現(xiàn)代電控發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器故障典型案例分析和排除

李 超

（重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院，重慶 永川 402160）

中國(guó)汽車保有量逐年遞增，已成為世界上汽車保有量最大的國(guó)家，汽車已經(jīng)成為家庭的必需品?，F(xiàn)代汽車故障電控系統(tǒng)問題日益增多，汽車電控系統(tǒng)故障大部分都受到傳感器的影響，汽車傳感器功能、使用方法和檢測(cè)方法對(duì)于排除汽車電控故障特別重要。

1 汽車傳感器的概念

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能檢測(cè)到被測(cè)量的信息，并將檢測(cè)到的信息，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)或其他所需形式的信號(hào)進(jìn)行輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、記錄及系統(tǒng)控制等各方面要求。汽車傳感器是汽車控制系統(tǒng)的輸入裝置，它把汽車運(yùn)行中各種工況信息，如車速、介質(zhì)溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況等情況轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸給汽車控制系統(tǒng)，以便發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)。汽車上傳感器很多，判斷傳感器是否出現(xiàn)故障時(shí)，不應(yīng)僅只考慮傳感器本身，而應(yīng)考慮出現(xiàn)故障的整個(gè)控制電路。因此，在查詢故障時(shí)，除了檢查傳感器之外，還要檢查線束、插接器以及傳感器與ECU之間有關(guān)的全部電路。

2 汽車傳感器功能介紹

汽車分為發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、電器和車身4大部件，在這4大組成部件中，傳感器應(yīng)用特別廣泛，汽車傳感器過去單純用于發(fā)動(dòng)機(jī)上，現(xiàn)已擴(kuò)展到底盤、車身和電器系統(tǒng)上了。這些系統(tǒng)采用的傳感器有100多種，比如發(fā)動(dòng)機(jī)上傳感器有空氣流量計(jì)、進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、排氣氧傳感器等。汽車底盤傳感器有：車速傳感器、溫度傳感器、軸轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器等，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳感器有轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、液壓傳感器等?，F(xiàn)在簡(jiǎn)單介紹汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器。

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器MAP的功能和安裝位置：D型電控燃油噴射系統(tǒng)中，由進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器測(cè)量進(jìn)氣管壓力，把該信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。它安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門與進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣管上，實(shí)際測(cè)量的是進(jìn)氣管的真空度，通過計(jì)算換算成反映進(jìn)氣量的參數(shù)，并把該信號(hào)反饋到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器通?？梢苑譃閴好綦娮枋?、電容式、膜盒式3種類型。電容式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器是利用電容效應(yīng)檢測(cè)絕對(duì)壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣管里的進(jìn)氣壓力相當(dāng)于作用于膜片，使電容C1和電容C2發(fā)生變化，電容的變化量經(jīng)過測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸送給ECU，ECU通過處理這些信號(hào)計(jì)算出進(jìn)氣歧管壓力大小，從而計(jì)算出進(jìn)氣量的大小。

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的拆檢流程和參數(shù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為：MAP和ECU一般為3根導(dǎo)線進(jìn)行連接，分別為電源線、輸出信號(hào)線和搭鐵線。把點(diǎn)火開關(guān)打在ON擋位時(shí)，測(cè)量電源線和搭鐵線之間的電壓應(yīng)該為5 V左右，這是ECU提供給MAP的電源電壓。在加速情況下，輸出信號(hào)線和搭鐵線的電壓應(yīng)該隨著真空度的增加而下降。

3 故障案例

3.1 故障現(xiàn)象

一輛新大眾桑塔納汽車，車輛識(shí)別代碼LSVAP4BR5HU 811426，車主反映：2017年6月購買，目前行駛不到12000 km。該車熱車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)，加速不良并且伴隨有排氣管冒黑煙情況，在踩油門踏板加速時(shí)排氣管還有突突的爆炸聲。

3.2 傳感器故障分析與排除

1）讀取發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼

本車型是大眾桑塔納2017年最新款，采用缸外噴射自然吸氣式4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用獨(dú)立點(diǎn)火線圈點(diǎn)火，出現(xiàn)上述情況，首先采用元征X431解碼器讀取汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼，解碼器顯示沒有任何故障代碼。維修人員覺得不太可能，于是更換成金德KT600解碼儀讀取故障代碼，仍然沒有任何故障代碼。

