大眾發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)的故障診斷與排1

1、大眾發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)故障診斷與排除【摘要】：本文從發(fā)機的基礎(chǔ)知識入手，以我們最常見的、應(yīng)用較廣泛的電控燃油噴射系統(tǒng)為例，較系 統(tǒng)地介紹了汽油電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展歷程，汽油電控燃油噴射系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)組成、工作原理， 并介紹奧迪轎車、桑塔納轎車、捷達王轎車故障診斷與維修實例，具有較強實用性。關(guān)鍵詞:電控燃油噴射系統(tǒng) 故障現(xiàn)象 故障排除引言隨著社會的飛速發(fā)展，科技的不斷進步，電子技術(shù)發(fā)迅速發(fā)展起來。汽 車在人們生活中已是不可缺少的一部分，隨著汽車的不斷增多，汽車的排放 已成為一個嚴重問題，汽車排放法規(guī)逐步嚴格、燃油價格不斷上漲，采用電 子控制技術(shù)使汽車滿足最新法規(guī)的要求。因此電噴系統(tǒng)在汽車

2、上得到了普及 和應(yīng)用。使用電噴技術(shù)的發(fā)動機能保證進入各缸的混合氣的質(zhì)和量都比較均 勻，其中電控單元可以根據(jù)各傳感器所提供的信號快速精確的修正供油量， 減少HC的排放，降低油耗。電控燃油噴射系統(tǒng)在汽車上的大量應(yīng)用，大幅度提高了汽車的綜合 性能，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電控汽車的使用和檢修問題就日益突出，因此正確 使用、維護、保持電控發(fā)動機良好的技術(shù)狀態(tài)顯得十分重要。1電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展史上個世紀六十年代以前，汽車燃油系統(tǒng)大多使用構(gòu)造簡單的化油器，隨 著汽車工業(yè)的飛速的發(fā)展，汽車在六十年代急劇增長，傳統(tǒng)的化油器混合氣 調(diào)節(jié)不精確，汽車尾氣廢氣含量過高（CO;HC;NO化合物），對大氣污染嚴重， 因此西

3、方各國家都制定了汽車排放法規(guī)法案。同時受能源危機沖擊，以及電 子及技術(shù)，計算機技術(shù)等飛速發(fā)展，促進了電子燃油控制噴射發(fā)動機的誕生。 發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)自誕生以來，經(jīng)歷了從晶體管，集成電路到微機控制， 從模擬計算機到數(shù)字計算機控制的發(fā)展過程，正朝微型化，微集成化，模塊 化，智能化薇電腦集中控制方向發(fā)展。2電控燃油噴射系統(tǒng)簡介電控燃油噴射系統(tǒng)(Electronic Fuel Injection)簡稱EFI,它是電控單元(ECU) 控制為中心，利用安裝在發(fā)動機不同位上的各種傳感器，測出發(fā)動機在不同 工況下的工作參數(shù)，按照汽車制造廠在電控單元儲存器中設(shè)定的控制程序， 通過控制噴油器，精確的控制噴油量，

4、使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最佳 濃度的混合氣，從而使發(fā)動機獲得良好的經(jīng)濟性和排放性，從而提高汽車的 使用性能。3電控燃油噴射系統(tǒng)的功用現(xiàn)代汽車發(fā)動機電子控制燃油噴射系統(tǒng)EFI( Electronic Fuel Injection)簡稱電控燃油噴射系統(tǒng)，它的主要功能是控制汽油噴射、電子點 火、怠速、排放、進氣增壓、發(fā)電機負荷、巡航、警告指示、自我診斷與報 警、安全保險、備用功能。4電控汽油噴射系統(tǒng)的分類電噴系統(tǒng)發(fā)展至今，已有多種類型。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點分為以下幾種類型。 按系統(tǒng)控制模式分類在發(fā)動機電噴控制系統(tǒng)中，按系統(tǒng)控制模式可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制 兩種類型。開環(huán)控制就是把根據(jù)試驗確定的發(fā)動機各

