上汽大眾車系診斷思路（22）

文：陳中澤

上汽大眾車系診斷思路（22）

文：陳中澤

大眾車系以科技含量高，安全可靠著稱，在我國汽車市場上占據(jù)的份額較大，對剛走入汽車維修企業(yè)的新手而言，不可避免地會接觸到大眾車型。由于目前汽車職業(yè)院校的教材內(nèi)容相對滯后，學(xué)生學(xué)到的汽車專業(yè)知識明顯地不適應(yīng)當(dāng)前的維修要求，如何在實際中快速了解大眾汽車的結(jié)構(gòu)和特點，既是每個新手亟盼提高自己的渴望，也是故障診斷所必須具備的知識條件。維修實踐證明，關(guān)注學(xué)習(xí)知識細(xì)節(jié)可以提高故障診斷能力，本文根據(jù)筆者所見所聞，介紹一些上汽大眾汽車的知識點，愿以拋磚引玉，激發(fā)起新手們的學(xué)習(xí)興趣，使其在實踐中舉一反三，學(xué)以致用，鞏固知識，從而加深對大眾汽車的認(rèn)知水平。

12.發(fā)動機(jī)噴油控制方面的知識細(xì)節(jié)

在遇到混合氣品質(zhì)類的故障時，許多維修人員常常只注重套用自己以往積累的經(jīng)驗，而忽視汽車基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)。雖然有經(jīng)驗的維修人員，通過發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)征象和排氣狀態(tài)可以大致了解當(dāng)前混合氣的狀態(tài)，所謂“濃游稀抖”就是在實踐中得出的怠速混合氣品質(zhì)的經(jīng)驗描述。但實踐中可以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)怠速抖動和游車并存，或者是在非怠速工況下混合氣濃稀偏離程度較小，靠人的感觀無法認(rèn)知和界定當(dāng)前混合氣的濃稀程度。這時就必須借助故障診斷儀的支持來判別了，基礎(chǔ)理論的應(yīng)用也就有了用武之地。

切實理解和掌握一些基礎(chǔ)理論知識，運用數(shù)據(jù)分析的方法找出疑點，并具備直觀有效的檢查方法加以驗證，故障診斷將收到事半功倍的效果。

(1)λ值與線性氧傳感器

在理想狀態(tài)下，1 kg汽油完全燃燒需要14.7 kg空氣加入，它們形成的可燃混合氣稱為標(biāo)準(zhǔn)混合氣。為描述實際混合氣的形態(tài)，將燃燒1 kg汽油實際供給的空氣量與理論空氣量之比，定義為過量空氣系數(shù)。這部分知識在汽車構(gòu)造教科書里有過論述，我國教材中，過量空氣系數(shù)的稱為α，大眾汽車公司則定名為λ。

令標(biāo)準(zhǔn)混合氣的λ值為1，而氣缸內(nèi)實際混合氣的過量空氣系數(shù)值往往不為1，λ＜1屬濃混合氣區(qū)域，λ＞1屬稀混合氣區(qū)域。

空燃比是評估混合氣實際形態(tài)的另一種方式，比較λ和空燃比的數(shù)學(xué)表達(dá)，可以發(fā)現(xiàn)λ也可定義為實際空燃比與理論空燃比的比值。

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于穩(wěn)定工況下運行時，欲使進(jìn)入氣缸的汽油完全燃燒，以獲得較低的廢氣排放，同時令三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高，發(fā)動機(jī)控制單元控制目標(biāo)混合氣的λ值必須落在一個被稱之為值域=0.99～1.00的λ窗口內(nèi)（圖102）。

圖102

發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)處于三元催化器上游的前氧傳感器輸入的反饋信號，來完成對λ的檢測與計算。對裝用階躍型氧傳感器的車型而言，理論上λ=1的判定依據(jù)是氧傳感器信號電壓的突變點（λ信號電壓為0.45 V時）。但因其0～1 V的信號電壓幅值較窄（圖103），發(fā)動機(jī)控制單元難以精確地計算出全量程內(nèi)混合氣的λ實際值。

