进气压力传感器2例故障的分析

2010-06-25 18:14:51 故障案例 0 FavoriteLoadingAdd to favorites

  案例1

  故障现象:一辆2009年款北京现代伊兰特1.6 L轿车,行驶里程1.4万 km。据用户反映,该车起动正常,行驶中偶尔熄火,低速加速迟缓,当车速达到50 km/h以上时行驶和加速都正常,发动机故障灯没有点亮。

  检查分析:首先使用故障诊断仪进行检测,发动机系统没有故障码存储。路试情况和用户描述的一致,只是确认了熄火一般是在加速结束后松开加速踏板时发生,而且熄火之前发动机转速会上下波动几次。维修人员在没有测量燃油系统压力的情况下,根据经验判断是燃油泵故障,于是更换了燃油泵芯,简单试车后感觉故障排除,于是交车给用户使用观察。第二天车辆再次进厂,故障依旧。

  笔者接车后,首先使用故障诊断仪对发动机系统进行检查,这次检测出了1个故障码P0068(MAFS/MAPS相互关系错误)。发动机控制单元ECU通过节气门位置传感器TPS确定怠速(节气门关闭)、部分负荷、加速/减速以及节气门全开的工况,根据空气流量计MAFS或进气歧管压力传感器MAPS的信号和TPS信号调整燃油喷射持续时间和点火时刻。如果TPS的输入值低于或高于MAFS/MAPS的输入值界限300 s以上,ECU将记录故障码P0068,但不会点亮故障警告灯,可能的故障原因有TPS、MAFS/MAPS以及ECU故障或相关线路连接不良。

  图1

  对于该车,进气系统采用的是MAPS,没有使用MAFS。连接故障诊断仪进入数据流检查,轻踩油门踏板时观察节气门位置传感器开度和电压变化情况,没有发现异常。起动发动机,怠速状态下并无抖动,只是在急加速后发动机转速波动得比较厉害,而且尾气比较熏人。在怠速状态下,观察发动机的几组比较重要的数据流(图1),由数据流分析可以发现疑点:氧传感器的B1/SI反馈的电压过高,几乎在0.8 V左右不动,属于可燃混合气极浓状态;燃油修正值为-26.3%,严重超过了标准值(±10%),属于减少喷油;MAP传感器电压为2.2 V,正常怠速状态下的电压应为1.2 V左右,而此时的节气门位置传感器开度是0.0%,电压为0.3 V,为正常值,发动机转速是648 r/min,处于怠速状态下。由此可以得出初步的结论,MAPS在发动机怠速状态下给发动机控制单元的信号超出了标准值很多,之后发动机的喷油脉宽也相应地增加了,但此刻节气门是关闭的,空气得不到相应的增加,混合气过浓,所以氧传感器给发动机控制单元的反馈电压显示在极浓的状态,ECU就通过减少燃油量来修正,于是就出现了-26.3%的修正喷油量。因此故障现象的发生也就在情理之中了,低速状态下加速无力,是由于MAPS给ECU的电压信号不准,混合气过浓所致。当车速升高到一定程度时,随着节气门开度的增大,进入发动机的空气满足了故障状态下的MAPS提供的错误信号,即使有轻微的出入,也因为处于大负荷或高车速状况而可以忽略不计了。当松开加速踏板后,节气门关闭,发动机进入怠速工况,而MAPS此时给ECU的反馈信号却不是怠速状态下的信号,所以就出现了发动机转速波动甚至熄火的现象。混合气过浓,燃烧不完全,尾气超标就肯定会熏人了。

  经过上面的分析判断,基本可以认定是MAPS的故障了。

  图2

  故障排除:更换MAPS后,再次观察发动机MAPS数据流(图2),都恢复到怠速状态下的标准值,路试发动机一切正常。

  案例2

  故障现象:一辆2009年款北京现代悦动1.6 L轿车,行驶里程3万km。据用户反映,车辆冷起动时有时候发动机转速降不下来,制动时发动机转速上下波动,有时可以上升到1 500 r/min以上,如果立即熄火后再次起动,则发动机转速可以恢复正常。此现象不是每天都出现,但一周总会出现几次,与发动机的温度有关系,热车状态不会出现,车辆加速性能没有发现异常。

