浅谈人工诊断在解决排查汽油发动机燃油电喷系统（EFI）故障中的作用

2012-11-07林国赓

中国科技信息 2012年14期

关键词：电控人工发动机

林国赓

广州市交通技师学院

浅谈人工诊断在解决排查汽油发动机燃油电喷系统（EFI）故障中的作用

林国赓

广州市交通技师学院

笔者以理论为导航，通过分析EFI系统的特点，结合维修实践，指出排查电控发动机故障中使用人工诊断的必要性，进而提出汽修工在具备一定电喷知识的基础上，以人工诊断为先导再使用仪器诊断的建议。

EFI系统；故障；人工诊断；仪器诊断

序言

在电控汽车发展出配套的自诊断系统即OBD～I、Ⅱ，普遍使用解码器判断发动机和EFI系统自身故障，可以通过判读数据块而寻找出大多数的故障点后，一直有“传统的人工诊断（即直观诊断）维修手法可以休矣”的说法。不过，事实上一直达不到这样的替代。我们先看一下EFI系统是如何来的。

汽油发动机电控燃油喷射系统（EFI）是从传统汽油发动机的化油器脱胎换骨进化而成的，但其核心仍然是“生成混合气”。只是，化油器是机械式化油，由量孔控制油量，由喉管控制进气量，最大缺点是不能精确控制混合气的浓度，造成燃烧不完全，废气中有害成分增加；喉管的存在，更增加进气阻力；而且还存在着各缸分配汽油不均匀，易产生气阻和结冰等不良现象。这样，使发动机的动力性、经济性，特别是排放指标都达不到现今社会科学技术的发展和环保的要求。电子控制燃油喷射系统（EFI）的优点是利用电脑进行控制燃油，多个传感器提供数据给系统的微电脑（ECU）运算出最佳的喷油量，还能根据氧传感器测出的排气信号自动对喷油量做出修正，控制混合气使之始终保持在14.7:1的极少波动范围内，排气的污染最少，这就是所谓的“闭环控制”。

我国80年代以来，EFI系统在轿车发动机上应用越来越广泛了。毋庸讳言，相对于机械结构的化油器系统，机电一体化结构的EFI系统的结构复杂、维修不易等特点令那些常年维修化油器车型的维修人员常常理不出个头绪来，觉得很神秘，继而感觉无从下手，最终产生畏难情绪。本人也经历过这个阶段，感觉神秘是因为对电控燃油喷射发动机缺乏理论上的了解，自然，就更缺乏对该系统故障机理的分析了，通过以理论为导航，经过大量的维修实践，认识到EFI系统也有天生的不足，传统的人工诊断维修手法还大有发挥的天地，即EFI系统的故障原因与传统发动机也存有共同的规律可供利用，从而提高维修效率。本文试图从实践的角度来阐述自己的见解。

1 EFI系统原理

下面我们首先简要介绍一下电控燃油喷射发动机的工作原理。

电子控制燃油喷射系统（EFI）分为三个部分：传感器、电控单元和执行器，三部分各以电信号传输线连接。系统以电控单元（ECU）为控制中心；利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，检测出发动机的各种瞬时工作参数，转换成电子信号输入ECU，ECU按照汽车制造厂设定的控制程序，进而控制喷油器和点火等装置（执行器），精确地控制喷油量和点火时刻，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，从而使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，同时也提高了汽车的使用性（见图1）。

图1 电控燃油喷射系统结构示意图

2 分析EFI系统结构

看图我们就知道ECU是一个电子元件的集成，任务繁重，容易升温；虽然一般不易出故障（故障率一般为10万km不高于1/1000），但是本身就具有三个缺点：半导体元件的工作点因温升而改变的“温漂问题”，外接头众多易造成接触不良和电容元件日久容量减少甚至失效而致电路出故障。

从图中可知传感器、电控单元和执行器三部分都是用电信号传输线连接，传感器和执行器越多则传输线越多，在没有CAN～BUS（总线系统）的车型，这些传输线多达近百条，五颜六色而眼花缭乱，还配有众多的传输线连接器，都是暴露在空气中，不断受气温变化、发动机温升烘烤、雨水洗车水甚至水浸的侵蚀和蛇虫鼠蚁的咬噬的损害。再有，EFI系统的蓄电池搭铁地点和要求都比传统发动机要严格得多。

