透过现象看本质——利用真空度变化诊断发动机故障

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)茂名交通高级技工学校汽车工程部 作者:傅千里

  目前现代汽车检测技术过多地依赖自诊断系统,通过诊断仪对电控发动机系统进行检测,读取故障内容,并依此进行故障排查。但在实际维修过程中有些故障是属于机械故障,此故障没有故障码及故障内容可以读取的。因此通过测量真空度,根据其变化的大小及幅度可以得知发动机工作的具体情况,且可作为故障排查的重要依据。

  真空泄漏是电控发动机常见的故障。真空泄漏在不同类型的电控发动机上所表现出的故障现象不相同,对电控发动机各工况的影响也不同,且真空泄漏部位不同及漏气量不同,即便是在同一发动机上,所出现的故障也不尽相同。

1、正确认识进气歧管真空度

  真空度是低于大气压的压力,测量单位是“kPa”,发动机运转时,在进气歧管内便形成一定的真空度。真空度的大小随着发动机负荷和转速的变化而变化,真空度的动态变化可以作为检测发动机的重要参数,性能良好的发动机怠速运转时的真空度最高在57~71kpa 之间,当迅速开启和关闭节气门时,指针应相应随之摆动在7~86kpa 之间,当排气系统产生堵塞的话,则排气反压力增加,会导致进气管的真空度降低。

2、真空度在电控发动机控制过程中的实际运用

  1) 利用进气歧管真空度的变化作为传感器或者执行器的动力,对汽车各系统进行自动控制。例如:燃油压力调节器、真空膜盒式进气压力传感器、PCV系统、EVAP 系统等;底盘部分的自动变速器真空式节气门阀;旧款奔驰车上的空调风门调节装置等都是利用进气歧管真空度的变化实现控制的。

  2) 可以模拟进气歧管真空度的变化,有利于汽车故障的判断。例如,通过堵住空气滤清器的进气口,人为地制造混合气浓状态;拔下一根发动机的真空软管,人为地制造混合气稀状态,同时利用示波器或者数字式万用表检测氧传感器。在富燃状态时氧传感器输出电压为800mv 以上,而在稀薄燃烧状态下输出电压为200mv 以下,则表示氧传感器正常,能够正确反应尾气中的残留氧;如果氧传感器信号电压不发生这种变化,说明氧传感器有故障。

  3) 用真空表测量进气歧管真空度的变化,也可以方便地分析不少故障,而且它对故障的诊断范围比采用测量气缸压缩压力的方法更加广泛。通过进气歧管真空度的变化情况,可以判断有一个或者几个气缸密封不良,因而造成气缸压力下降等故障。

  4) 汽油发动机工作性能的好坏,大都以动力性,经济性,净化性来衡量。对于汽油机来说,进气系统的密封性,点火性能和空燃比的好坏是影响发动机性能的三大因素。读取发动机怠速真空表数值,就可以判断进气系统各组成部件的密封性,例如气门导管、气门弹簧、液压挺柱、喷油器密封圈、节气门体垫、进气软管等的好坏,从而找出故障点所在。

3、结合故障实例进行分解讲述真空度在维修案例排查过程中应用

  案例1

  故障现象:丰田佳美5S- FE 发动机怠速游车,加速正常。

  故障分析:引起怠速游车故障一般有两种原因:1) 怠速工况但怠速触点断开,ECU认为目前是加速工况。此时的怠速不受控制,易出现怠速不稳,转速过高或怠速游车。2) 断油功能起作用,怠速工况(怠速开关闭合)转速大于1500~2000r/min。故障排查:检查怠速开关闭合,稍踩油门,怠速开关打开,说明此开关正常,排除第一种可能。踩下油门同时,发现游车现象消失,从而证明断油功能启用。为了证实这点,拨下一个喷油器插头,接入试灯,发现试灯随着转速有规律闪亮。说明判断正确,是怠速过高而引起断油功能。导致怠速过高的原因很多,漏气是较常见,随后检查各真空管及接头,均无问题。用化油器清洗剂,向各段接口处喷射,当喷到节气门体与进气歧管接合处时,游车停止,发现此处冒泡漏气。拆下节气门体重新换垫涂密封胶后,故障排除。

  故障小结:D型燃油喷射发动机的一个特点,就是采用了进气歧管压力传感器(MAP) 间接检测空气量。在正常情况下,MAP 传感器信号反映进气量,ECU根据此信号作为控制喷油器的主控信号。怠速工况,节气门全闭,空气只从怠速控制阀的旁通道进入气缸,进气量不会很大。歧管内真空度较高(怠速下真空度一般为60~80kPa),MAP信号电压较低(怠速下其信号电压一般为0.8~1.3V)。造成案例1 的原因是内漏,内漏是指经过空气流量传感器测量的多余空气量。从故障现象看是怠速不稳、游车,而其故障的实质却是怠速过高。D型发动机进气歧管漏气时,歧管内真空度下降,表明进气量增大,MAP 传感器将这个变化以电信号形式输入ECU,ECU增加喷油量,发动机所需的燃油混合气基本没变化,怠速时不会抖动,只是转速提升。漏气量较小时,怠速转速只是提高到某程度;漏气量较大时,虽有怠速控制阀的自动调整转速功能,但怠速控制阀将失去调整作用。若漏气过大, 转速进一步提升, 当转速升高到一定转速时(1500- 2000r/min),ECU 将启动断油功能,使转速限制在一定转速下。ECU间歇性地增油、断油(减油) 使转速忽高忽低,形成游车故障。

  案例2

  故障现象:丰田佳美3VZ- FE 怠速不稳,加速无力,故障指示灯亮。

  故障分析:因为故障灯点亮,所以读取故障码及内容为45—混合气过稀、12—空气流量传感器(MAF) 信号不良。读取数据流MAF 信号电压0.6V左右,偏离标准值(1.1~1.5V) 较多。MAF 信号低,造成喷油量减小,混合气过稀。造成MAF 信号偏低的原因大致有两点:1)真空漏气;2) MAF 自身故障。故障排查:从漏气查起,没有明显泄漏处。接入真空表测其怠速下真空度为52.63kPa,歧管真空度正常。说明节气门后的歧管不存在漏气,最大可能是节气门前漏气。仔细检查发现主气道与节气门接口松动,重新紧固后,发动机工作性能明显改善,MAF 信号变为1.2V,故障排除。

  故障小结:由于空气道漏气,所漏部分的空气没有经过MAF 的测量,故使叶板转动的角度变小,即信号变小,造成混合气过稀。怠速时,节气门是全关闭状态,进入歧管的空气只能经过怠速控制阀旁通气道,节气门前漏气与歧管内真空度无关。若发现真空度较低,应重点检查节气门之后是否有漏气部位。

  L型燃油喷射空气流量传感器为直接测量型。而D型燃油喷射的是进气压力传感器,属间接测量型。它们同属空气量的检测部件,但它们的检测方法却有本质的不同。当歧管真空漏气时,发动机故障的表现形式也大不一样。造成案例2 的原因是外漏,指未经空气流量传感器测量的多余空气量。由于此多余的气体未经空气流量传感器测量,喷油量未增加,而空气量增加造成混合气过稀,将导致发动机怠速不稳,加速无力,以致熄火。

4、小结

  利用真空表检查进气管真空度来排查发动机故障,在目前还没有被充分和广泛的应用,究其原因是对发动机怠速真空度从机理上没有仔细研究。事实上,真空度能够反映发动机各种工况,面对电控发动机的广泛应用,其故障诊断变得越来越复杂的情况下,更好地利用和认识真空度对诊断故障可以起到事半功倍的效果。

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