浅谈别克轿车空气流量传感器的维修
2011-02-14黎晶荣
黎晶荣
(广西理工职业技术学校,广西 南宁 530031)
电控燃油喷射系统(简称EFI)已在国内外轿车上广泛应用。该系统利用各种传感器来检测发动机运行工况的各种参数信号,由电控单元(简称ECU)经过计算、分析、对比,根据发动机的各种工况需要控制喷油量,保证发动机具有良好的动力性、经济性和排放性。电控燃油喷射发动机对汽油的清洁度要求很高,应使用牌号和品质完全符合要求的无铅汽油。燃油中不可添加防冻剂,燃油滤清器应定期更换,发动机应该进行定期保养,以防各执行器或各传感器工作性能丧失。一旦电控单元(简称ECU)接收到不正常的工作信号,将会造成发动机工作性能下降。
1 故障现象
一辆上海别克君威2.5轿车,行驶8万km。驾驶员反映:在行驶过程中,发现该车辆动力明显下降,中速行驶时加速困难,且高速行驶时,车速超过100 km/h时,发动机抖动。根据驾驶员反映的情况,首先对该车辆进行了验证:在怠速时发动机运转正常;路试平地中速行驶正常,加速或爬坡时动力不足,且车速超过100 km/h以后,发动机出现喘震现象。
2 故障分析
通过对故障现象分析,初步判断产生故障的原因大致有以下几种:
(1)燃油供给系统供油压力不足;
(2)点火系统的点火能量下降;
(3)空气供给系统进气量不足;
(4)自动变速器故障;
(5)发动机某个传感器信号丢失。
这5个内容出现故障的机率比较大。
根据以上分析思路,按照由简到繁的顺序,进行以下各项的检查。
2.1 使用TECH-2读取故障码
接该车辆后,观察仪表板上的故障指示灯,并未点亮。使用TECH-2读取故障码,发动机、变速器都没有故障码存在。怀疑车辆可能存在间歇性故障,起动发动机使其达到正常的工作温度后,不断改变节气门开度的位置,模拟发动机在不同的工况下工作,观察故障指示灯一直未点亮,因此可以排除车辆存在间歇性故障的可能性。
其次,对该车辆进行失速试验检查,发动机转速达到2200 r/min,在正常范围内。
2.2 使用TECH-2读取数据流
使用TECH-2读取发动机主要数据流:
发动机怠速时怠速控制阀为33步;
节气门位置传感器为0%;
进气温度传感器为22~24℃;
空气流量器为4.1 g/s;
进气歧管绝对压力为38 kPa,
O2S氧传感器为125~825 mV;
点火提前角为21°;
喷油脉宽为2.9 ms。
不断改变发动机的各工况检查数据流,发动机数据基本在正常范围内;检查发动机点火系统,也未发现有缺火现象。此时,怀疑此故障可能跟混合气有关,通过查看维修资料知道,别克君威轿车发动机混合气浓度的控制,主要由动力控制模块(PCM)来决定,PCM在基于燃油供给系统工作正常下,利用空气质量流量(MAF)传感器、进气歧管绝对压力(MAP)传感器和氧传感器(O2S)的反馈信号等进行控制。因此,需对燃油供给系统、空气流量传感器、进气歧管绝对压力传感器和氧传感器的工作性能是否正常,进行检查。
2.3 检查燃油供给系统
在基本确定故障现象与混合气浓度有关系后,先检查空气供给系统有无漏气,经过对进气系统各个部位的检查,未发现有漏气,排除进气系统有漏气;
拆检空气滤清器滤芯,未发现堵塞;检查燃油滤清器未见有油泥,倒出来的汽油也不是很脏,排除燃油滤清器堵塞;
然后检查燃油系统管路,也末发现有泄漏点。
最后,使用燃油压力表,检查燃油系统管路油压,先把燃油压力表连接到快速检测口,起动发动机,检查发动机在各工况下燃油系统的供油压力是否正常。实测数据为:
发动机怠速时为286 kPa;
怠速时拔下燃油压力调节器上的真空软管时为342 kPa;
改变节气门开度,燃油压力表上显示的读数,随节气门开度的变化而变化(即随节气门开度增大,压力值增大;随节气门开度减小,压力值降低)。
查阅维修资料得知,该车燃油供给系统供油压力正常,排除燃油供给系统供油压力不足故障。
2.4 传感器性能检测
别克君威轿车对发动机的进气量,采用空气流量传感器和进气歧管绝对压力传感器两种方法进行测量。
