這篇文章主要講解,在電噴系統出現過量噴油故障時,哪些執行器和部件會影響車輛的排放。
圖 1.0 |
過噴油有兩個主要的原因:燃油壓力增加和噴油時間延長。
燃油壓力可用壓力檢測工具來檢測,得出的檢測結果與廠家的規格參數作對比。大多數多點噴射系統的壓力大概為 2.0 bar, 加速情況下壓力增加到 2.5 bar。燃油壓力調節器(圖1.0)被一個隔膜分為兩半。下半部分有個內置的彈簧和真空口;上半部分從油管接收燃油。當燃油壓力大于彈簧的張力,隔膜被壓縮并且超壓力的燃油通過回路管流回燃油箱。 如果調節器內部彈簧變弱,燃油壓力也會相應減小。
真空管連接到下閘室,這樣隔膜上的有效壓力就可以隨不同的發動機負載而變化。如果調節器里的隔膜穿孔,過多的燃油會通過真空管進入進氣歧管。
燃燒過程的排氣以前從未受到過多的生態活動和政府法規監視。汽車有效率地運轉是非常重要的,可使排氣管的有害排放物減到最低。在理論上,發動機運轉產生的只以無害的氧氣、二氧化碳、氮和水。或許理論是正確的,但是運動部件的組合、發動機不同的轉速、溫度變化、不同的正時和燃油控制,最終的排放通常是偏離理論的。
在某一空燃比(AFR)下,排放是最低的;引入催化器和氧氣傳感器后,排放可減少到滿足現時的設計和使用法規。如果發動機缺火或者電子部件故障,燃燒過程會不理想,導致不滿意的排放增加和催化器的損壞。1992年以后,大多數汽車都配置了三元催化式,且往往有個“閉路”控制。
“閉路”控制的意思是當燃燒后的排氣經過排氣管,氧氣傳感器向電子控制模塊 (ECM)報告混合物的狀況,以便ECM相應地調整噴油。正確開關的氧氣傳感器會大約每秒改變一次供油,且傳感器的開關速度可在Pico汽車示波器上看到。完全燃燒的理想空燃比允許氧氣傳感器對供油“微調”。
如果燃油壓力是正確的,過多的燃油歸因于噴油時間增加。這可由以下傳感器和執行器導致的。
- 冷卻溫度傳感器
- 空氣流量計
- MAP 傳感器
- 節氣門位置傳感器
- 弱或“泄漏”的噴油嘴
- 空氣溫度傳感器
- 氧氣傳感器
- ECM 故障
冷卻溫度傳感器
當發動機溫度改變,傳感器改變它的阻抗。大多數傳感器有個負向溫度系統(NTC),當溫度上升,阻抗下降。阻抗改變因此傳感器的電壓改變和是否超過工作范圍可以監測到。選擇時基設置為 50s/div,連接傳感器到Pico汽車示波器上,觀察輸出電壓。起動發動機,大多數情況下電壓的起始位置大約為3到4伏;然而,這個電壓依賴于發動機的溫度——當溫度增加,阻抗下降,電壓也會下降。如果傳感器的阻抗高于預期的狀態,這會讓ECM誤認為發動機比真實情況更“冷”,因此會供更多燃油。如果傳感器兩個手腳或ECM里電導率變低 (接觸不良)等,也會有同樣的影響。這相當串聯了一個電阻,整體的阻抗增加。
空氣流量計 (葉片式)
空氣流量計 (AFM)的電壓輸出應與流量成比例,這可用Pico汽車示波器測量到,波形與下圖(圖1.1)相類似。
圖 1.1
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發動機在怠速時,波形應該顯示大約1伏;加速時這電壓會上升,并會產生一個初始峰值。這個初始峰值產生的原因為葉片的慣性,并會在電壓上升到大概4.0到4.5伏的峰值之前瞬間下降。怠速時的初始電壓因不同的汽車廠家會有所不同,因此需查閱相關資料作對比。
空氣流量計 (熱線式)
這種形式的空氣流量計,在許多方面來說,優于的葉片式空氣流量計,因為它對進氣流的阻力較小。這種空氣流量計通過懸掛在進氣通道上加熱電線的冷卻效應來測量空氣流量。且將空氣在熱線上的冷卻信息轉為進氣數量告知ECM。
流量計里有兩條線,一條是用來轉換為進氣溫度的,另一條通以小電流加熱(大概120 °C )。當空氣流過加熱的線,由于冷卻效應導致溫度變化;流量計里有個小電路會增加該條線的電流以維護溫度;此電流就是流量計給ECM的信號。該電流與空氣流量成比例變化。
