- 汽車發動機故障分析詳解(第2版)
- 李清明
- 2552字
- 2020-06-11 16:28:00
二、故障診斷的相關要點
1.分析電控汽油發動機起動時進氣量及噴油量的控制原理
除了解電控發動機起動時及起動后的空燃比控制的共性外,還需了解各種常見發動機電控燃油噴射系統的個性。
眾所周知,電控發動機在起動時是不需要踩加速踏板的,此時的進氣量是由旁通氣道及怠速控制執行機構的狀態來決定的,各種發動機其怠速執行機構不外乎雙金屬片式與石蠟式附加空氣閥、步進電動機式、旋轉電磁閥式、平動電磁閥式怠速控制閥、直動節氣門式怠速執行機構和電子節氣門等。它們此時的狀態是由冷卻液溫度直接控制或根據冷卻液溫度、起動等信號由發動機ECU間接控制的。如果此時的進氣量與噴油量不能合理匹配,造成混合氣過濃或過稀,均可能引起起動困難。例如,怠速控制閥積炭卡死,空氣通道很小,此時噴油器仍然噴同樣多的油,混合氣過濃,起動困難。同樣如果因某些原因產生了額外的進氣,也會因混合氣過稀而起動困難,如廢氣再循環閥卡在打開位置、進氣管漏氣等。
由于發動機冷起動時的溫度低、轉速低,噴入的燃油不易氣化,易引起混合氣變稀。為了使發動機順利起動,能產生足夠的燃油蒸氣形成可燃混合氣,在起動時供給足夠的燃油,必須延長噴射時間,以增大噴射量。同時由于起動時轉速波動較大,吸入的空氣量較少,無論是空氣流量計還是進氣歧管壓力傳感器,都不能精確測量進氣量。所以起動時通常不根據吸入的空氣質量計算噴射時間。在實際的發動機冷起動過程中,常采用兩種不同的方式來增加燃油噴射量:一種是ECU直接通過延長噴油器的噴油時間來實現;另一種是利用熱時間開關通過控制冷起動噴油器增加附加燃油來實現。由于冷起動噴油器安裝在進氣總管上,不可避免地影響了冷起動時對各缸供油的精確性及均勻性,故在現代發動機控制系統中,通過ECU直接延長噴油時間的方法被廣泛采用。
發動機起動時,ECU可根據起動裝置的開關信號和發動機轉速(如400r/min以下),判定起動工況,具體控制如下。
圖2-1 ROM內存儲的冷卻液溫度—噴油時間圖
圖2-2 起動時的噴油器控制
當發動機起動時,由于轉速波動較大,無論是空氣流量計還是進氣歧管壓力傳感器,都不能精確測量進氣量。因此,起動時,ECU一般不根據吸入的空氣質量來計算噴油時間,而是根據發動機冷卻液的實際溫度由ROM內存儲的冷卻液溫度—噴油時間圖(圖2-1)查出基本噴油脈寬,然后再根據進氣溫度信號和蓄電池電壓信號,進行進氣溫度修正和蓄電池電壓修正,以此得到起動時的噴油脈寬,如圖2-2所示。發動機被拖動后,當經過一定的時間且達到一定的轉速(200~300r/min)時,噴油器的噴油時間應逐漸減少,這是因為發動機開始被拖動后所需燃油量不斷減少。另一方面,因為隨著發動機轉速升高到一定值時才出現節流現象,致使每循環吸入的空氣量相對減少,故噴油量也應相應減少。
同時,為了在進氣道和氣缸內形成均勻的可燃混合氣,并盡可能避免火花塞“淹死”,在有的發動機控制系統中還要求電磁噴油器在發動機每一轉中分多次進行噴射(異步噴射)。在起動時,除同步噴射外,在起動信號STA處于接通狀態時,ECU根據曲軸位置信號G檢測的第一個轉速信號Ne,以一個固定的噴油脈寬同時向各缸加一次噴油。
