透過現象看本質——利用真空度變化診斷發動機故障
目前現代汽車檢測技術過多地依賴自診斷系統,通過診斷儀對電控發動機系統進行檢測,讀取故障內容,并依此進行故障排查。但在實際維修過程中有些故障是屬于機械故障,此故障沒有故障碼及故障內容可以讀取的。因此通過測量真空度,根據其變化的大小及幅度可以得知發動機工作的具體情況,且可作為故障排查的重要依據。
真空泄漏是電控發動機常見的故障。真空泄漏在不同類型的電控發動機上所表現出的故障現象不相同,對電控發動機各工況的影響也不同,且真空泄漏部位不同及漏氣量不同,即便是在同一發動機上,所出現的故障也不盡相同。
1、正確認識進氣歧管真空度
真空度是低于大氣壓的壓力,測量單位是“kPa”,發動機運轉時,在進氣歧管內便形成一定的真空度。真空度的大小隨著發動機負荷和轉速的變化而變化,真空度的動態變化可以作為檢測發動機的重要參數,性能良好的發動機怠速運轉時的真空度最高在57~71kpa 之間,當迅速開啟和關閉節氣門時,指針應相應隨之擺動在7~86kpa 之間,當排氣系統產生堵塞的話,則排氣反壓力增加,會導致進氣管的真空度降低。
2、真空度在電控發動機控制過程中的實際運用
1) 利用進氣歧管真空度的變化作為傳感器或者執行器的動力,對汽車各系統進行自動控制。例如:燃油壓力調節器、真空膜盒式進氣壓力傳感器、PCV系統、EVAP 系統等;底盤部分的自動變速器真空式節氣門閥;舊款奔馳車上的空調風門調節裝置等都是利用進氣歧管真空度的變化實現控制的。
2) 可以模擬進氣歧管真空度的變化,有利于汽車故障的判斷。例如,通過堵住空氣濾清器的進氣口,人為地制造混合氣濃狀態;拔下一根發動機的真空軟管,人為地制造混合氣稀狀態,同時利用示波器或者數字式萬用表檢測氧傳感器。在富燃狀態時氧傳感器輸出電壓為800mv 以上,而在稀薄燃燒狀態下輸出電壓為200mv 以下,則表示氧傳感器正常,能夠正確反應尾氣中的殘留氧;如果氧傳感器信號電壓不發生這種變化,說明氧傳感器有故障。
3) 用真空表測量進氣歧管真空度的變化,也可以方便地分析不少故障,而且它對故障的診斷范圍比采用測量氣缸壓縮壓力的方法更加廣泛。通過進氣歧管真空度的變化情況,可以判斷有一個或者幾個氣缸密封不良,因而造成氣缸壓力下降等故障。
4) 汽油發動機工作性能的好壞,大都以動力性,經濟性,凈化性來衡量。對于汽油機來說,進氣系統的密封性,點火性能和空燃比的好壞是影響發動機性能的三大因素。讀取發動機怠速真空表數值,就可以判斷進氣系統各組成部件的密封性,例如氣門導管、氣門彈簧、液壓挺柱、噴油器密封圈、節氣門體墊、進氣軟管等的好壞,從而找出故障點所在。
3、結合故障實例進行分解講述真空度在維修案例排查過程中應用
案例1
故障現象:豐田佳美5S- FE 發動機怠速游車,加速正常。
故障分析:引起怠速游車故障一般有兩種原因:1) 怠速工況但怠速觸點斷開,ECU認為目前是加速工況。此時的怠速不受控制,易出現怠速不穩,轉速過高或怠速游車。2) 斷油功能起作用,怠速工況(怠速開關閉合)轉速大于1500~2000r/min。故障排查:檢查怠速開關閉合,稍踩油門,怠速開關打開,說明此開關正常,排除第一種可能。踩下油門同時,發現游車現象消失,從而證明斷油功能啟用。為了證實這點,撥下一個噴油器插頭,接入試燈,發現試燈隨著轉速有規律閃亮。說明判斷正確,是怠速過高而引起斷油功能。導致怠速過高的原因很多,漏氣是較常見,隨后檢查各真空管及接頭,均無問題。用化油器清洗劑,向各段接口處噴射,當噴到節氣門體與進氣歧管接合處時,游車停止,發現此處冒泡漏氣。拆下節氣門體重新換墊涂密封膠后,故障排除。