圖103 氧傳感器信號

對于采用線性氧傳感器的車型而言，發(fā)動機(jī)控制單元之所以能夠精確地確定當(dāng)前混合氣的λ實際值，是這種氧傳感器信號的線性特性決定的。

線性氧傳感器利用內(nèi)置的鍍有二氧化鋯（ZrO2）陶瓷材料作為微型氧氣泵（圖104），發(fā)動機(jī)控制單元作為電源與其兩端相連，微型氧氣泵可以提供給與廢氣接觸一側(cè)的測量電極足夠的氧氣，而電極的另一側(cè)則處于大氣環(huán)境下。

其工作原理是：發(fā)動機(jī)控制單元力圖使測量室的含氧量達(dá)到λ值=1的濃度，從而令兩側(cè)電極保持0.45 V的恒定電壓。當(dāng)廢氣側(cè)電極含氧量變化時，微型氧氣泵輸送的氧氣量也隨之同步變化。混合氣較稀時，廢氣中氧濃度較高，氧氣泵從測量室向外供氧；混合氣較濃時，氧氣泵從廢氣中把氧送入測量室，兩者流動方向相反。發(fā)動機(jī)控制單元通過測量流過微型氧氣泵的電流，即可計算出λ值。

在這里，氧傳感器的加熱尤為關(guān)鍵，必須滿足氧傳感器的工作溫度足夠高（＞350℃），才能使其處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。實驗證明，控制單元測出的微型氧氣泵電流等于0 A時，對應(yīng)的λ值等于1，泵電流為正時，λ值大于1；泵電流為負(fù)時，λ值小于1。

找到微型泵電流等于0 A的點，將曲線分為左右兩段可以看出，微型泵電流隨λ值的變化趨勢，幾乎形成了2條不同斜率的直線（圖105），故這種氧傳感器稱之為線性氧傳感器。

發(fā)動機(jī)燃燒過程正常，即λ實際值為1時，大眾車型寬帶型氧傳感器的信號電壓大致在1.48～1.54 V跳變。

(2)噴油控制的過程

眾所周知，發(fā)動機(jī)每次工作循環(huán)的噴油量構(gòu)成包括基本噴油量、溫度修正、發(fā)動機(jī)工況修正、電壓修正和λ控制修正?；緡娪土坑砂l(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣量決定，溫度修正取決于冷卻液溫度和進(jìn)氣溫度，發(fā)動機(jī)工況修正由節(jié)氣門位置及節(jié)氣門開啟/關(guān)閉的速度來體現(xiàn)，電壓修正取決于控制單元檢測到系統(tǒng)電壓的高低，λ修正則通過發(fā)動機(jī)控制單元檢測燃燒結(jié)果后實現(xiàn)。

汽車在實際使用中，因磨損、污染和老化等因素引起負(fù)荷傳感器檢測精度下降、噴油器機(jī)械特性的改變和油軌供油壓力的偏離，從而導(dǎo)致基本噴油量變化這是必然的趨勢。這種變化在開環(huán)控制時，發(fā)動機(jī)控制單元是無法察覺到的。氧傳感器通過檢測燃燒結(jié)果形成相應(yīng)的信號，發(fā)動機(jī)控制單元正是利用氧傳感器的反饋信號來計算λ實際值，以逼近λ=1的目標(biāo)值展開調(diào)節(jié)，對實時混合氣進(jìn)行修正，以構(gòu)成混合氣形態(tài)目標(biāo)值的閉環(huán)控制。

圖104 線性氧傳感器的工作原理

具體來說，噴油控制可分成短期噴油修正STFT和長期噴油修正LTFT。短期噴油修正在執(zhí)行閉環(huán)控制時就能進(jìn)行，長期噴油修正取短期噴油修正的平均值作為學(xué)習(xí)值存儲起來供控制單元調(diào)用。從噴油控制策略出發(fā)，長期噴油修正存在力圖使短期噴油修正接近于零的趨勢。

