上汽大众车系诊断思路（22）

文：陈中泽

上汽大众车系诊断思路（22）

文：陈中泽

大众车系以科技含量高，安全可靠著称，在我国汽车市场上占据的份额较大，对刚走入汽车维修企业的新手而言，不可避免地会接触到大众车型。由于目前汽车职业院校的教材内容相对滞后，学生学到的汽车专业知识明显地不适应当前的维修要求，如何在实际中快速了解大众汽车的结构和特点，既是每个新手亟盼提高自己的渴望，也是故障诊断所必须具备的知识条件。维修实践证明，关注学习知识细节可以提高故障诊断能力，本文根据笔者所见所闻，介绍一些上汽大众汽车的知识点，愿以抛砖引玉，激发起新手们的学习兴趣，使其在实践中举一反三，学以致用，巩固知识，从而加深对大众汽车的认知水平。

12.发动机喷油控制方面的知识细节

在遇到混合气品质类的故障时，许多维修人员常常只注重套用自己以往积累的经验，而忽视汽车基础理论的指导。虽然有经验的维修人员，通过发动机运转征象和排气状态可以大致了解当前混合气的状态，所谓“浓游稀抖”就是在实践中得出的怠速混合气品质的经验描述。但实践中可以经常发现，发动机怠速抖动和游车并存，或者是在非怠速工况下混合气浓稀偏离程度较小，靠人的感观无法认知和界定当前混合气的浓稀程度。这时就必须借助故障诊断仪的支持来判别了，基础理论的应用也就有了用武之地。

切实理解和掌握一些基础理论知识，运用数据分析的方法找出疑点，并具备直观有效的检查方法加以验证，故障诊断将收到事半功倍的效果。

(1)λ值与线性氧传感器

在理想状态下，1 kg汽油完全燃烧需要14.7 kg空气加入，它们形成的可燃混合气称为标准混合气。为描述实际混合气的形态，将燃烧1 kg汽油实际供给的空气量与理论空气量之比，定义为过量空气系数。这部分知识在汽车构造教科书里有过论述，我国教材中，过量空气系数的称为α，大众汽车公司则定名为λ。

令标准混合气的λ值为1，而气缸内实际混合气的过量空气系数值往往不为1，λ＜1属浓混合气区域，λ＞1属稀混合气区域。

空燃比是评估混合气实际形态的另一种方式，比较λ和空燃比的数学表达，可以发现λ也可定义为实际空燃比与理论空燃比的比值。

当发动机处于稳定工况下运行时，欲使进入气缸的汽油完全燃烧，以获得较低的废气排放，同时令三元催化转换器的转换效率达到最高，发动机控制单元控制目标混合气的λ值必须落在一个被称之为值域=0.99～1.00的λ窗口内（图102）。

图102

发动机控制单元根据处于三元催化器上游的前氧传感器输入的反馈信号，来完成对λ的检测与计算。对装用阶跃型氧传感器的车型而言，理论上λ=1的判定依据是氧传感器信号电压的突变点（λ信号电压为0.45 V时）。但因其0～1 V的信号电压幅值较窄（图103），发动机控制单元难以精确地计算出全量程内混合气的λ实际值。

图103 氧传感器信号

对于采用线性氧传感器的车型而言，发动机控制单元之所以能够精确地确定当前混合气的λ实际值，是这种氧传感器信号的线性特性决定的。

线性氧传感器利用内置的镀有二氧化锆（ZrO2）陶瓷材料作为微型氧气泵（图104），发动机控制单元作为电源与其两端相连，微型氧气泵可以提供给与废气接触一侧的测量电极足够的氧气，而电极的另一侧则处于大气环境下。

其工作原理是：发动机控制单元力图使测量室的含氧量达到λ值=1的浓度，从而令两侧电极保持0.45 V的恒定电压。当废气侧电极含氧量变化时，微型氧气泵输送的氧气量也随之同步变化。混合气较稀时，废气中氧浓度较高，氧气泵从测量室向外供氧；混合气较浓时，氧气泵从废气中把氧送入测量室，两者流动方向相反。发动机控制单元通过测量流过微型氧气泵的电流，即可计算出λ值。

在这里，氧传感器的加热尤为关键，必须满足氧传感器的工作温度足够高（＞350℃），才能使其处于稳定的工作状态。实验证明，控制单元测出的微型氧气泵电流等于0 A时，对应的λ值等于1，泵电流为正时，λ值大于1；泵电流为负时，λ值小于1。