  检查分析:由于该车故障的出现具有一定偶然性,车辆初次来店时维修人员并不能捕捉到故障现象,于是按照一般问题的解决方案,先对车辆进行了基本检查。各系统没有故障码存储,发动机系统的主要数据流均正常。检查了真空助力泵和连接软管没有漏气的现象,检查了发动机和车身的主要部位以及发动机线束的主要插接件,没有发现问题。

  几天后,用户再次因为相同的故障进厂。笔者在早上起动发动机后反复踩制动踏板并观察发动机的转速,冷车时为1 200 r/min左右,热车后为800 r/min左右,一切正常。经过多次的冷车试验,故障现象出现了,只要踩下制动踏板,发动机转速便会上下波动一次,幅度大约为2 00 r/min ,然后回落到900~1 200 r/min,而此时发动机已经工作了一段时间,已经达到正常的工作温度,高怠速结束后应该回到正常的750~800 r/min,但此时发动机转速为900~1 200 r/min。使用故障诊断仪检测还是没有故障码存储,观察发动机系统的主要动态数据流:怠速阀占空比30.5%;冷却液温度传感器87 ℃;节气门位置传感器开度0.0%,电压0.3 V;发动机转速1 237 r/min;MAP电压1.4~1.9 V,进气压力32~48 kPa,随着踩制动踏板的节奏和发动机的转速上下波动而不断变化。就此分析,是因为发动机转速的波动引起了MAPS的信号异常变化,所以就将分析重点放在了制动方面。于是在怠速运转状态下快速拔下真空助力泵软管然后堵住,踩下制动踏板,观察到发动机转速表波动一次后停在1 000 r/min附近位置不动,还是回不到正常的怠速转速。看来踩制动踏板可以提高故障发生的几率,但故障与制动并没有直接关系,肯定不是制动方面引起的。

  再来看故障诊断仪中MAPS的数据,电压为1.46 V,压力42 kPa左右,笔者感觉这些数据有些问题,但因为进气歧管内的压力与发动机的转速及负荷有关系,车辆此种状态下(发动机转速800 r/min,节气门位置传感器开度0.0%,电压0.3 V)的数据无法通过其他正常车辆的数据来模拟比较,只有更换配件实验了。

  图3

  故障排除:更换MAPS后(图3),可以看到发动机数据流恢复正常。由于该故障在每次重新起动后都会消失,所以只能跟踪回访来确定故障是否排除。一周后用户反馈过来消息,自从更换了MAPS,发动机转速波动的故障再没有出现过,而且感觉加油顺畅多了,至此确定故障彻底解决。

  总结说明:虽然故障已经解决,但案例2却值得我们深思。虽然同为MAP的故障,但案例2的故障现象出现的偶然性和特殊性增加了分析判断的难度,再者没有故障码以及在特殊状态下无标准的数据流可以参考,也使诊断有些无从下手。回顾维修过程,必须要从MAPS的结构和工作原理上来分析,才可以解释为什么MAPS的故障会引起上述的特殊故障现象。

  进气歧管压力传感器MAPS是一种间接检测发动机进气的的方式,也称为D型或压力型,一般安装在进气歧管缓冲器上。其结构在MAPS的参考压力腔中有一个硅膜片,用于检测缓冲器内部的绝对压力(负压)并向ECU发送与此压力成比例的电压模拟信号。如果MAPS中的硅膜片由于质量问题造成车辆在冷车状态变形后回位不良,而踩制动踏板时会消耗进气歧管中的负压,影响压力变化,正常情况下压力的变化不足以影响到MAPS的压力变化,而此时的MAPS本身在冷车起动后变形回位不良,踩制动踏板导致进气压力传感器的硅膜片变形在原来的基础上进一步变大,电压上升,发动机的转速就会波动了。而熄火后,由于进气歧管中负压彻底消除,进气压力传感器膜片回位变化的幅度比较大,可以克服硅膜片的轻微回位不良了。再次起动发动机时,由于前次的硅膜片变形已基本恢复正常,也就可以如实反馈进气歧管内的压力了,车辆也就恢复到正常工作的状态。只有这样分析才可以把故障现象从原理上解释清楚。

(北京现代湖北欣瑞汽车销售服务有限公司 周贵明)

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