辅导 9:排放相关部件和执行器


这篇文章主要讲解,在电喷系统出现过量喷油故障时,哪些执行器和部件会影响车辆的排放。

fuel pressure regulator

图 1.0

过喷油有两个主要的原因:燃油压力增加和喷油时间延长。

燃油压力可用压力检测工具来检测,得出的检测结果与厂家的规格参数作对比。大多数多点喷射系统的压力大概为 2.0 bar, 加速情况下压力增加到 2.5 bar。燃油压力调节器(图1.0)被一个隔膜分为两半。下半部分有个内置的弹簧和真空口;上半部分从油管接收燃油。当燃油压力大于弹簧的张力,隔膜被压缩并且超压力的燃油通过回路管流回燃油箱。 如果调节器内部弹簧变弱,燃油压力也会相应减小。

真空管连接到下闸室,这样隔膜上的有效压力就可以随不同的发动机负载而变化。如果调节器里的隔膜穿孔,过多的燃油会通过真空管进入进气歧管。

燃烧过程的排气以前从未受到过多的生态活动和政府法规监视。汽车有效率地运转是非常重要的,可使排气管的有害排放物减到最低。在理论上,发动机运转产生的只以无害的氧气、二氧化碳、氮和水。或许理论是正确的,但是运动部件的组合、发动机不同的转速、温度变化、不同的正时和燃油控制,最终的排放通常是偏离理论的。

在某一空燃比(AFR)下,排放是最低的;引入催化器和氧气传感器后,排放可减少到满足现时的设计和使用法规。如果发动机缺火或者电子部件故障,燃烧过程会不理想,导致不满意的排放增加和催化器的损坏。1992年以后,大多数汽车都配置了三元催化式,且往往有个“闭路”控制。

“闭路”控制的意思是当燃烧后的排气经过排气管,氧气传感器向电子控制模块 (ECM)报告混合物的状况,以便ECM相应地调整喷油。正确开关的氧气传感器会大约每秒改变一次供油,且传感器的开关速度可在Pico汽车示波器上看到。完全燃烧的理想空燃比允许氧气传感器对供油“微调”。

如果燃油压力是正确的,过多的燃油归因于喷油时间增加。这可由以下传感器和执行器导致的。

  • 冷却温度传感器
  • 空气流量计
  • MAP 传感器
  • 节气门位置传感器
  • 弱或“泄漏”的喷油嘴
  • 空气温度传感器
  • 氧气传感器
  • ECM 故障

 

冷却温度传感器

当发动机温度改变,传感器改变它的阻抗。大多数传感器有个负向温度系统(NTC),当温度上升,阻抗下降。阻抗改变因此传感器的电压改变和是否超过工作范围可以监测到。选择时基设置为 50s/div,连接传感器到Pico汽车示波器上,观察输出电压。起动发动机,大多数情况下电压的起始位置大约为3到4伏;然而,这个电压依赖于发动机的温度——当温度增加,阻抗下降,电压也会下降。如果传感器的阻抗高于预期的状态,这会让ECM误认为发动机比真实情况更“冷”,因此会供更多燃油。如果传感器两个手脚或ECM里电导率变低 (接触不良)等,也会有同样的影响。这相当串联了一个电阻,整体的阻抗增加。

 

空气流量计 (叶片式)

空气流量计 (AFM)的电压输出应与流量成比例,这可用Pico汽车示波器测量到,波形与下图(图1.1)相类似。

Injector waveform 图 1.1

发动机在怠速时,波形应该显示大约1伏;加速时这电压会上升,并会产生一个初始峰值。这个初始峰值产生的原因为叶片的惯性,并会在电压上升到大概4.0到4.5伏的峰值之前瞬间下降。怠速时的初始电压因不同的汽车厂家会有所不同,因此需查阅相关资料作对比。

 

空气流量计 (热线式)

这种形式的空气流量计,在许多方面来说,优于的叶片式空气流量计,因为它对进气流的阻力较小。这种空气流量计通过悬挂在进气通道上加热电线的冷却效应来测量空气流量。且将空气在热线上的冷却信息转为进气数量告知ECM。

流量计里有两条线,一条是用来转换为进气温度的,另一条通以小电流加热(大概120 °C )。当空气流过加热的线,由于冷却效应导致温度变化;流量计里有个小电路会增加该条线的电流以维护温度;此电流就是流量计给ECM的信号。该电流与空气流量成比例变化。