故障小結:D型燃油噴射發動機的一個特點,就是采用了進氣歧管壓力傳感器(MAP) 間接檢測空氣量。在正常情況下,MAP 傳感器信號反映進氣量,ECU根據此信號作為控制噴油器的主控信號。怠速工況,節氣門全閉,空氣只從怠速控制閥的旁通道進入氣缸,進氣量不會很大。歧管內真空度較高(怠速下真空度一般為60~80kPa),MAP信號電壓較低(怠速下其信號電壓一般為0.8~1.3V)。造成案例1 的原因是內漏,內漏是指經過空氣流量傳感器測量的多余空氣量。從故障現象看是怠速不穩、游車,而其故障的實質卻是怠速過高。D型發動機進氣歧管漏氣時,歧管內真空度下降,表明進氣量增大,MAP 傳感器將這個變化以電信號形式輸入ECU,ECU增加噴油量,發動機所需的燃油混合氣基本沒變化,怠速時不會抖動,只是轉速提升。漏氣量較小時,怠速轉速只是提高到某程度;漏氣量較大時,雖有怠速控制閥的自動調整轉速功能,但怠速控制閥將失去調整作用。若漏氣過大, 轉速進一步提升, 當轉速升高到一定轉速時(1500- 2000r/min),ECU 將啟動斷油功能,使轉速限制在一定轉速下。ECU間歇性地增油、斷油(減油) 使轉速忽高忽低,形成游車故障。
案例2
故障現象:豐田佳美3VZ- FE 怠速不穩,加速無力,故障指示燈亮。
故障分析:因為故障燈點亮,所以讀取故障碼及內容為45—混合氣過稀、12—空氣流量傳感器(MAF) 信號不良。讀取數據流MAF 信號電壓0.6V左右,偏離標準值(1.1~1.5V) 較多。MAF 信號低,造成噴油量減小,混合氣過稀。造成MAF 信號偏低的原因大致有兩點:1)真空漏氣;2) MAF 自身故障。故障排查:從漏氣查起,沒有明顯泄漏處。接入真空表測其怠速下真空度為52.63kPa,歧管真空度正常。說明節氣門后的歧管不存在漏氣,最大可能是節氣門前漏氣。仔細檢查發現主氣道與節氣門接口松動,重新緊固后,發動機工作性能明顯改善,MAF 信號變為1.2V,故障排除。
故障小結:由于空氣道漏氣,所漏部分的空氣沒有經過MAF 的測量,故使葉板轉動的角度變小,即信號變小,造成混合氣過稀。怠速時,節氣門是全關閉狀態,進入歧管的空氣只能經過怠速控制閥旁通氣道,節氣門前漏氣與歧管內真空度無關。若發現真空度較低,應重點檢查節氣門之后是否有漏氣部位。
L型燃油噴射空氣流量傳感器為直接測量型。而D型燃油噴射的是進氣壓力傳感器,屬間接測量型。它們同屬空氣量的檢測部件,但它們的檢測方法卻有本質的不同。當歧管真空漏氣時,發動機故障的表現形式也大不一樣。造成案例2 的原因是外漏,指未經空氣流量傳感器測量的多余空氣量。由于此多余的氣體未經空氣流量傳感器測量,噴油量未增加,而空氣量增加造成混合氣過稀,將導致發動機怠速不穩,加速無力,以致熄火。
4、小結
利用真空表檢查進氣管真空度來排查發動機故障,在目前還沒有被充分和廣泛的應用,究其原因是對發動機怠速真空度從機理上沒有仔細研究。事實上,真空度能夠反映發動機各種工況,面對電控發動機的廣泛應用,其故障診斷變得越來越復雜的情況下,更好地利用和認識真空度對診斷故障可以起到事半功倍的效果。