再看传感器，按车型的不同，对发动机的参数而有众多不同的检测方法和原理，如各种位置传感器大多采用磁脉冲式、光电感应式或霍尔式的探测原理；温度传感器一般采用不同温度系数的半导体热敏电阻为探测元件；空气流量计则有叶片式、热线热膜式、卡门漩涡式，当中的检测原理涉及机械、真空、半导体压敏电阻等。爆震传感器的探测元件是压电元件，而氧传感器里面的锆管则构成一个“气敏微电池”。综上所述，几乎所有的传感器都属精密仪器，虽然本身都有设计要求，但维修实践证明，它们与汽车的紧固牢靠，与ECU的可靠连接始终是一个不能忽视的问题。

最后看执行器，它们都涉及电—磁作动机构或电磁驱动液压工作机构，其原理与传统汽车对应的部件无异，自然故障排查与传统车型也有共通之处。

而且，我们还看到，故障码并不能时时直接找到故障点，有些故障是EFI的自诊断系统（OBD）的盲点：如冷却液温度传感器既没有断路，也没有短路，只是信号失真，那OBD就不会认为是故障。又如氧传感器反馈的信号使尾气超标、空气流量计由于进气太脏导致实际进气量与检测到的进气量差异大时，也有可能不被ECU所记录。

总结以上的分析结果，EFI的三大部件固有的特点说明EFI系统的故障检测除了使用自诊断系统以外，还可以应用传统的检测手段来检测某些OBD不能检测到的故障，如元部件的温升和震动、部件与车身的紧固不足、搭铁接触错误做法、线路的各个接点接触不良等，是仪器诊断的一个不可或缺的补充。换句话说，还应发挥传统人工诊断的人工检测作用；而下面提到维修实践中出现的三个问题就更是令人工诊断这个手段不能放弃。

3 实践中所见EFI系统的三大故障原因

从大量的维修实践中可以总结出电控燃油喷射系统的故障原因有三个。一是保养、清洁不到位。出问题最多的是传感器。保养时和清洁前没有认真检查传感器的位置是否为原处、牢固，而传感器的松动很容易受到冲击和杂物的侵蚀污染，就有可能造成它们的灵敏度和精密度降低，极易出现输出电信号的失真，从而使ECU根据这些错误的信息产生错误的指令，引起发动机工作不良。其次是连接线和连接器，清洁保养时没有认真检查它们的氧化、破损程度和连接可靠与否，甚至该换不换，发现破损只用胶布包扎一下敷衍塞责，留下将来可能出现的断路或短路故障的隐患。最后是清洁的方法问题，直接用高压水冲洗以求方便，高压水流冲击之下的传感器、传输线和连接器都有损坏的可能，至于清洁后不复查，就更是错上加错了。

二是维修不专业。EFI是很精密的汽车产品，要求汽修工很专业。常见的是一旦汽车发动机出现抖动或无故熄火，司机或修理工心急之下就四下乱拔传输线，乱扳动开关。由于他不专业，他们不知道在点火开关接通的情况下，随意断开任何一个带有电流线圈装置的电路，如喷油器、怠速控制阀、点火装置等，都会在断电的瞬间产生自感高电压（＞5000V）而造成EFI、OBD的损害！又如修理工不懂人体的静电放电可能产生数千伏的电压，不佩带消除静电装置而直接修理电子元件就有可能造成ECU、OBD内集成IC电路的严重损坏。至于没有电喷知识的汽修工无证上岗，随手拿传统汽车电器修理用的普通低内阻万用表和试灯对EFI系统的电路进行测试造成的损害就更不用讲了。