任何线持续加热下都会形生氧化膜。每次车辆使用后,一个电流会通过电线将其加热到1000°C ,将氧化膜燃烧掉,保证以下一次使用汽车时热线是干净的。

throttle potentiometer 图 1.2

 

歧管空气压力(MAP)传感器 (模拟)

这个传感器有内置在电子控制单元里面和单独外置两种。 模拟的传感器输出根据真空度显示为一个上升和下降电压。当发动机不转时或节气门全开时,记录为0真空度,我们看到有大约5伏的电压;当有真空度时,电压会下降。由于这种特殊的方式,所以真空管自身状况和连接状态是非常重要的,因为任何空气泄漏会让ECM指令过喷油。

 

歧管真空压力(MAP)传感器 (数字)

数字MAP传感器给发动机ECM信号方波;这方波的频率随着发动机真空读数的变化而改变。这输出信号同样可在Pico汽车示波器上监测到;当然如果你有个可以测量频率的万用表,您也可以用它来测量该输出的频率。怠速下的频率应该与汽车厂的数据一致。如有空气泄漏也会影响该传感器监测发动机真空。

 

节气门位置传感器

节气门位置传感器(图1.2)给ECM指示节气门的正确开度。节气门开关不能给出精确的开启位置;但是节气门位置传感器可以,因为它的输出是线性的。现在大多数发动机管理系统都配备了这种传感器,它同样是安装在蝴蝶阀的轴上。

injector 图 1.3

它也是三线的设备,供以5伏电源,一条地线和一条电压输出线(从中心销引出)。一些节气门位置传感器(TPS) 通过定位孔固定在节气门体上;如果是这种情况,必须给传感器设置一个初始电压,因为如果初始电压太高会认为节气门打开,ECM会过多地供油。

 

弱或“泄漏”的喷油嘴

喷油嘴电磁控制阀由一条弹簧顶在关闭位置上,直到ECM指令接通地极才打开。当电磁场将阀针从底座抬起,燃油进入发动机。阀针总共抬起的高度大概为0.15mm,且它的反应时间大约为1毫秒。底座周围的任何污脏物会导致阀针与底座密封不好,会造成燃油泄漏进入进气歧管。会发生同样的后果,如果内部弹簧损坏或断裂。

可专门检测到喷油嘴的喷油率、反应时间和泄漏量。泄漏量的检测要将燃油管道拆下来,对此系统加压,观察喷油嘴的泄漏。任何有故障的喷油嘴都应更换为喷油率适当的喷油嘴。图1.3 为喷油嘴图例。

 

空气温度传感器

空气温度传感器只提供20%的温度补偿,只有在开路的情况下,才察觉到传感器有效果。

 

氧气传感器

欧系车型上使用的氧气传感器最多的是氧化锆型。这传感器实质上就是个多孔铂电极。外面的电极表面暴露在尾气中,并涂上多孔陶瓷,且内部电极暴露在新鲜空气里。当两条电极间氧气含量不同,传感器便产生一个电压。这电压信号传送给ECM,用来相应调整混合气。电压正常下为0.2伏,当混合气变浓时上升到0.8伏。

传感器持续的高电压输出显示混合气一直很浓和超出了ECM的调节范围。

氧气传感器,工作正常下,大概1秒钟改变一次(1Hz),且在正常操作温度下改变。这改变波形可以在Pico汽车示波器上监测到,波形类似于下图(图1.4)

Lambda sensor waveform 图 1.4

传统的氧化锆传感器,在过喷油时会输出个高电压,在少喷油时会输出个低电压。氧化钛型的传感器也是同样的工作原理,只是它的输油电压是0到5伏。

 

ECM 故障

安装在现在发动机管理系统上的ECM的职责是“管理”点火正时和燃油供给。为了让ECM计算需求的点火和供油参数,它必须从发动机传感器上得到相关输入信息。 ECM已预设数据以保证维持发动机性能和效率,即使转速正常、安装爆震传感器能很好地调整点火正时,如果是闭路控制的氧气传感器还可以控制供油。

大多数ECM都有自诊断功能,可以检测到信号是否超了正常的操作范围。ECM还有另一功能叫做LOS模式(即限制操作策略)。这可让ECM在系统遇到故障时从预设参数中操作,通常发动警告灯会亮着。

如果怀疑ECM有故障,在更换它前应该对它进行检测。

 

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