燃油泵控制电路的故障诊断

汽车发动机电控系统检修项目一燃油供给不畅引起发动机抖动故障检修子任务二燃油泵控制电路测试，诊断与维修子任务一燃油供给系统性能测试、诊断与维修燃油供给系统性能测试、诊断与维修一任务引入二任务分析三相关知识四任务实施学习目标：1.掌握燃油供给系统组成、结构、工作原理；2.掌握燃油供给系统压力及其变化规律；3.能够进行燃油压力测试，并根据测试结果进行故障诊断与排除。一任务引入燃油供给系统的作用是将燃油从燃油箱中泵出，并经过滤清、调压后提供给喷油器，然后再由喷油器喷入发动机参加燃烧。如果该系统发生阻塞、泄漏、供油中断、供油压力失常（压力过高或过低）等故障，必然引起发动机燃料供给的失常，从而造成发动机动力不足、加速不良、排气冒黑烟、燃油消耗过大、不能起动等故障现象，此时，往往需要对燃油供给系统进行测试、诊断和维修。二任务分析燃油供给系统一般由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、压力缓冲器、油压调节器、喷油器等零部件组成，如图2-1所示。其中，燃油泵磨损或卡滞、燃油滤清器阻塞等会引起供油压力下降或中断；燃油压力缓冲器和油压调节器失常，会引起供油压力过高、过低或不稳。可见，通过测试供油系统的压力可以诊断供油系统的故障。三相关知识1.燃油供给系统的结构与工作原理2.燃油供给系统中各零部件的结构及工作原理1.燃油供给系统的结构与工作原理燃油箱中的燃油经电动燃油泵加压后被泵出，经燃油滤清器过滤后再提供给各缸的喷油器，如图2-2所示。为了消除管路中燃油压力的波动，有些系统中装有压力缓冲器（单独安装在管路上或与电动燃油泵一体设置于燃油出口处）；为了确保喷油器喷嘴内外的压力差维持恒定，从而确保喷油器的喷油量不受燃油压力的影响，即确保喷油量仅受喷油时间的控制，系统中都装有燃油压力调节器。一般情况下，经燃油压力调节器调节后，喷油器喷嘴内外的压力差维持在0.3MPa左右不变（也有个别车型为0.45MPa左右，例如奥迪汽车）。喷油器装于各缸进气道上，对着各缸的进气门附近喷油，喷油量取决于喷油持续时间，而喷油持续时间则受ECU的控制。某些较为先进的现代汽车发动机采用了缸内喷射技术，即将燃油直接喷入燃烧室的内部，此时，系统中往往还需要二次加压泵，将电动燃油泵提供的低压燃油变为高压燃油后再提供给缸内喷射器。对于部分老款汽车而言，由于采用的是模拟式ECU，其控制功能有限，所以在发动机进气总管上装有冷起动喷油器，在发动机水套上还装有“温度-时间开关”，冷起动喷油器与温度-时间开关联合工作，确保冷起动时对混合气进行适当的加浓。但对于现代汽车而言，已经广泛使用了数字式ECU，其控制功能已经大为完善，冷起动加浓等功能已经完全可以由ECU通过控制喷油器来实现，所以现代汽车已不再使用冷起动喷油器与温度-时间开关。关于电动燃油泵的控制电路和喷油器的结构与控制电路等问题，将在本书其他课题中介绍。2.燃油供给系统中各零部件的结构及工作原理1)电动燃油泵2)燃油压力调节器及系统油压变化规律3)燃油压力缓冲器4)燃油滤清器1)电动燃油泵①滚柱式燃油泵②齿轮泵③涡轮泵电动燃油泵通常装于燃油箱内部，主要由油泵、电动机、安全阀、止回阀和外壳等组成，如图2-3所示。其中，油泵是电动燃油泵的主体，根据其结构的不同，又可分为滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵、侧槽泵等形式。所有形式的电动燃油泵出油口都设有止回阀，进油腔和出油腔之间都设有限压阀。止回阀用于防止燃油倒流，可使发动机熄火时油路保持一定的残余压力，以减少气阻，并确保下次发动机能够顺利起动；限压阀则用于限制系统的最高油压，当油压达到一定值（一般为0.4～0.5MPa）时，限压阀打开进行泄压，以防止油路发生阻塞等意外情况时管路压力过高、油泵负荷过大而烧坏油泵。另外，泵出的燃油流经电动机的内部，对电动机起润滑和冷却作用。燃油泵入口处一般都装有燃油泵滤清器，用于对燃油进行初步过滤，避免一些大的杂质进入燃油系统。