FAI电喷系统结构特点与维修技术

FAI电喷系统结构特点与维修技术作者：杨陈红全FAI(FreeArmatureInjection)是自由电枢喷射装置的缩写。FAI是摩托车专用单缸电喷系统采用独创的完全独立自由电枢脉冲驱动，从技术上根本解决了电喷技术应用于摩托车时因系统复杂导致成本、安全、维护、保养、检修等环节的问题。本文所述的FAI属于闭环控制的电喷系统。1、背景资料(1)根据国家对摩托车环保法规的要求:自2010年7月1日起新定型的摩托车的污染物排放指标应达到国III标准。所以，环保摩托车已经成为摩托车发展的新趋势，利用电喷技术解决摩托车排污是可行途径之一。目前，国内实施的是国H标准，但是国II要想达到国III标准，摩托车对发动机要求有质的飞跃。一般认为，摩托车要达到国III标准的技术路线有2条，一是化油器+后期处理技术，二是闭环十三元催化技术。(2)据了解，各厂都在加大技术改造速度和力度，以达到国III标准。本文所涉及到的FAI技术就是一种让排放达标技术。市场成车主要见于WY125—16系列，QJ125，市场主力套件主要以杭州飞亚公司设计制造的为多见，如图1所示：新一代的电喷发动机采用的FAI电喷系统突破了传统的电喷系统结构，将相关部件集成化，改进了燃料的输送方式，提高了系统可靠性和安全性。与传统电喷系统相比，除电喷零部件成本下降外，应用FAI电喷系统，将化油器摩托车改造成电喷摩托车时，相对变动的零部件较少，制造成本也较低，工艺性较好，便于推广应用。摩托车电喷技术距离我们已经不再遥远，事实上，在工作过程中我们发现，由于部分维修技术人员对FAI新技术不熟悉，面对故障，束手无策，也有读者欲将自己车改造为FAI，却缺乏相应的改装技术支撑。本文从实战出发，将FAI系统从原理结构到检修思维方法进行论述，期望能给从业者和读者在工作中有一定的参考作用，也期望抛砖引玉，让更多的同类文章共同来讨论推动FAI这个民族产品的发展。2、FAI也喷系统的结构FAI电喷系统是由“FAI喷油器”、ECU、节气门体、点火线圈、火花塞、各种传感器组成的闭环控制电喷系统。各部件的功能如下。(1)FAI喷油器，如图2所示:是一个集成喷油器，将“油泵一调压器一喷油嘴”功能集于一身，根据ECU指令定时定量喷射燃油。(2)ECU是由单片机组成的电子控制单元，用于收集、处理发动机工作过程的信息和发出工作指令，内置数字CDI电子点火线路，实现多参数动态全数字控制点火提前角，真正实现了全工况下的最佳点火控制。(3)传感器共有四个，分别是节气门传感器、转速传感器、缸头温度传感器和氧传感器，各自的作用如下。①节气门传感器是采用节气门位置方式检测节气门开度大小，来确定进气流量多少。②转速传感器(利用原发动机的脉冲发生器)作用是检测发动机工作过程的瞬时转速。③缸头温度传感器作用是检测发动机的缸头温度状态，是处于“冷态”或“热态”④氧传感器作用是检测发动机各工况下排气中的氧气含量，实现全工况闭环控制，且有自学习功能，保证发动机性能长期处于最佳的稳定状态。部分开环控制车种/型没有设置氧传感器。（4）点火线圈在接收到数字CDI点火信号后，将电池电压升高到点火所需的高压电，提供给火花塞点火。3、电喷发动机工作原理本文所表迷系统属于闭环控制技术。其工作原理如示意图，如圈3所示：从图3，我们可以看出，控制中心是ECU,ECU将各传感器发来致据经过计算分析后，向FAI喷油器发出喷射油量和向CDI发出点火提前角指令，以保证发动机在最佳状态下工作。（1）喷油器供油是间歇式压力喷油，每个工作循环，ECU发给喷油器一次喷射指令。ECU中的数字CDI根据不同的工况发出相应的点火提前角。由于数字CD工的点火提前角变化幅度较宽，增加了发动机在不同的工况下的自动调节范围，更好地满足发动机工作过程中工况变化的要求。①电喷发动机的供油是由喷油器压力喷油。供给量的多少，由ECU根据发动机的工况决定。基本油量控制采用速度一节气门方式，主要根据节气门位置，和转速高低决定喷油量。