找到微型泵电流等于0 A的点，将曲线分为左右两段可以看出，微型泵电流随λ值的变化趋势，几乎形成了2条不同斜率的直线（图105），故这种氧传感器称之为线性氧传感器。

发动机燃烧过程正常，即λ实际值为1时，大众车型宽带型氧传感器的信号电压大致在1.48～1.54 V跳变。

(2)喷油控制的过程

众所周知，发动机每次工作循环的喷油量构成包括基本喷油量、温度修正、发动机工况修正、电压修正和λ控制修正。基本喷油量由发动机转速和进气量决定，温度修正取决于冷却液温度和进气温度，发动机工况修正由节气门位置及节气门开启/关闭的速度来体现，电压修正取决于控制单元检测到系统电压的高低，λ修正则通过发动机控制单元检测燃烧结果后实现。

汽车在实际使用中，因磨损、污染和老化等因素引起负荷传感器检测精度下降、喷油器机械特性的改变和油轨供油压力的偏离，从而导致基本喷油量变化这是必然的趋势。这种变化在开环控制时，发动机控制单元是无法察觉到的。氧传感器通过检测燃烧结果形成相应的信号，发动机控制单元正是利用氧传感器的反馈信号来计算λ实际值，以逼近λ=1的目标值展开调节，对实时混合气进行修正，以构成混合气形态目标值的闭环控制。

图104 线性氧传感器的工作原理

具体来说，喷油控制可分成短期喷油修正STFT和长期喷油修正LTFT。短期喷油修正在执行闭环控制时就能进行，长期喷油修正取短期喷油修正的平均值作为学习值存储起来供控制单元调用。从喷油控制策略出发，长期喷油修正存在力图使短期喷油修正接近于零的趋势。

由于采用闭环控制，决定基本喷油量的主要负荷传感器（如热膜式空气流量计）的检测精度无需做得很高。这是为了降低热膜传感器对污染的敏感性。观察大众车型排气量1.8～3.0 L发动机怠速时进气量的正常值，大约为2～5 g/s。

(3)大众车型的STFT和LTFT

大众车型的STFT正常范围在±10%以内，修正极限为±25%。LTFT分为怠速和部分负荷，怠速时的正常范围为±5%，部分负荷时的正常范围为±10%，极限值为±20%。正负代表了喷油修正的方向，处于正值时意味着当前混合气偏稀，控制单元在作增油修正，处于负值时表明当前混合气偏浓，控制单元在作减油修正。

当STFT与LTFT数据超出阈值并达到一定的时间间隔门限时，发动机控制单元会设置17535、17545、17559、17560等燃油修正方面的故障码。这些以故障码或数据流形式输出的故障信息，可供维修人员调用，从中了解当前实际混合气的浓稀程度。

(4)大众车系数据的含义

对于装有线性氧传感器的大众车型而言，30～49组数据是有关喷油控制的。

30组1区与2区的数据以二进制数码表示，体现了气缸列1前氧传感器G39与后氧传感器G130的工作状态；3区与4区体现了气缸列2前氧传感器G108与后氧传感器G131的工作状态。

31组1区数据是发动机控制单元根据前氧传感器G39反馈信号计算出的λ实际值，2区是发动机控制单元确定的λ目标值，两者之间的差值说明了当前混合气偏离目标值的程度。

32组数据体现了LTFT对当前混合气的修正，1区是气缸列1怠速λ学习值，2区是气缸列1部分负荷λ学习值。

33组1区是λ调节值，即STFT对当前混合气的修正，2区是前氧传感器G39信号电压；3区是气缸列2怠速λ学习值,4区是气缸列2部分负荷λ学习值。

33组1区是气缸列1λ调节值，2区是气缸列1前氧传感器G39的信号电压，3区是气缸列2调节值，4区是气缸列2前氧传感器G108信号电压（V6车型）。

34、35组的数据显示了气缸列1前氧传感器G39与气缸列2前氧传感器G108的实际动态。其中3区动态系数反映了前氧传感器的灵敏程度，也就是氧传感器信号变化周期所需的时间，4区显示氧传感器的结果，有3种可能的状态：测试关；B1 P1 OK；B1 P1 no OK。

由于帕萨特V6车型没有采用宽带氧传感器，本文不作讨论。

图105 氧传感器特性曲线