三是车主乱改装。部分车主为求感官快感和刺激，肆意改动汽车的动力部分、外观部分，增加不切实际的音响装置和防盗装置。须知定型汽车的发动机都经过精细的动力工况试验而建立了严格的“转速—扭矩—喷油量”关系输入了ECU的内存进行固化，随意增加动力就破坏了这种动力工况关系，“强迫”ECU发出错误的指令，这不但影响发动机工况，还一直影响到底盘的各种电控装置。同样的，定型汽车经过风洞试验得出的最小风阻、低耗的外型，也不允许随意增加或减少外部大型部件，否则，由于气动外形的改变导致的风阻变化也会影响到发动机的工况和油耗。此外，大功率的音响装置和防盗装置更是要消耗大量的电能，给蓄电池的负荷带来沉重的负担和安全隐患。

三大问题给EFI带来的隐患和额外负荷都是OBD看不到的，但作为修理人员，就一定要在修理前做到心中有数。面对这些情况，人脑就比电脑好用得多了。

4 建议

综述以上OBD不能检测的部分故障和常见的故障原因，我们提出应该把直观诊断工作放在诊断EFI系统故障之前的建议。

我们认为，再先进的诊断仪器都会受到自身功能的限制，而且，仪器诊断也有一定的局限性，对于某些故障的诊断还不如人工诊断来得容易，比如机械零部件的裂纹、变形所引起的故障，密封件的泄漏问题以及上面提到的连接线与连接器受潮、氧化、磨损和连接松动产生的故障，人工诊断就显示出仪器诊断所无法比拟的效果，曾有奇瑞QQ3型车的怠速控制阀（IAC）的枢轴损伤造成机械卡滞，导致怠速不断自动升高却一直用仪器诊断查不出的案例；还有，仅仅是因为搭铁接触不良这个常见的故障，就发生1.8T型车老是烧毁第4缸点火线圈、桑塔纳2000Gli型车发动机加速不良几经用仪器诊断查不出等案例；还有不少车型的三元催化器的锆芯堵塞故障都很难用仪器诊断查出来的案例。正因为如此，人工诊断不会被仪器诊断所代替。

当然，人工诊断方法诊断EFI系统的基础是修理人员必须掌握EFI系统的结构和工作原理，对其可能产生故障的现象、原因有一定的了解，并能掌握关键部件的检查方法。这样，当EFI工作不正常时，而自诊断系统又没有故障代码输出时，就尤其需要修理人员的人工诊断进行检查、判断，以确定故障的性质和产生的部位。

人工诊断又叫直观诊断，有人戏称为中医的“望、闻、问、切”式的诊断手段。望：目测检查，了解待修车的车型、EFI系统的类型，因为不同的年代不同的公司和不同类型的EFI系统的故障诊断方法也不同；检查EFI系统每个传感器和执行器的外表有否明显的损伤；检查各种线束的连接情况是否良好；检查发动机有否漏油漏水；检查机体外部颜色以及附着各个部件的紧固牢靠程度；停车时观看排放气体的颜色；拆除空滤检查滤芯的堵塞情况，因为空滤的堵塞将影响进气量计量的精度；检查液压元件的管道有否泄漏。等等。

闻，就是嗅，嗅出发动机舱发出的异常气味：混合气过浓的浓烈汽油味，烧机油的柴油与矿物油的混合气味，离合器打滑的磨砂轮气味，风扇皮带打滑的烧橡胶气味，还有启动机或电机线圈烧毁的酚醛塑料气味等等。

问，是认真倾听客户对故障现象的描述，尽管客户的描述可能不全面或自相矛盾，但却有可能把握住问题的关键，因为他们是第一目击者。最好的作法是：在倾听客户的初步陈述之后，自己思虑一下，进行一次心中的初步诊断，再沿自己的思路继续询问客户相关问题来帮助确定或否定初步诊断的结论，从而一步一步逼近真实的故障原貌，有助于寻找故障的原因。

切，中医的“切脉”，这里是用手摸和用耳听。用手测试ECU的表面温升程度、各种连接线和连接器有没有发热、有没有松动；停车怠速时用手在排气管口外一定距离感觉排气的温度、气体的强弱和节奏，以判断发动机的动力强弱和各缸工作是否一致；用纸在排气管口测试气体有没有水珠、油花，以判断发动机有否漏水和窜机油。用耳听有否漏气声、震爆声、敲缸声等等。