①滚柱式燃油泵的结构如图2-4所示，主要由壳体、偏心布置的带槽转子以及装于槽内的滚柱等组成。当偏心转子在电动机驱动下旋转时，滚柱因离心力作用而紧靠壳体内壁，每两个滚柱之间形成一个油腔。随着转子的旋转，一边油腔由小变大，产生真空而形成吸油过程；另一边的油腔容积由大变小，产生高压而形成排油过程。②齿轮泵齿轮式燃油泵的结构如图2-5所示，主要由壳体、泵套、带外齿的主动齿轮、带内齿的从动齿轮等组成。主动齿轮由电动机带动，从动齿轮在泵套内可自由转动。主、从动齿轮齿数不同，但在旋转过程中，内、外齿廓线始终保持接触，从而形成多个工作腔。在主、从动齿轮旋转的过程中，这些工作腔的容积发生周期性变化。容积增大的工作腔从进油口转过，形成吸油过程，而容积减小的工作腔从出油口转过，形成排油过程。③涡轮泵涡轮式燃油泵的结构如图2-6所示，主要由壳体、涡轮等组成。当涡轮在电动机驱动下旋转时，在涡轮外缘每一个叶片沟槽的前后，由于液体的摩擦作用而产生压力差，由多个叶片沟槽所产生的压力差叠加后，使燃料压力升高，升压后的燃油经止回阀从出油口排出。此外，在现代汽车上多采用双级泵的结构形式。由于汽油极易挥发，以及油泵工作时温度升高和吸油而产生的真空，助长了燃油的汽化，使泵油量下降，导致输油压力波动。双级泵是初级泵加主输油泵两者合一而组成的组件，其结构如图2-7所示。2)燃油压力调节器及系统油压变化规律燃油压力调节器在汽车上的安装位置见图2-8，在燃油系统中的位置如图2-9所示，其结构如图2-10所示。膜片下方的燃料室通过入口与供油系统的管路（一般是喷油器的供油轨）相通，膜片的上方装有弹簧，并通过真空管与发动机的进气歧管相通，下方的出口通过回油管与油箱相通，出口上方的阀口与膜片之间形成阀门，即回油阀。膜片的上方除受弹簧的作用力外，还受到进气歧管绝对压力的作用，而膜片的下方则受到燃油压力的作用，回油阀的状态则取决于膜片上、下方作用力的平衡状态。当燃油压力较低时，膜片在弹簧作用下向下移动，回油阀关闭，没有燃油流回燃油箱；当燃油压力高于弹簧作用力与进气歧管绝对压力之和时，膜片被推向上方，回油阀打开，部分燃油经回油管流回燃油箱，从而释放系统油压，直至回油阀关闭。发动机工作时，由于进气歧管绝对压力（或真空度）随发动机转速和节气门开度的变化而变化，所以，经燃油压力调节器调节后，供油系统的油压也随之发生变化，使燃油压力与进气歧管绝对压力之间的压力差维持在0.3MPa左右不变（也有个别车型为0.45MPa左右，例如奥迪汽车），如图2-11所示。该数据就是测量供油系统油压的依据。当发动机熄火时，回油阀关闭，燃油泵出口处的止回阀也关闭，供油系统大约能够维持0.28MPa左右的残余油压，该残余油压可以确保发动机下次能够快速、顺利起动。另外，近年来又出现一种油压不受进气歧管真空度影响的燃油供给系统，其燃油压力调节器与燃油泵组合安装在燃油箱的内部，其结构原理如图2-12所示，当油压达到规定值时，阀门打开，泄出的燃油直接流回燃油箱。采用这种燃油供给系统时，发动机ECU需要根据进气歧管压力传感器的信号对喷油持续时间进行修正，以补偿进气歧管真空度变化对喷油量的影响。3)燃油压力缓冲器当喷油器喷射燃油时，输油管内会出现压来自燃油泵力脉动现象。另外，电动燃油泵所提供的燃油也存在一定的压力脉动，该压力脉动对ECU精确控制燃油喷射量有一定的影响。为了消除该影响，部分汽车上采用了燃油压力缓冲器（或称燃油压力脉动减振器），其位置一般在供油轨上（图2-9），少数汽车设置在燃油泵的出油口处。燃油压力缓冲器的结构如图2-13所示，它主要由壳体、膜片、阀片、弹簧等组成。当输油管内的燃油压力出现压力脉动时，膜片可以推动弹簧上下移动，从而通过调节管路的容积来吸收管路中的压力脉动。4)燃油滤清器燃油滤清器一般设置在燃油供给管路中（图2-2），也可以设置在燃油泵出口处（图2-1）并与燃油泵装在一起，由壳体和滤芯组成，其作用是过滤燃油中杂质，确保喷油器等部件工作正常。图2-14为与燃油泵装在一起的燃油滤清器。