5、種運行工況所對應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù) 事先存入計算機中，發(fā)動機在實際運行過程中，主要根據(jù)各個傳感器的輸入信號，判斷發(fā)動機所處的運行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號。閉環(huán)控制閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，其特點是加入了反饋傳感器，輸出 反饋信號，反饋給控制器，以隨時修正控制信號。閉環(huán)控制系統(tǒng)在排氣管上加裝了氧傳感器，可根據(jù)排氣管中氧含量的變 化，測出發(fā)動機燃燒室內(nèi)混合氣的空燃比值，并把它輸入計算機中再與設(shè)定 的目標(biāo)空燃比值進行比較，將偏差信號經(jīng)功率放大器放大后再驅(qū)動電磁噴油 器噴油，使空燃比保持在設(shè)定的目標(biāo)值附近。因此，閉環(huán)控制可達到較高的 空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的

6、性能變化對空燃比的 影響，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。采用閉環(huán)控制的燃油噴射系統(tǒng)后，可保證發(fā)動機在理論空燃比（14.7）附近 很窄的范圍內(nèi)運行，使三元催化轉(zhuǎn)換裝置對排氣的凈化處理達到最佳效果。但是，由于發(fā)動機某些特殊運行工況（如啟動、暖機、加速、怠速、滿負 荷等）需要控制系統(tǒng)提供較濃的混合氣來保證發(fā)動機的各種性能，所以在現(xiàn)代 汽車發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，通常采用開環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合的控制方式。2）按噴油實現(xiàn)的方式分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按噴油實現(xiàn)的方式進行分類，可分為機械式、 機電混合式和電子控制式三種燃油噴射系統(tǒng)。機械式燃油噴射系統(tǒng)（K系統(tǒng)）如圖1-1機電混合式燃油噴射系統(tǒng)（KE系統(tǒng)）如圖1-

7、2由于前兩種系統(tǒng)在現(xiàn)在汽車中不在使用，故不做介紹。電子控制式燃油噴射系統(tǒng)如圖1-3燃油的計量通過電控單元和電磁噴油器來實現(xiàn)。該系統(tǒng)采用了全電子控制方式，即電子控制單元通過各種傳感器來檢測 發(fā)動機運行參數(shù)（包括發(fā)動機的進氣量、轉(zhuǎn)速、負荷、溫度、排氣中的氧含量 等）的變化，再由ECU根據(jù)輸入信號和數(shù)學(xué)模型來確定所需的燃油噴射量，并 通過控制噴油器的開啟時間來控制噴入氣缸內(nèi)的每循環(huán)噴油量，進而達到對 氣缸內(nèi)可燃混合氣的空燃比進行精確配制的目的。電子控制式燃油噴射系統(tǒng)在發(fā)動機各種工況下均能精確計量所需的燃油噴射量，且穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)發(fā)動機的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制。因此，它在汽 油噴射系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。圖1

8、-1 K型機械式汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1燃油箱；2電動燃油泵；3蓄能器；4一燃油濾清器；5一混合氣調(diào)節(jié)器;5a一燃油分配器；5b空氣流量傳感板；5c壓力調(diào)節(jié)閥；6暖機調(diào)節(jié)器；7節(jié)氣門；8怠速調(diào)節(jié)螺釘；9冷啟動閥；10總進氣管；11噴油器；12溫度時間開關(guān)；13輔助空氣閥。圖1-2 KE型機械式汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1燃油箱；2電動燃油泵；3蓄壓器；4一燃油濾清器；5一電-液壓力調(diào)節(jié)器；6燃油量分配器；7燃油壓力調(diào)節(jié)器；8一電位計；9空氣流量計；10節(jié)氣門開關(guān)；11冷啟動閥；12溫度時間開關(guān)；13一噴油器；14水溫傳感器；15一控制器（微機）；16補充空氣滑閥。*1&、八 f1燃油箱；一電動燃油