任何線持續加熱下都會形生氧化膜。每次車輛使用后,一個電流會通過電線將其加熱到1000°C ,將氧化膜燃燒掉,保證以下一次使用汽車時熱線是干凈的。
圖 1.2 |
歧管空氣壓力(MAP)傳感器 (模擬)
這個傳感器有內置在電子控制單元里面和單獨外置兩種。 模擬的傳感器輸出根據真空度顯示為一個上升和下降電壓。當發動機不轉時或節氣門全開時,記錄為0真空度,我們看到有大約5伏的電壓;當有真空度時,電壓會下降。由于這種特殊的方式,所以真空管自身狀況和連接狀態是非常重要的,因為任何空氣泄漏會讓ECM指令過噴油。
歧管真空壓力(MAP)傳感器 (數字)
數字MAP傳感器給發動機ECM信號方波;這方波的頻率隨著發動機真空讀數的變化而改變。這輸出信號同樣可在Pico汽車示波器上監測到;當然如果你有個可以測量頻率的萬用表,您也可以用它來測量該輸出的頻率。怠速下的頻率應該與汽車廠的數據一致。如有空氣泄漏也會影響該傳感器監測發動機真空。
節氣門位置傳感器
節氣門位置傳感器(圖1.2)給ECM指示節氣門的正確開度。節氣門開關不能給出精確的開啟位置;但是節氣門位置傳感器可以,因為它的輸出是線性的。現在大多數發動機管理系統都配備了這種傳感器,它同樣是安裝在蝴蝶閥的軸上。
圖 1.3 |
它也是三線的設備,供以5伏電源,一條地線和一條電壓輸出線(從中心銷引出)。一些節氣門位置傳感器(TPS) 通過定位孔固定在節氣門體上;如果是這種情況,必須給傳感器設置一個初始電壓,因為如果初始電壓太高會認為節氣門打開,ECM會過多地供油。
弱或“泄漏”的噴油嘴
噴油嘴電磁控制閥由一條彈簧頂在關閉位置上,直到ECM指令接通地極才打開。當電磁場將閥針從底座抬起,燃油進入發動機。閥針總共抬起的高度大概為0.15mm,且它的反應時間大約為1毫秒。底座周圍的任何污臟物會導致閥針與底座密封不好,會造成燃油泄漏進入進氣歧管。會發生同樣的后果,如果內部彈簧損壞或斷裂。
可專門檢測到噴油嘴的噴油率、反應時間和泄漏量。泄漏量的檢測要將燃油管道拆下來,對此系統加壓,觀察噴油嘴的泄漏。任何有故障的噴油嘴都應更換為噴油率適當的噴油嘴。圖1.3 為噴油嘴圖例。
空氣溫度傳感器
空氣溫度傳感器只提供20%的溫度補償,只有在開路的情況下,才察覺到傳感器有效果。
氧氣傳感器
歐系車型上使用的氧氣傳感器最多的是氧化鋯型。這傳感器實質上就是個多孔鉑電極。外面的電極表面暴露在尾氣中,并涂上多孔陶瓷,且內部電極暴露在新鮮空氣里。當兩條電極間氧氣含量不同,傳感器便產生一個電壓。這電壓信號傳送給ECM,用來相應調整混合氣。電壓正常下為0.2伏,當混合氣變濃時上升到0.8伏。
傳感器持續的高電壓輸出顯示混合氣一直很濃和超出了ECM的調節范圍。
氧氣傳感器,工作正常下,大概1秒鐘改變一次(1Hz),且在正常操作溫度下改變。這改變波形可以在Pico汽車示波器上監測到,波形類似于下圖(圖1.4)
圖 1.4
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傳統的氧化鋯傳感器,在過噴油時會輸出個高電壓,在少噴油時會輸出個低電壓。氧化鈦型的傳感器也是同樣的工作原理,只是它的輸油電壓是0到5伏。
ECM 故障
安裝在現在發動機管理系統上的ECM的職責是“管理”點火正時和燃油供給。為了讓ECM計算需求的點火和供油參數,它必須從發動機傳感器上得到相關輸入信息。 ECM已預設數據以保證維持發動機性能和效率,即使轉速正常、安裝爆震傳感器能很好地調整點火正時,如果是閉路控制的氧氣傳感器還可以控制供油。
大多數ECM都有自診斷功能,可以檢測到信號是否超了正常的操作范圍。ECM還有另一功能叫做LOS模式(即限制操作策略)。這可讓ECM在系統遇到故障時從預設參數中操作,通常發動警告燈會亮著。
如果懷疑ECM有故障,在更換它前應該對它進行檢測。
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