随着使用时间的延长，燃油滤清器会逐渐阻塞，造成供油不畅，从而影响发动机的动力性。在供油不畅的情况下，测试系统油压时会显示油压过低，这时，一般需要更换燃油滤清器。四任务实施1.实训目的2.设备准备3.实训步骤4.通过燃油压力测试进行故障诊断与排除5.实训要求1.实训目的对燃油供给系统进行油压测试，并根据测试结果进行诊断和故障排除。2.设备准备丰田卡罗拉车型（或其他车型）一辆，或其他电控发动机台架一部；通用工具一套；发动机舱防护罩一套；“三件套”（座椅套、转向盘套、脚垫）一套；油压表一只。3.实训步骤1)泄掉燃油系统残余油压2)接入燃油压力表导线连接器3)检测静态油压4)检测怠速工况油压5)检测正常运行时的油压6)检测系统最高油压（大约0.392MPa）7)残余油压检测1)泄掉燃油系统残余油压打开发动机舱盖，铺设发动机舱防护罩及“三件套”。①发动机运转法②直接释放法（注意防火）①发动机运转法拔掉燃油泵熔断丝（使电动燃油泵停止工作），起动发动机，利用发动机的运转消耗掉燃油系统的残余燃油。对于有些汽车而言，电动燃油泵与喷油器、点火模块等共用一个熔断丝，用该方法无法泄压，此时可以用先拔下燃油泵电插头，再起动发动机的方法来泄压。②直接释放法（注意防火）用棉纱包住燃油滤清器的油管接头，用工具慢慢松开油管接头，利用棉纱吸收从油管接头渗出的燃油，直至燃油系统的残余油压被完全释放，然后再拧紧油管接头。2)接入燃油压力表导线连接器拆卸供油管与供油轨的连接螺柱（注意妥善处理燃油管内剩余的燃油），采用专用燃油检测软管和接头（最好采用带开关的三通接头，以便进行如后所述的内漏诊断，有开关的一端接供油轨，没有开关的一端接供油管）接入燃油压力表，如图2-15所示。3)检测静态油压插回燃油泵熔断丝（使油泵可以工作），接通点火开关，但不起动发动机。此时，油泵会工作2～3s，建立静态油压，燃油压力表读数应为0.3MPa左右（具体数据查所用车型的维修手册）。4)检测怠速工况油压起动发动机，燃油压力表读数应下降（因进气歧管真空度增大，即绝对压力下降，经燃油压力调节器调节后的油压也随之下降）。正常怠速工况时，燃油压力表读数应为0.196～0.235MPa左右。5)检测正常运行时的油压慢慢踩下加速踏板（俗称油门），发动机随之逐渐升速，燃油压力表读数应在0.196～0.235MPa基础上逐渐升高到0.265～0.304MPa。6)检测系统最高油压（大约0.392MPa）夹住回油管，燃油压力表读数应达到0.392MPa左右。7)残余油压检测断开点火开关，燃油压力表读数应为0.28MPa左右，且30s内不下降。4.通过燃油压力测试进行故障诊断与排除（1）静态油压（0.3MPa左右）（2）怠速工况油压（0.196～0.235MPa）（3）正常运行油压（0.265～0.304MPa）（4）最高油压（大约0.392MPa）（5）残余油压(1)静态油压（0.3MPa左右）如果读数过大，则说明燃油压力调节器存在故障，应更换。如果读数为0，则说明电动燃油泵没有运转，应检查电动燃油泵及其控制电路。如果读数过小，则说明电动燃油泵供油压力不足或燃油压力调节器回油过量，此时，可以夹住回油管，再接通一次点火开关，如果读数仍然过小，则查电源电压；电压正常时，查油路阻塞情况（特别是燃油滤清器和燃油泵入口处的滤网）；没有阻塞，则换电动燃油泵。如果夹住回油管时读数上升，则说明燃油压力调节器回油过量，应更换燃油压力调节器。电动燃油泵检查方法：在电动燃油泵两接线端子之间直接接12V电源（注意正负极），应能听到燃油泵的运转声，否则更换电动燃油泵。注意：为避免烧坏电动燃油泵，禁止对拆下的电动燃油泵进行通电试验。电动燃油泵控制电路的检查方法见第二节。(2)怠速工况油压（0.196～0.235MPa）读数过大时，检查燃油压力调节器的真空管有无破裂、漏气点或阻塞，真空管正常则换燃油压力调节器。读数过小时，检查发动机的空气滤清器是否严重阻塞。(3)正常运行油压（0.265～0.304MPa）迅速踩下加速踏板，燃油压力表读数应先下降，再上升。