电喷发动机爆震传感器故障的诊断与排除

毕业论文标题：电喷发动机爆震传感器故障的诊断与排除关键词：爆震传感器损坏起动困难高速无力撰写人：___________________指导教师：______________________提交日期：_________________1摘要本文主要介绍一台皇冠2.5轿车，由于爆震传感器有微裂纹并进了水，使两信号引线间产生了电阻，这一电阻令电脑ECU误认为爆震信号，进而推迟了点火提前角，降低了混合比，从而导致汽车起动困难且高速无力。在自诊断系统解读无故障码的情况下，根据系统工作原理，通过对故障现象的分析和检查，采用经验诊断和万用表检测的手段找出故障原因并加以排除。关键词：爆震传感器损坏；起动困难且高速无力；点火提前角过小2浅谈电喷发动机爆震传感器故障的诊断与排除一、引言现代的汽油发动机，为了提高其动力性和经济性，通过选取最大的点火提前角或增大压缩比来实现。但点火提前角过大，会使发动机活塞上行还未到达上止点时，电火花就点燃混合气，令混合气提前点燃做功，产生对上行的活塞进行反冲的阻碍作用，这样很容易引起燃烧爆震。而燃烧爆震会使发动机汽缸活塞组受高压作用，使机体及冷却系统过热，以致功率下降，油耗上升，甚至还可使活塞顶部产生积炭或溶化。为了使发动机功率发挥到最佳状态而又不发生爆震现象，必须要将点火提前角控制在爆震发生的临界数值上，其最有效的方法是装用爆震传感器，使其感知爆震发生时压力波的信号，进而自动推迟点火提前角至最佳值，达到自动消除爆震的目的。但若爆震传感器有故障，则会将造成发动机的控制失调，影响发动机的使用性能。二、结构原理爆震传感器装在发动机缸体中间以四缸机为例就装在2缸和3缸之间，或者1，2缸中间一个，3，4缸中间一个。是用来测定发动机抖动度的，当发动机产生爆震时用来调整点火提前角的。爆震传感器有很多种，其中应用最早的当属磁致伸缩式爆震传感器，它主要由磁芯、永久磁铁和感应线圈等组成。当机体振动时，磁心受振偏移，使感应线圈内的磁通量发生变化，而在感应线圈内产生感应电动势。其他种类如压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号，因为这个电信号很弱所以一般的爆震传感器的连接线上都用屏蔽线包裹的。其中压电式共振型传感器应用最多，它一般安装在发动机机体上部，利用压电效应把爆震时产生的机械振动转变为信号电压。当产生爆震时的振动频率(约6000Hz左右)与压电效应传感器自身的固有频率一致时，即产生共振现象。这时传感器会输出一个很高的爆震信号电压送至ECU，ECU及时修正点火时间，避免爆震的产生。低标号燃油，点火过早等原因引起的发动机爆震会造成发动机损坏。爆震传感器的作用是将发动机爆震以电信号的形式传递给电子控制模，作为控制模块调整点火正时以阻止进一步爆震的重要依据。爆震传感器一般都是压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号。3三、故障现象有一台皇冠2.5轿车，因冷却液泄漏造成严重损坏，进行大修后还不足2个月，车主则反映，车辆在刚修好后基本是正常的，但近期却出现冷、热车都起动困难且高速无力的现象，时速行驶在100km/h时，就感到动力不足，加速无力。4检查车辆，故障指示灯不亮，显示电控系统无故障码存在。启动车辆，发动机有起动征兆，但需连续启动很长时间才能启动成功，路试感觉发动机发闷无力，最高车速勉强达到100km/h。四、故障原因分析汽车刚大修不久，经观察，起动后工作平稳且无机械异响，可以说机械原因造成此故障的可能性甚微。该皇冠2.5装备的是V型六缸2JZ-GE电子控制D型多点汽油喷射发动机，电控单元ECU是依据曲轴位置信号进行判缸，在燃油压力正常的情况下，根据起动信号、转速信号、冷却液温度、节气门位置等信号，以ECU内存信息为基准，通过计算比较后进行起动时点火正时与空燃比的控制的。起动后，ECU根据进气岐管压力、发动机转速、节气门位置等信号决定最佳点火提前角及空燃比，而且根据进气温度、冷却液温度、爆震等信号对点火提前角及空燃比进行修正，以此达到最佳的控制。通常，根据工作原理分析，造成发动机起动困难或高速无力的故障有以下原因：1、起动困难（1）燃油压力过低；（2）点火正时失准；（3）水温传感器损坏；（4）怠速阀卡死进气不良；（5）爆震传感器损坏。2、高速无力（1）燃油压力过低；（2）点火正时失准；（3）节气门位置传感器损坏；（4）进气歧管压力传感器损坏；（5）爆震传感器损坏。五、故障诊断与排除根据以上分析，对有可能产生故障的部分进行检测：（1）油压测试。连接好燃油压力表后，启动发动机，测得燃油压力怠速为234kPa，符合原厂怠速标准（228~255kPa）的要求，拔掉油压调节器接管，真空压力为305kPa，也符合原厂标准（225~315kPa）的要求。