 喷 射 的 量 , 燃 油 修 正 也 会相 应 控 制 空 气 量 , 所 以 也 会 发 生 过 度 的 燃油 修 正 。 但 是 , 在 图 表 上 , 燃 油 修 正 的 情况 会 有 所 不 同 , 修 正 值 会 呈 线 性 , 而 不 是从 一 个 负 值 转 化 到 正 值 。 换 句 话 说 , 发 动机 运 转 从 头 到 尾 都 会 有 着 几 近 相 同 的 百 分率 。 在 这 个 情 况 下 , 我 们 就 要 换 一 只 M A F传 感 器 。再 举 个 例 子 , 如 果 发 动 机 在 汽 油 喷射 上 出 了 问 题 ,MAF 传 感 器 的 读 值 是 正 确的 , 但 会 出 现 过 度 的 燃 油 修 正 。 我 们 将 根据 燃 油 修 正 是 正 值 还 是 负 值 来 决 定 该 如 何解 决 问 题 。 如 果 是 负 值 , 则 说 明 加 入 了 太多 汽 油 ; 反 之 , 正 值 的 话 说 明 加 的 油 不 够 。在 发 动 机 打 不 着 火 时 , 如 果 燃 油 修 正 值 偏低 , 那 么 可 能 是 点 火 系 统 有 问 题 , 或 者 发 动机 出 现 机 械 故 障 ; 如 果 燃 油 修 正 值 偏 高 ,则 是 汽 油 喷 射 有 问 题 。重 新 看 一 下 3.0L Toyota 车 的 MAF 传感 器 问 题 。M AF 传 感 器 被 拆 了 下 来 , 清 洗并 且 进 行 检 修 , 清 除 P0171( 系 统 无 力 )、P0325(1 号 爆 震 传 感 器 电 路 ) 和 P0330(2 号爆 震 传 感 器 电 路 ) 故 障 码 ( 图 4、 图 5)。 重 新检 查 一 下 我 们 的 工 作 是 很 重 要 的 , 必 须 确定 检 修 是 否 解 决 了 问 题 。 在 试 车 时 , 我 们 就能 完 成 所 有 的 检 测 工 作 。所 以 , 在 你 试 车 时 带 上 扫 描 仪 , 能 节 省你 检 测 的 时 间 。 并 且 , 要 记 住 喜 马 拉 雅 山 珠穆 朗 玛 峰 带 来 的 启 示 : 发 动 机 就 好 像 我 们的 身 体 一 样 , 有 多 少 空 气 就 能 决 定 我 们 能做 多 少 事 情 。2010/6·71

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