汽油机空气供给系故障诊断

项目四电控汽油发动机故障的诊断活动1电控汽油发动机空气供给系统故障的诊断电子控制汽油喷射系统（EFI系统）是利用安装在发动机不同部位上的各种传感器所测得的工作参数，按电控单元中设定的控制程序，通过对汽油喷射时间的控制来调节喷油量，从而改变混合气浓度，使发动机在各种工况下都能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。31、电控汽油喷射系统（EFI）简介汽车上的EFI系统有D型、L型和M型三种型式。电控汽油喷射系统尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则：以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似结构。4L型汽油喷射系统是由空气流量计直接测量进入进气支管的空气量，并将该物理量转变成电信号输送到电控单元，由ECU计算出与该空气量相适应的喷油量，以控制混合气空燃比在最佳值,它属于直接式喷射系统。L型汽油喷射系统5D型汽油喷射系统即为进气支管压力计量式电控汽油喷射系统。它是将进气支管绝对压力和发动机转速输送到电控单元，由ECU根据该信号计算出进气量，再产生与之相对应的喷油脉冲，控制喷油器喷射适量的燃油。由于它是间接获得进气量信息，属于间接式喷射系统。D型汽油喷射系统6M型汽油喷射系统是在单一汽油喷射系统的基础上，结合电子控制点火系统而形成的发动机集中管理系统。其ECU可同时对汽油喷射系统和点火系统进行控制。该系统进一步改善了起动性、加速性、动力性和经济性，并减少了有害物的排放量。M型汽油喷射系统7电控汽油喷射系统尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则：即以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似结构。8电控汽油喷射系统都由空气供给系统、燃油供给系统和控制系统三个子系统组成。92、空气供给系统结构组成和工作原理空气供给系统的作用：向汽油机提供与发动机负荷相适应的、清洁的空气，同时对流入发动机气缸的空气质量进行直接或间接计量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。10空气供给系统的组成：除了空气滤清器、进气总管和进气支管外，还有电控汽油喷射系统特有的空气计量装置、节气门体和节气门位置传感器等。111)空气计量装置空气计量装置的作用是对进入气缸的空气质量进行直接或间接地计量，并把空气流量的信息输送到ECU。在电控汽油喷射发动机中使用的空气流量计主要有：翼片式空气流量计、卡门涡旋式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计，其中热线式空气流量计和热膜式空气流量计应用最为广泛。12（1）热模式空气流量计热模式空气流量计的热电阻放在进气通道中，其温度下降的程度与进气流量、空气温度、空气密度有关。即当热电阻温度下降时，电阻值变小，补充流过热电阻的电流随之增大，直至热电阻恢复原来的温度和电阻值为止。这一电流的大小转换成电压的变化输入电脑，以反映进气量的大小。热线式空气流量计的结构与原理基本相同，不同之处是采用线式热电阻。热膜式空气流量计1-控制板线路；2-热膜；3-温度传感器；4-金属网13（2）进气支管绝对压力传感器进气支管绝对压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器，其作用与空气流量计相同，用于D型汽油喷射系统中。ECU根据进气支管绝对压力与进入发动机气缸的空气流量的对应关系计算进气量。常用的半导体压敏电阻式进气支管绝对压力传感器主要有硅片，IC电路和绝对真空室组成。进气支管绝对压力传感器1-过滤器；2-混合集成电路；3-压力转换元件；4-滤清器142）节气门位置传感器节气门位置传感器用来检测节气门开度。它安装在节气门体上，通过节气门轴与节气门联动。