发动机进气量有两种计量方式,即节气门内部计量和外部计量。内部计量简称D型喷射系统(图1),以节气门后部进气歧管真空度波动为计量依据,通过进气压力传感器(MAP)实现信号转换。外部计量简称L型喷射系统(图2),以节气门前部进气软管内空气流速度变化为计量依据,常用的计量传感器有热线式或热膜式(LH),有些大排量车型为增加计量准确性,两种计量方式共用。
无论用哪一种方式计量发动机进气量,传感器计量的数据是否准确与发动机密封性能的好坏有关,发动机密封性能的好坏由正压力(汽缸压力)和负压力(真空吸力)两种相反的数量表示。对节气门外部计量方式的发动机,如果正负压力稍低,其工作性能影响较小,节气门内部计量方式对发动机密封性能比较敏感,发动机缸压过低或进气歧管轻微漏气,MAP能感受到真空度轻微的波动,并影响发动机喷油量。在排除D型喷射系统发动机故障时,首先要排除发动机机械方面的原因,其次再考虑电控方面的因素,否则会走许多不必要的弯路。
案例:
一辆行驶里程约7.5万km,配置双凸轮轴D型喷射系统发动机、5速手动变速器的2003年东风悦达起亚千里马1.6L轿车。当发动机水温大于85℃时,怠速较高,转速为1000r/min,加速后再回到怠速状态,转速为3000r/min,类似节气门卡滞故障。
故障诊断:打开点火开关,发动机无故障灯点亮。用仪器检测,发动机无故障码,数据流在正常范围之内。拆下进气软管,用手反复转动节气门,其回位良好,关闭严密。启动发动机,怠速运转平稳,加速流畅,动力充足。冷态时反复试验,无故障症状。当水温大于80℃时,急加速后怠速回落正常,缓慢加速发动机后松加速踏板,发动机转速在3000r/min左右居高不降。结合仪器检测结果,发动机无故障码、数据流正常。根据发动机故障症状,拆检并清洗怠速阀及旁通道后故障依旧。拆检清洗及对比更换进气压力传感器,更换节气门位置传感器后故障依旧。检测发动机真空度,怠速时为74kPa(标准压力为怠速时不小于60kPa)。检测发动机汽缸压力,分别为1000kPa、900kPa、850kPa、1050kPa(标准压力为1500kPa,极限压力为1400kPa),结合此车已行驶75000km、发动机怠速运转平稳、加速流畅的情况,认为缸压比标准低可忽略不计。发动机ECU接收进气压力传感器(MAP)、节气门位置传感器(TPS)信号,经运算后控制怠速阀占空比调节发动机转速,此车进气压力传感器、节气门位置传感器已更换,由此排除传感器方面的原因,经检测传感器线路无短路、短路故障。
经过上述检查,排除发动机相关传感器及线路方面的原因。查找故障的重点集中到发动机密封性方面。断开并封闭与进气管连接的所有真空管路,启动发动机,故障依旧。结合汽车行驶里程,怀疑热车时气门间隙过小漏气。气门在弹簧弹力作用下冲击气门座圈、随着发动机运转时间的增加,气门密封带增宽,气门向摇臂方向位移造成气门间隙过小或气门关闭不严。经检查,此车不存在气门关闭不严的现象。启动发动机,热车后重现故障,用清洗剂喷注法(怠速时用化油器清洗剂以雾化状态喷射到怀疑漏气的部位,如果某个部位漏气,清洗剂被真空吸力吸到发动机汽缸内燃烧,发动机转速瞬时产生波动变化,由此证明此处漏气)检查真空密封性。当清洗剂喷射到节气门垫、怠速阀垫时,发动机转速突然升高,拆下节气门体、怠速阀,发现节气门密封垫、怠速阀密封垫损坏(图3),更换后发动机无高转速现象。
此车修复后约一周时间,车主反映发动机在高转速时松开加速踏板,转速表指针回落较慢。经检查,故障属实。
把故障范围锁定为ECU,经拆检,ECU壳体与主板结合处翘曲变形,主板线路及集成块针脚上面附着许多灰尘(图4),清洗主板后装复,启动发动机,转速表指针回落迅速,故障排除。
维修小结:发动机水温低时,冷车怠速较高,因怠速阀及节气门处漏气量较小,发动机性能影响小,此处漏气量故可忽略不计。随着发动机水温逐渐升高,ECU通过占空比式怠速阀调节怠速进气量达到怠速转速。由于节气门处漏气,发动机真空度下降(由76kP郁条低到74kPa),进气压力传感器把当前真空度数据传输到ECU、ECU通过TPS, MAP信号逻辑分析是小负荷工况,故加大喷油量,怠速转速为1000r/min。
发动机加速时,节气门开度增大,随着发动机转速的升高,进气流速度增加。当加速后关闭节气门的瞬间,在惯性力作用下,进气流经节气门前怠速旁通道冲击占空比式怠速阀,由于怠速阀、节气门垫漏气使怠速阀占空比为50%(节气门垫漏气量+怠速阀漏气量十旁通道瞬时漏气量=中等负荷进气量,为增加发动机进气量和功率,占空比式怠速阀在中负荷以上时停滞在调节开度中间位置,占空比为50%),怠速阀不工作,漏气相当于旁通道开度增大,发动机进气量增加,管内压力升高,喷油量增加,故发动机转速较高。
ECU主板集聚许多灰尘,大量灰尘易集聚静电,ECU工作时,灰尘在集成块相邻针脚间瞬间放电,造成短路,相关执行器控制迟缓,故发动机转速回落较慢。