一种是速度密度法,即用歧管绝对压力传感器,来检测进气歧管压力真空的变化,当测试诊断排气再循环流量歧管压力的变化量时,更新气压读数。作为其他诊断的启用因素,动力系统控制模块监视歧管绝对压力信号,是否超出歧管绝对压力传感器正常范围,如果动力系统控制模块探测到歧管绝对压力信号电压不正常,将设置故障码。
另一种是流量法,即用空气流量传感器(MAF)来测量进入发动机的空气量,动力系统控制模块(PCM)使用空气流量(MAF)信息来监视发动机运行条件,以便进行燃油供给计算,进入发动机的空气量大,表示加速或高负荷工况;反之,则表示减速或怠速。
既然发动机在各工况的供油压力都正常,空气供给系统也无漏气现象,所以怀疑MAF、MAP和O2S氧传感器工作性能不正常。
首先,对空气流量传感器性能进行检测,目视外围线路没问题,关闭点火开关,断开空气流量传感器,发动机熄火时接通点火开关,将数字式万用表连接到空气流量传感器信号电路与可靠接地之间电压测量值为5.0 V,将测试灯连接在空气流量传感器点火供电和接地电路之间测试灯启亮。通过检查知道,空气流量传感器的线路正常,但是通过对发动机主要数据流的对比,空气流量传感器的数据流在怠速时4.1 g/s有点偏低,于是拆检空气流量传感器,检查发现该车的空气流量传感器积炭很多,怀疑传感器积炭过多引起,使用化清剂清洗空气流量传感器,并用压缩空气吹干后,接上传感器线束插头,起动发动机后又熄灭,观察空气流量传感器加热电阻丝能在5 s内变红色,1 s后熄灭,说明MAF传感器自洁功能正常。
重新装好进气软管,并起动发动机,连接诊断仪检查MAF传感器数据流正常,路试检测未发现先前的故障,车辆行驶正常。
3 诊断结果
空气流量传感器的热线积垢之后,传给PCM的电压信号便会不准,此时污物会影响辐射,使冷却效应降低。当空气流量增大时,热线温度降低缓慢,其电阻值的变化量也相应减少,因而桥压和流过热线的电流不能相应地增加,以致传给PCM的信号电压偏低,造成混和气过稀。
虽然热线式空气流量传感器都加装了烧净电路,即在每次停机时,PCM会自动给热线高温(1000℃)加热1 s,以烧掉热线上的污物和尘土,但有时由于使用燃油品质过低,导致进气管产生回火,造成过多的杂质和积炭胶结在金属铂丝上,故单靠加温热线的净化装置也难以清除。因此,必须拆下空气流量传感器直接喷洗,才能恢复其正常功能。建议车主经常使用燃油添加剂,使汽油充分燃烧。
4 故障产生的原因分析
空气流量传感器由防止逆转屏蔽、取样管、白金热线、上游温度传感器电阻、电子回路、电连接器等部件组成。其工作原理是:
MAF为三导线型,安装在进气岐管中,MAF传感器测量单位时间内空气通过MAF传感器进入发动机气缸的空气量。PCM利用空气质量流量信息监视发动机的运行状态,以便燃油供给计算,进入发动机的空气的空气量小,表示车辆处于减速或怠速状态。热线电阻元件被加热至环境温度以上,出进入气门体内的空气流经MAF传感器时,部分热量被带走,空气流量较大,带走的热量越多。
为使MAF传感器的热线电阻元件的温度,与环境温度的差值保持恒定不变,便需要额外的电阻来加热热线电阻元件。MAF传感器通过测量该电流的电压,确定空气流量的大小。由于空气流量传感器的输出信号,被转换成频率,所以空气流量传感器接收到的信号分辨率高,且抗噪性能强。
热线式空气流量传感器工作原理是:
当进气量增大时,由于空气带走的热量增多,为保持热线电阻温度,混合集成电路使通过热线电阻Rn上的电流增大,反之,则减小。这样,通过热线电阻Rn的电流随空气流量的增大而增大;反之,随空气流量的减小而减小。
通过热线电阻的加热电流,在流经精密电阻R时,在R上产生电压降,此电压降经混合集成电路,转换成频率信号,输出给PCM。PCM据此信号确定进气量的多少。
另外采用热线式空气流量传感器的具有自洁功能,当发动机运行到熄火后,该电路会把加热电阻丝自动加热至l 000℃以上的高温,以清洁热线电阻上的杂质。
5 结束语
上述车辆故障,是因为该车长期使用,而又没有做定期保养清洗燃油管路,从而使空气流量传感器热线电阻丝积垢越来越多,PCM接收到的空气流量传感器信号偏低,导致混合气过稀引起。
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