由于采用閉環(huán)控制，決定基本噴油量的主要負(fù)荷傳感器（如熱膜式空氣流量計）的檢測精度無需做得很高。這是為了降低熱膜傳感器對污染的敏感性。觀察大眾車型排氣量1.8～3.0 L發(fā)動機(jī)怠速時進(jìn)氣量的正常值，大約為2～5 g/s。

(3)大眾車型的STFT和LTFT

大眾車型的STFT正常范圍在±10%以內(nèi)，修正極限為±25%。LTFT分為怠速和部分負(fù)荷，怠速時的正常范圍為±5%，部分負(fù)荷時的正常范圍為±10%，極限值為±20%。正負(fù)代表了噴油修正的方向，處于正值時意味著當(dāng)前混合氣偏稀，控制單元在作增油修正，處于負(fù)值時表明當(dāng)前混合氣偏濃，控制單元在作減油修正。

當(dāng)STFT與LTFT數(shù)據(jù)超出閾值并達(dá)到一定的時間間隔門限時，發(fā)動機(jī)控制單元會設(shè)置17535、17545、17559、17560等燃油修正方面的故障碼。這些以故障碼或數(shù)據(jù)流形式輸出的故障信息，可供維修人員調(diào)用，從中了解當(dāng)前實際混合氣的濃稀程度。

(4)大眾車系數(shù)據(jù)的含義

對于裝有線性氧傳感器的大眾車型而言，30～49組數(shù)據(jù)是有關(guān)噴油控制的。

30組1區(qū)與2區(qū)的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)碼表示，體現(xiàn)了氣缸列1前氧傳感器G39與后氧傳感器G130的工作狀態(tài)；3區(qū)與4區(qū)體現(xiàn)了氣缸列2前氧傳感器G108與后氧傳感器G131的工作狀態(tài)。

31組1區(qū)數(shù)據(jù)是發(fā)動機(jī)控制單元根據(jù)前氧傳感器G39反饋信號計算出的λ實際值，2區(qū)是發(fā)動機(jī)控制單元確定的λ目標(biāo)值，兩者之間的差值說明了當(dāng)前混合氣偏離目標(biāo)值的程度。

32組數(shù)據(jù)體現(xiàn)了LTFT對當(dāng)前混合氣的修正，1區(qū)是氣缸列1怠速λ學(xué)習(xí)值，2區(qū)是氣缸列1部分負(fù)荷λ學(xué)習(xí)值。

33組1區(qū)是λ調(diào)節(jié)值，即STFT對當(dāng)前混合氣的修正，2區(qū)是前氧傳感器G39信號電壓；3區(qū)是氣缸列2怠速λ學(xué)習(xí)值,4區(qū)是氣缸列2部分負(fù)荷λ學(xué)習(xí)值。

33組1區(qū)是氣缸列1λ調(diào)節(jié)值，2區(qū)是氣缸列1前氧傳感器G39的信號電壓，3區(qū)是氣缸列2調(diào)節(jié)值，4區(qū)是氣缸列2前氧傳感器G108信號電壓（V6車型）。

34、35組的數(shù)據(jù)顯示了氣缸列1前氧傳感器G39與氣缸列2前氧傳感器G108的實際動態(tài)。其中3區(qū)動態(tài)系數(shù)反映了前氧傳感器的靈敏程度，也就是氧傳感器信號變化周期所需的時間，4區(qū)顯示氧傳感器的結(jié)果，有3種可能的狀態(tài)：測試關(guān)；B1 P1 OK；B1 P1 no OK。

由于帕薩特V6車型沒有采用寬帶氧傳感器，本文不作討論。

圖105 氧傳感器特性曲線