②ECU控制单元中存有大量与供油有关的数据，称之为供油MAP,ECU根据MAP以及传感器反馈回来的温度、转速、驾驶者意图等多方面的信息来确定燃油喷射量。2点火提前角①基本点火提前角的控制主要是根据转速和节气门位置(即进气的流量)等参数来决定。基本点火提前角是在稳定工况下的点火提前角，被储存在单片机中。②实际点火提前角基本等于基本点火提前角，但在怠速和启动等特殊工况时需要进行必要的修正。普通化油器发动机的点火角只是转速的单一函数，无法考虑到车辆负荷的因素。因此不能说具有最佳点火提前角。ECU控制单元中同样存有大量与点火有关的数据，称之为点火MAP。4、自诊断系统(1)ECU中设置有自诊断系统可实时监测发动机工作状态和进行电喷系统故障检测。电喷系统的工作状态和故障信息通过两条渠道获取。①FAI替示灯显示用户故障。FAI替示灯布置在仪表板上，如图4所示:警示灯可监测燃油箱油量、电池电压是否正常，行车是否进入超速区等。②对于电喷系统故障需要通过ECU内的故障自诊断系统检测，如，:发动机的转速和温度、电池电压、油箱油量和电喷系统的节气门位置、喷油器、氧传感器、ECU与喷油器的匹配等是否正常等等。（2）FAI警示灯和自诊断系统的信息传输是使用同一个数据接口，就是ECU的信息传输接口。该数据接口连接在主电缆上，见电喷系统电路原理图，如图3中的数据接口。具体操作如下:①FAI警示灯正常行车时，FAI警示灯信号线与车上数据接口接通，将车上电源开关锁置于通电状态时，需要时可起动发动机，ECU便将相关信息通过，FAI警示灯显示出来，具体显示的信息见表1。②故障自诊断系统是有故障自诊断系统诊断时，通常借助FAI系统诊断仪，如图5所示：该诊断仪设有FAI系统相关部件、使用条件等的警示灯和参数显示屏。只要将诊断仪的通讯线与车上的数据接口接通，然后将车上电源开关锁置于通电状态，需要时可启动发动机，便可检测电喷系统相关部件和使用条件的状态，一般情况如下：a.当某一个部件有故障或使用条件未满足行车要求时，对应的警示灯会闪烁。b.若同时有2个以上的警示灯闪烁，而电池电压也正常，这时可能是ECU故障。c.若所有的警示灯无闪烁处于正常状态，检查图4中的高压线圈是正常的，而启动发动机时没有点火火花，这种现象多是ECU中的CDI故障，即ECU故障。d.若要更详细了解发动机的故障内容时，可借助安装了设定调试软件的专用电脑，将电脑中信息线与车上的数据接口接通，通过一系列的操作，便可对故障作更深入的诊断。5、安全保护措施为保证发动机在安全的条件下运行，FAI电喷系统设置了发动机超速运转控制和过热保护功能。(1)超速控制发动机的最高转速设定在9500r/min时，当油门全开时，发动机最高转速不会超出设定的9500r/min，以保护发动机的寿命。在行驶过程中，由于行车惯性使发动机瞬间超出最高转速时，喷油器会自动不喷油，使转速下降，同时发动机在超速的瞬时，FAI示灯会发出警示，提醒骑行者。(2)过热保护如果发动机经长时间爬坡后怠速时，或经过长时间怠速时自己停车，但FAI警示灯在停车后指示“正常”，则说明发动机是因为过热保护、不允许长时间怠速而停车，不是故障。可以重新启动并立即正常行驶，或等待发动机凉下来后再起动。6、使用及调整(1)电池与电量①电喷摩托车工作的必要条件是电池供电必须正常，电池的工作电压应在11--15V之间。若电池供电系统不正常或电池损坏不能供电时，发动机无法工作。②若电池电压低于11V时，喷油器和启动电机可能不工作，这时可采用脚启动来启动发动机并充电。(2)怠速调整①FAI电喷发动机的最低空载稳定转速设置在1400--1600r/min之间。所以，怠速调整应控制在此范围内。通常夏天可以适当调低些，在1400^-1500r/min之间，冬天调高些，在1500--1600r/min之间。②怠速调整方法，如图6所示:当怠速螺钉旋至接触到节气门的油门线控制转轮中的凸台平面起算，再顺时针旋人1.5圈左右(具体圈数视实际而定)，将转速调至要求后，关电源一次。