节气门位置传感器将节气门开度转换成电信号输送到ECU，ECU根据节气门不同的开度决定控制方式和对喷油时间进行修正。电控汽油喷射系统中使用的节气门位置传感器有线性输出型节气门位置传感器和开关量输出型节气门位置传感器等。线性输出型节气门位置传感器表示节气门开度的输出电压与节气门开度是成线性关系。15线性输出型节气门位置传感器原理：线性输出型节气门位置传感器的一个触点在电阻体上滑动，测得与节气门开度对应的线性输出电压VTA；另一个触点在节气门全闭时与怠速触点IDL接触，提供怠速信号，用于发动机急减速时断油控制和点火提前角的修正。随着节气门开度的增大，节气门开度输出电压VTA增大，通过ECU对喷油量进行控制，以获得相应的功率。线性输出型节气门位置传感器1-电阻体；2-检测开度的电刷；3-检测全开时电刷163）怠速控制装置怠速控制阀通常安装在节气门体上。其作用是自动调整发动机怠速，怠速控制的实质就是控制怠速进气量。电控发动机中采用的怠速进气控制方式有两种：一种是控制节气门最小开度的节气门直动式；另一种是控制节气门旁通通路中的空气流量的旁通空气式，常用的有步进电机式和旋转电磁阀式怠速控制阀两种。17(1)节气门直动式怠速控制装置通过节气门体组件中的怠速稳定控制器直接控制节气门的开启来实现怠速控制的，没有怠速空气旁通道。它由节气门电位计、节气门定位电位计、节气门定位器和怠速开关合成一体，如桑塔纳2000GSi(时代超人)发动机。桑塔纳轿车节气门控制组件1-节气门拉索轮；2-节气门定位电位计；3-紧急运行弹簧；4-节气门定位器；5-节气门电位器；6-怠速开关18节气门直动式怠速控制装置的结构组成：节气门电位计(G69)也就是节气门位置传感器。怠速开关(F60)在怠速时，触点是闭合的。节气门定位器(V60)也称为怠速马达，由电机通过齿轮传动控制怠速时节气门开度。节气门定位电位计(G88)与节气门定位器相连，用以检测怠速时节气门的位置。桑塔纳轿车节气门控制组件1-节气门拉索轮；2-节气门定位电位计；3-紧急运行弹簧；4-节气门定位器；5-节气门电位器；6-怠速开关19节气门直动式怠速控制装置的工作原理：发动机怠速时，节气门定位器根据发动机的负荷(进气量)和发动机温度对节气门进行控制。当发动机温度低时，节气门开度大；当发动机温度高时，节气门开度小。当突然松开加速踏板时，节气门由节气门定位器逐渐关闭，直到所需的怠速。在紧急运行状态下，节气门控制部件电源被切断，节气门控制部件内的紧急运行弹簧将节气门定位在预先设定的紧急运行位置，此时驾驶员对节气门调节无效。20(2)步进电机式怠速控制阀步进电机与怠速控制阀做成一体，装在进气总管内。由步进电机、旁通气阀阀芯、阀座以及把旋转运动变成直线运动的进给丝杆等组成。步进电机是一种非连续转动的转角控制执行机构。ECU通过控制定子相线绕组的电压脉冲，交替变换定子爪极极性，使步进电机产生步进式转动，并且可根据控制信号实现正、反转。步进电机式怠速控制阀1-定子线圈；2-轴承；3-进给丝杆；4-转子；5-旁通空气道；6-阀芯；7-阀座；8-阀轴21步进电机式怠速控制阀的步进原理：ECU通过控制定子相线绕组的电压脉冲，交替变换定子爪极极性，使步进电机产生步进式转动。定子与转子的异性磁极对正时，转子呈静止状态；通过对通向定子各绕组电压脉冲的控制，使其爪极的极性发生变化；在同性磁极推斥力和异性磁极引力的作用下，转子步进一个爪极宽度。步进电机从怠速位置到最大开度一般可达125个步级。步进电机的步进原理223、空气供给系统故障诊断（1）（以SGMBUICK轿车为例）SGMBUICK轿车发动机同时安装空气流量计MAF与进气歧管压力传感器MAP，MAF的型式为热线式传感器，是燃油喷射和点火控制的主控信号。MAP传感器在运行EGR、启动工况或发动机负荷转速急剧变化时检测进气气流，修正点火提前角与空燃比。发动机电控元件的整体布置之一1－喷油器线束连接器；2－MAP；3－EGR；4－TPS；5－节气门体；6－燃油压力调节器；7－机油压力开关；8－KS；9－24XCKP；10－PCV阀；11－CMP；12－燃油油道；13－上进气歧管231）空气流量计（MAF）故障诊断（1）类型和功能①类型为热线式传感器；②利用惠斯顿电桥平衡原理，测量进气的容积和密度，计算进气量；③确定基本喷油量和基本点火提前角。