2）檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮壓力

因?yàn)榻獯a儀沒有讀取出任何故障代碼，該維修小組就按照電控發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良的診斷流程，取下火花塞，逐一檢查每缸氣缸的壓縮壓力，檢測(cè)4次，算出平均值，該發(fā)動(dòng)機(jī)4缸壓縮壓力都是在0.98 MPa左右。該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓縮壓力正常范圍是在0.8～1.2 MPa之間，故發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮壓力正常，沒有出現(xiàn)氣缸漏氣的情況。

3）配氣正時(shí)和燃油壓力檢測(cè)

上述參數(shù)正常，按照發(fā)動(dòng)機(jī)加速不良診斷流程，檢測(cè)點(diǎn)火正時(shí)屬于正常，用示波器檢測(cè)點(diǎn)火波形也正常，燃油泵工作壓力和保持壓力也屬于正常，于是，維修小組對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣濾清器、汽油濾清器、節(jié)氣門閥體、噴油器進(jìn)行清洗和更換，效果不明顯，故障依然存在。

4）讀取發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流

用元征X431解碼儀讀取汽車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作時(shí)相關(guān)參數(shù)，檢測(cè)到相關(guān)數(shù)據(jù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速850 r／min、冷卻液溫度85℃、噴油脈寬6.1 ms、氧傳感器輸出電壓0.8～1.1 V，這些參數(shù)中，除噴油脈寬外其他參數(shù)正常。噴油脈寬是每一次噴油的時(shí)間，其標(biāo)準(zhǔn)值一般為2～4 ms，該車是6.1 ms，明顯超過標(biāo)準(zhǔn)值，說明汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的空燃比較低，混合氣過濃。

5）故障原因分析

該車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良，排氣管冒黑煙和排氣管伴隨著突突聲音的現(xiàn)象是由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒空燃比過小而引起，而決定噴油量大小的因素主要是空氣流量的多少和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小。因此在處理該類型故障時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查空氣流量計(jì)、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器MAP及轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)是否準(zhǔn)確以及控制電路的問題。

空氣流量計(jì)和進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制空燃比的第1參數(shù)。因此維修小組決定先對(duì)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)，判斷是不是傳感器的電控故障，由于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)無故障碼顯示，說明進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器不存在斷路和短路故障。在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，維修人員拔下MAP的傳感器插頭，這時(shí)故障現(xiàn)象發(fā)生變化，故障報(bào)警燈閃亮，但發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，黑煙消失，突突聲音也消失，加速性能良好。說明發(fā)生本故障的原因應(yīng)該在MAP上。

6）故障診斷與排除

拔下MAP傳感器接頭，用數(shù)字萬用表測(cè)量MAP傳感器的電源電壓在5.0 V左右，插上插頭，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)量傳感器的信號(hào)電壓為4.5 V，猛踩加速踏板時(shí)電壓無任何變化。拔下MAP的真空軟管，信號(hào)電壓仍為4.5 V，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，點(diǎn)火開關(guān)置于ON擋位，信號(hào)電壓仍為4.5 V。再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用手觸摸MAP上的真空軟管，感覺不到真空吸力，至此真相大白，MAP傳感器真空管堵塞是造成信號(hào)電壓不變的直接因素，此時(shí)MAP輸送給ECU的4.5 V電壓相當(dāng)于節(jié)氣門全開時(shí)的電壓，使發(fā)動(dòng)機(jī)ECU一直誤認(rèn)為節(jié)氣門處于全開狀態(tài)，因而發(fā)出加濃噴油的指令，使混合氣過濃，空燃比失調(diào)，造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不完全，排氣管冒黑煙，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降。用金屬探針將進(jìn)氣歧管上的細(xì)鐵管的積炭鉆通并清洗后裝復(fù)MAP，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)加速良好，怠速平穩(wěn)，黑煙消失，排氣管突突聲也消失，該故障徹底排除。

4 結(jié)論

汽車工作過程中，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)關(guān)鍵在于精準(zhǔn)控制燃油噴射量和點(diǎn)火提前角。為了精確控制這2個(gè)參數(shù)就需要很多傳感器提供有效信息，如發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量、凸輪軸位置等。為此，電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有空氣流量傳感器等，以便對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各電控系統(tǒng)進(jìn)行精確的控制。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的核心部件。今后，汽車用傳感器除了提高可靠性及品質(zhì)外，還將向多功能化、模塊化、智能化、微型化技術(shù)方向發(fā)展。掌握汽車傳感器的工作原理、安裝位置、功能作用、檢修方法排除汽車電控故障特別重要，這也是我們提高工作效率和提高汽車維修水平必須掌握的一門核心技能。