一辆丰田霸道4000车。车主反映:该车连续行车约150 km后就会出现发动机加速无力、排气管放炮的故障现象。
故障诊断:首先连接故障检测仪,读取发动机系统的故障代码,无故障代码存储。读取发动机系统数据流,怠速时进气量正常,发动机1列、2列长期燃油修正值均接近20%,据此初步认为可能存在混合气过稀的问题。
迅速将加速踏板踩到底,测量怠速时的尾气数值(图1)、CO为0.01% 、HC为328×10-6、CO2为7.2%、O2的含量为11.7%,λ为2.06,说明出现了混合气严重过稀的情况。
此时,检测燃油压力,发现燃油压力由正常怠速时的240 kPa突然降到130 kPa,最后降到100 kPa;对应的发动机转速由怠速突然上升到4 000 dmin、随着燃油压力的降低,发动机转速降到怠速,并继续降到400 r/min,严重时直接熄火。
根据燃油压力随发动机转速增加而降低的情况,结合上述怠速时长期燃油修正值较高,说明是燃油泵效能下降,应该更换新的燃油泵。
燃油油压不足导致供油不足,在数据流上是如何体现的呢?图2是加速踏板踩到底时发动机数据流变化趋势,表1是加速踏板踩到底时随燃油压力降低,发动机由于供油不足自行熄火的一组数据。
从表1中可以看出,第1组中,未踩下加速踏板时,此时的节气门开度为17%,发动机负荷为13.33%,此时的进气量为4.06 g/s,发动机转速为728 r/min,喷油量为2.6 ms, 1列长期燃油修正值为17.15%11列短期燃油修正值为-2.38%,2列长期燃油修正值为13.24% , 2列短期燃油修正值为-1.6%。而此时如果燃油压力正常的话,喷油量应该在2.26 ms左右,但由于燃油压力不足,喷油量增加到了2.6 ms。
第2组是突然完全踩下加速踏板瞬间的发动机数据,可以看到节气门开度达到了70%,发动机负荷为13.72%,进气量达到61.54g/s,发动机转速还在728 r/min,没有及时上升,喷油量达到13 ms, 1列长期燃油修正值为17.93%,1列短期燃油修正值为-1.6010 ,2歹}长期燃油修正值为17.15%,2列短期燃油修正值为-82%,,在此瞬间,燃油泵供油压力还没有出现严重下降,所以,发动机供油勉强够用。
第3组是加速踏板继续保持完全踩下状态时的发动机数据,此时节气门开度达到了81%,发动机负荷为73.33%,进气量上升到109.32g/s,发动机转速增加到3 657 r/min,喷油量达到11.6 ms,此时喷油量相对于前面所述略有降低,这是由于发动机电控单元将长期燃油修正值固定为4.65%所致,这导致了总的喷油时间不足,但对于该车来讲,此时最严重的问题是燃油泵的供油压力出现了降低,导致了实际进入气缸的混合气出现过稀的情况,这可以从表1中所显示的1、2侧空燃比传感器数据为4.99 V的可以得到证实。此时发动机的输出转矩严重下降。在后续的三组数据中可以看到油压降低导致的发动机功率持续降低所造成的后果。
在第4、5组数据中,我们可以看到节气门开度仍旧保持81%的大负荷开度,但此时的发动机转速却迅速降低,由最高点时的3 657 r/min降到2 065 r/min,再降低到1 014 r/min,,对应的进气量也是突然降低,其值由第3组时的109.32g/s,降低到51.32g/s,再降低到25.49g/s,此时喷油量分别为12 ms、12.9 ms,按照此时的进气量与喷油量的数值看,混合气应当处于过浓的状况,但实际上,燃油压力下降得很快,虽然喷油时间仍然较长,但实际的喷油量已经降低到无法满足发动机的正常运行。
到了第6组数据中,节气门开度保持81%,但燃油压力降到了100 kPa,发动机转速已经下降到了232 r/min,此时发动机已经无法维持怠速运转,所以,发动机自动熄火。
故障排除:更换燃油泵后,测试燃油压力,恢复正常,将加速踏板突然踩下,发动机转速迅速提高,由于处于无外部负荷工况,只有将加速踏板松开,以控制发动机转速继续上升。此时,使用检测设备得到如图3的发动机数据流变化趋势,将其中几个节点采集后,得到如表2所示的数据。
从第1组数据中,我们可以清楚的看到发动机节气门开度处于17%时,发动机负荷为14.1%,进气量为5.14g/s,发动机转速为876 r/min,喷油量为24 ms,1列长期燃油修正值为3.09%,1列短期燃油修正值为-0.82%,2列长期燃油修正值为3.09%,2列短期燃油修正值为-0.82%。其中的燃油修正系数已经在正常值范围内。