空气流量计MAF控制电路241）空气流量计（MAF）故障诊断（续2）（2）诊断仪检测①连接TECH2诊断仪；②选择[F0：诊断]，屏幕显示车辆识别选择年款（根据汽车17位编码的第10位）；③选择[F0：动力总成]，屏幕显示选择轿车发动机类型；④选择[F0：DTC信息]，屏幕显示故障代码及故障信息；⑤排除故障后，选择[F2：清除DTC信息]，按屏幕提示清除故障代码。诊断故障码F0：DTC信息F1：冻结故障状态/故障记录F2：清除DTC信息F3：获取信息251）空气流量计（MAF）故障诊断（续3）（3）万用表检测①检测MAFA端与PCM的C1（69#）电阻应该小于0.5Ω；②MAF工作电压。MAFC端与B端间有12-14V电压，若没有应检查继电器盒中27#保险丝，或检查MAF接地是否良好；③MAF信号电压。MAFA端与B端频率，在怠速时频率应该在2000HZ左右，加速时空气流量加大，MAF进气频率也升高。空气流量计MAF控制电路261）空气流量计（MAF）故障诊断（续4）（4）示波器检测使用汽车示波仪检测MAF信号，其波形如图所示。怠速时。频率2.27kHZ，峰峰值4.48V，占空比10.9%，间隔时间48.0微秒。加速时。频率上升，峰峰值不变、占空比上升，间隔时间缩短。空气流量计MAF信号波形272）进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（1）类型和功能①类型为压敏电阻型，输出模拟信号。②引入进气歧管真空度，MAP硅片变形使电阻变化，PCM通过检测MAP的电压信号，计算进气流量；③MAF发生故障，通过MAP代替；④可以检测大气压力，修正点火提前角与空燃比；⑤可检测EGR的废气流量。进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路28（2）使用TECH2诊断故障。（3）万用表检测①MAP传感器与PCM连接是否正常。检测MAP传感器A端与PCM的C1（13#）、MAP传感器B端与PCM的C2（25#）、MAP传感器C端与PCM的C1（10#）电阻都应该小于0.5Ω。2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路29②MAP传感器工作电压。检测MAP传感器C端与A端之间应该有5V工作电压。③MAP传感器信号电压。检测MAPB端与A端直流电压：停车时（进气真空度为零）电压比较高大约为4V；怠速时（真空度较大）电压比较小大约2V以下；加速时（真空度下降）电压有所上升。2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续3）进气歧管绝对压力传感器（MAP）电路30（4）示波器检测使用汽车示波仪检测MAP信号，其波形如图所示。电压随着怠速、急加油门、急放油门而变化，停车或急加油门时最高电压在4.5V，急放油门最低电压在1.5V左右。2）进气歧管绝对压力传感器（MAP）故障诊断（续4）进气歧管绝对压力传感器（MAP）波形313）节气门位置传感器（TPS）故障诊断（1）类型和功能①类型为三导线可变电阻型，输出模拟信号。②提供节气门开度信号，PCM利用该信号计算燃油喷射和点火正时；③控制自动变速器换档和变矩器工作；④控制EVAP燃油蒸发系统；⑤控制EGR废气再循环和空调。节气门位置传感器（TPS）控制电路323）节气门位置传感器（TPS）故障诊断（续2）（2）连接TECH2诊断故障。（3）万用表检测①TPS与PCM连接。检测TPSA端与PCMC2（33#）、TPSB端与PCMC1（61#）、TPS传感器C端与PCMC2（66#）电阻都小于0.5Ω。②TPS传感器电压。TPSA端与B端之间应该有5V工作电压，TPSC端与B端之间的信号电压随节气门开度的变化而变化。节气门位置传感器（TPS）控制电路333）节气门位置传感器