3秒钟后再启动发动机，转速稳定2分钟后，怠速确认在要求范围内，再关一次电源。3秒钟后再启动发动机，再次确认怠速在要求范围内后，怠速调整工作完成。(3)发动机冷启动①电喷摩托车没有设置阻风门操作系统，但低温起动性能优越，容易在摄氏—15度的环境下直接起动成功。②在特冷环境下启动，如启动困难时，可关闭电源开关锁，停3秒钟再打开(电源开关锁每接通一次，喷油器喷一次油，起加浓作用)，重复1-2次后(不要重复太多，防止湮灭火花塞)，再启动会更容易。③如果电启动时电机转动不顺畅，请尽量用踩踏启动蹬杆启动。在冬天或电池电压过低时，用踩踏启动蹬杆启动更容易。因气温过低而机油豁度大时，启动后最好稍加油门，维持在2000r/min左右的转速暖机10--40秒，避免因怠速过低而熄火。(4)ECU与喷油器匹配①新车出厂时，电喷系统中ECU与喷油器是经过设定调试匹配的，整个过程是在专用仪器上自动进行匹配。一旦ECU或喷油器损坏后，必须对ECU或喷油器重新设定调试匹配，才能保证使用性能。这时，借助安装了对应的设定调试软件电脑，将电脑中信息与车上数据接口接通，按照程序要求进行一系列操作，便可完成设定调试匹配工作。②当电喷摩托车在变换使用环境时，出规发动热不正常的工作状态时，如怠速不稳，刚启动时加速熄火等，可免是由于空燃比匹配不合适(过稀或过浓)造成的，这时可通过系统内部的自己学习功能修正。具体操作是:发动机启动后，将怠速调至1500r/min，保持热车怠速4分钟以上(每30秒到60秒试加一次)，然后停车，再启动重运转如此进行2-5次，就可以将稳态时空燃比逐渐自动修正要求恢复正常运转。7、检修注意事项及常见故障排除(1)发动机机械运转故障及点火故障与传统化油器车基本相同，按一般故障诊断及排除方法即可。(2)维修电喷系统一定要使用FAI诊断仪，熟练使用诊断仪对正确快速维修电喷系统故障非常有帮助。(3)电喷系统故障往往与电路有关，以一般先查电路故障。电路系统最容易出现的故障是接触不良、其表现为故障时有时无，无法锁定，一般可用手有意摇动可能接触不良的部位，如，电池接线柱，保险管，点火线圈接插端子以及各接插件。(4)诊断仪会显示电路系统的部分故障，如喷油器连接，节气门位置传感器连接位置传感器连接，温度传感器连接，蓄电池电压，感器是否有信号等。如果诊断仪显示的故障一直有，那就可以肯定是相关电路或部禅的故障，如果诊断仪显示的故障时有时无，可能是相关电路或部件中有接触不良的地方。(5)怠速不稳一般是因为怠速供油偏小、混合气太稀造成，可通过诊断仪增加油量来改善，如果怠速螺钉调节不合适也可能造成因为怠速气量过大而导致混合气太稀，使怠速波动很大，这种情况下增加油量会使怠速稳定，但稳定的怠速转速可能会过高，在通过增油调到稳定的高转速后，可再通过调节怠速螺钉调小怠速转速。注意怠速转速对怠速螺钉调节可能很敏感，不要调节太快。(6)没有怠速往往是因为调节怠速螺钉使进气量过小，或特别大，如果增加油量仍然没有怠速，就可能是进气量过小。(7)骑行到热车后出现加速不畅或发冲现象，最可能的原因是喷油器中的气泡不能排出，请检查油气分离器的连接管是否打折，油箱上的排气泡口是否堵塞?油气分离器或喷油器是否烫手?(8)长时间放置后，车启动困难或骑行发冲放炮的原因可能是喷油器中积存了水，或汽油变质，可拔下油气分离器下面的油管放掉喷油器中的水或变质油，重新加好油再启动。(9)新换喷油器或放掉喷油器中的油后，再启动时可能需要多启动几次，如果10次以上启动仍不见着车，请检查喷油器是否工作(在每次打开钥匙时，应能听到喷油器的自检响声)。如果喷油器工作正常，请检查喷油器是否喷油。如果多次启动，喷油器都只有响声但不喷油，或根本没有响声，则可能是喷油器故障，请更换喷油器，重新设定ECU并调试。(10)电喷车骑行在30^-40km/h时出现发冲现象是因为混合气调得过稀，可通过诊断仪重新调试或调整动力级别.如调试后还是无法解决问题(确保电喷系统的排气通