夹紧回油管检测油压升到475kPa，也符合应比怠速油压高150~300kPa标准，证明系统油压正常。5（2）点火正时测试。预热发动机后，将转速表的探头与检查连接器的IG“-”连接（注意：转速表探头不得再碰触车身或搭铁，否则会损坏点火器）用连接线连接TE1和E1端子，用正时灯照射曲轴皮带上的正式标记,发动机在怠速时（700r/min）,点火提前角为上止点前8°，而此车原厂标准是10°，稍慢了一点。经上述的测试，我注意到点火提前角稍慢，这稍慢的点火正时，按常规也不至于引致起动困难和高速无力。但检查分电器发现调整范围已到尽头，不能再调。是什么原因引起的呢？用起动机带动发动机运转，此时检查点火正时，结果点火提前角在上止点前1°~2°，明显反映点火提前角过小，这一发现促使我更怀疑故障是点火正时的影响所致，于是，检查空转高速与带负荷高速时的点火正时。这一检查，问题就出来了，高速空转尚可，带负荷高速时点火提前角明显失调，车速一过65km/h，点火提前角就只有5°~6°，太大低于正常的提前角20°~25°这一范围。是什么原因造成点火提前过小，而ECU的自诊断系统又未能检测出其故障码呢？这只能有两个可能，一是点火正时机械系统故障；二是ECU信号处理与控制系统的隐性（传感器）故障。经检查，正时齿轮记号对正，正时皮带松紧度适中，打开分电器盖，分火头也对正第一缸且稍偏前。由于分电器采用了微机控制点火系统，没有点火提前机构，分电器仅起到点火顺序分配你高压电的作用。检测信号发生器的间隙及固定情况，以及中央高压线及分火线、分火盖等，结果均为正常，说明机械系统无问题。由于电控单元ECU是根据发动机转速、进气歧管压力、节气门位置等信号决定最佳点火提前角，同时根据进气温度、冷却水温、爆震信号等来修正点火提前角的，所以ECU不能检测到故障并以代码形式储存起来，这应该为传感器的隐性损坏。我依据平时的工作经验对各传感器进行仔细的检测：（1）进气歧管压力传感器检查。在ECU与E2间加5V电压，在几种状态下，检查PIM与E2间电压。（2）节气门位置传感器检查。（3）水温传感器、进气温度传感器检查。上述的检查数据表明，进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器及进气温度传感器都正常。那么最可怀疑的就是爆震传感器了。由于爆震传感器分别装于机体两侧且拆装不太方便，故在关掉点火开关的情况下，我拔下爆震传感器连接端子，凭着试一试的念头起动发动机。当起动机一转动，发动机就马上能起动，且一连几次，都能顺利起动，此时发动机故障指示灯是点亮的。常用的爆震传感器有电磁式和电压式2种，2JZ-GE缸发动机装用的是共振型压电式6爆震传感器。传感器安装在发动机缸体上，发动机爆震时产生的压力波传给缸体，使质量块产生作用力施加到压电晶体上，压电晶体两端产生电荷通过电缆传输到ECU(ECU已先预存一个固定爆震频率)，ECU根据电荷信号，通过计算比较，对点火提前角进行自动控制。关闭点火开关后，用平时准备的连接端子插入爆震传感器连接座，并引出边线，然后用万用表检测爆震传感器两端子间及端子与发动机机体（外壳）间的电阻。其中，1号爆震传感器两端间电阻为690Ω,端子与外壳间的电阻为无穷大；2号爆震传感器两端子间及端子与外壳均为无穷大，符合原厂标准，即1号爆震传感器已坏。拆下此爆震传感器仔细检查，发现一侧有水渍，用手板动未觉松动，但见有微裂缝，于是更换新件，插回连接端子，拔下EFI保险丝30s，以消除试车时的故障码。再次试车，，冷热起动都正常，进行路试，轻松就能跑上120km/h。第二天再次起动试车一切正常。通常ECU监测到爆震传感器损坏，会启动自我保护系统，将点火提前角锁定在某一固定值（该车标准为10°），以保证发动机的正常起动与行驶，并点亮仪表板上的故障警告灯，发出警告。那么，这车为什么会同时出现冷热起动困难且高速无力，又无故障码显示的情况呢？因为传感器有微裂缝并进了水，造成两信号引线间通过水渍产生电阻，这电阻只是使电脑ECU误认为爆震信号的正常信号，所以就发生控制推迟点火提前角和降低混合比的错误指令，致使冷、热起动困难，起动后，由于质量块振动，使端子间电阻暂时分开，ECU回复到接受正常的信号，使发动机恢复正常状态。高速时，由于发动机高速运转使传感器内质量块振动频率加剧，两端间的电阻又重现，并传给ECU，从而又使ECU重新发出推迟点火提前角的错误指令，造成发动机高速无力。结束语通过以上分析诊断。采取一系列排除方法，终于将这台皇冠2,5轿车发动机冷热车起动困难且高速无力的故障排除了。从中得出结论，这一故障主要是由于爆震传感器的短路故障，引起ECU接收错误的信号，进而发出错误指令所致的。7参考文献[1]王斌松，魏民祥，刘瑞祥主编.汽车燃油喷射系统的原理与维修.北京：人民交通出版社2007.[2]谢绍发编著，皇冠2.52JZ-GE发动机维修.广东：广东科技出版社2009.