起動時如出現燃油過多,發動機會由于火花塞“淹死”而難以起動。為此一般微機都設有清除溢油功能。起動時,踩下加速踏板使節氣門全開或節氣門開度為80%~100%時,ECU將發出指令供給稀混合氣(如空燃比為20∶1),以消除燃油過多現象,直到發動機轉速達400r/min,也有一些燃油噴射發動機,在起動時如節氣門開度超過80%后,就根本不噴油,其也是為了清除溢油。
起動期間,其噴油量不由空氣流量計信號或進氣歧管絕對壓力傳感器信號來決定,但一旦起動后立即轉為由空氣流量計信號或進氣歧管絕對壓力傳感器信號和發動機轉速信號來決定基本噴油量,再加上一些修正而已,如果空氣流量計信號或進氣歧管絕對壓力傳感器信號出現錯誤,可能引起發動機在起動后瞬間不能平穩運轉而導致起動失敗,也就是起動困難。當發動機ECU判斷空氣流量計或進氣歧管絕對壓力傳感器失效而記憶故障碼時,一般均會啟用故障失效保護功能或啟用備用系統,這時發動機一般都可以起動。
2.重點檢查項目
1)仔細檢查燃油壓力,包括燃油壓力建立的快慢、壓力值、保持壓力的情況等。
2)起動時,點火系統高壓火花的強弱對起動時間也有影響。同時不要忘記在起動的同時測量一下蓄電池端電壓、ECU及點火器的供電電壓。
3.冷起動困難和熱起動困難的區別
冷車難起動指冷車起動時要起動幾次才能起動著車,而熱起動時起動即能著車。冷起動困難的根本原因是混合氣稀或過濃。冷車難起動的故障原因有冷卻液溫度傳感器故障、進氣溫度傳感器故障、噴油器霧化不良、進氣管積炭、點火能量不夠、火花塞故障、怠速控制閥故障等。
熱車難起動指冷起動正常,熱起動困難,甚至不能發動。熱車難起動的根本原因是混合氣過濃。熱起動困難的故障原因:冷卻液溫度傳感器故障,進氣溫度傳感器故障,幾個噴油器漏油或嚴重霧化不良,怠速閥,油壓過高,點火故障等。
4.積炭對發動機起動性能的影響
在發動機各部位形成的積炭中,進氣門后部形成的積炭對發動機的影響最大。因為一方面它影響了發動機的最大進氣量與瞬時進氣速度,降低了發動機充氣系數,致使發動機功率嚴重下降,從而導致發動機加速不良及最高車速下降。另一方面,由于進氣門后部積炭形成溫度低,多數形成多孔狀結構。這樣在發動機冷起動時,噴油器所噴出的部分霧化不良,燃油便被進氣門上的多孔狀積炭所吸收,造成實際進入氣缸內的燃油過少,導致空燃比偏稀。只有經多次起動使進氣門積炭上吸收的燃油飽和,混合氣達到滿足冷起動要求的濃度時,發動機才能起動。
5.起動困難檢查歌訣
記下以下的起動困難檢查歌訣,在判斷故障時也許有一定參考作用。
油泵燃油壓力低,不能保持殘壓力;
高壓火弱難起動,混合過稀或過濃;
過稀試用化清劑,過濃“油門”踩到底;
冷車起動噴油少,起動信號無加濃;
“水溫”氣溫傳感器,進氣歧管漏空氣;
冷車起動噴油器,廢氣循環亂進氣;
進氣通道積炭里,氣門黏滯缸壓低;
怠速“馬達”噴油器,節氣門體要清洗;
油嘴泄漏會過濃,正時不準可不行;
輕踩“油門”輕易發,檢查怠速控制閥;
全踩“油門”可起動,應是過濃非過稀;
若是起動又熄火,點火開關流量計;
油泵開關繼電器,進氣通道漏空氣;
點火反饋信號無,大眾防盜未解除。
注:“油門”指加速踏板;“水溫”指冷卻液溫度;“馬達”指電動機。