9、泵；3一燃油濾清器；4燃油壓力調(diào)節(jié)器；5一噴油U器；6冷啟動閥；7電子控制器；8一空氣流量計；9溫度時間開關(guān)；10一冷卻液溫度傳感器;11發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號；12節(jié)氣門開關(guān)；13補充空氣滑閥；14怠速調(diào)節(jié)螺釘；15一混合氣調(diào)節(jié)螺釘；16一氧傳感器。3）按噴油器數(shù)目分類在發(fā)動機燃油噴射控制系統(tǒng)中，按噴油器數(shù)目進行分類，又可分為單點 噴射（Single-Point Injection，SPI）和多點噴射（Multi-Point Injection，MPI）兩種形 式。單點噴射與多點噴射的區(qū)別如圖1-4所示。(a)(b)圖1-4單點噴射(a)與多點噴射(b)單點噴射(SPI)單點噴射在現(xiàn)在汽車中以很少使

10、用，故不做介紹。多點噴射(MPI)多點噴射系統(tǒng)是在每缸進氣口處裝有一只噴油器，由電控單元(ECU)控制 順序地進行分缸單獨噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進氣門前方， 再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。多點噴射又稱為多氣門口噴射(MPI)或順 序燃油噴射(SFI)，或單獨燃油噴射(IFI)。顯然，多點燃油噴射避免了進氣重疊，使得燃油分配均勻性較好，從而 提高了發(fā)動機的綜合性能。同時，由于它的控制更為精確，使發(fā)動機無論處于何種狀態(tài)，其過渡過 程的響應(yīng)及燃油經(jīng)濟性都是最佳的。但是，多點噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高， 故障源也較多。從發(fā)展趨勢看，由于電子技術(shù)日益成熟，法規(guī)的日益嚴格， 多點噴射系統(tǒng)由于

11、其性能卓越而將占主導(dǎo)地位。目前，多點噴射系統(tǒng)不僅為高級轎車和賽車所采用，而且一些普通車輛 也開始采用。由于多點噴射系統(tǒng)是直接向進氣門前方噴射，因此，多點噴射屬于在氣 流的后段將燃油噴入氣流，屬于后段噴射。按噴油器的噴射方式分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按噴油器的噴射方式可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種形式連續(xù)噴射噴油器穩(wěn)定連續(xù)地噴油，其流量正比于進入氣缸的空氣量，故又稱為穩(wěn) 定噴射。在連續(xù)噴射系統(tǒng)中，汽油被連續(xù)不斷地噴入進氣歧管內(nèi)，并在進氣管內(nèi) 蒸發(fā)后形成可燃混合氣，再被吸入氣缸內(nèi)。由于連續(xù)噴射系統(tǒng)不必考慮發(fā)動 機的工作時序，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單。德國博世公司的K系統(tǒng)和KE系 統(tǒng)均采用了連續(xù)噴射方

12、式。間歇噴射又稱為脈沖噴射或同步噴射。其特點是噴油頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步，且 噴油量只取決于噴油器的開啟時間(噴油脈沖寬度)。因此，ECU可根據(jù)各種 傳感器所獲得的發(fā)動機運行參數(shù)動態(tài)變化的情況，精確計量發(fā)動機所需噴油 量，再通過控制噴油脈沖寬度來控制發(fā)動機各種工況下的可燃混合氣的空燃 比。由于間歇噴射方式的控制精度較高，故被現(xiàn)代發(fā)動機集中控制系統(tǒng)廣泛 采用。如圖1-5所示，間歇噴射又可細分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種 形式。(c)分組噴(a)同時噴射(b)順序噴射射圖1-5間歇噴射三種形式同時噴射是指發(fā)動機在運行期間，各缸噴油器同時開啟、同時關(guān)閉。分組噴射是將噴油器按發(fā)動機每工作循環(huán)分成若

13、干組交替進行噴射。順序噴射則是指噴油器按發(fā)動機各缸的工作順序依次進行噴射。順序噴射是缸內(nèi)噴射和進氣管噴射都可采用的噴射方式。相比而言，由 于順序噴射方式可在最佳噴油情況下，定時向各缸噴射所需的噴油量，故有 利于改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。但要求系統(tǒng)能對待噴油的氣缸進行識別，同 時要求噴油器驅(qū)動回路與氣缸的數(shù)目相同，其電路較復(fù)雜，多在高檔轎車發(fā) 動機控制系統(tǒng)中采用。5）按噴油器的噴射部位分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按噴油器的噴射部位進行分類，又可分為缸 內(nèi)噴射和缸外噴射兩種形式。缸內(nèi)噴射它是將噴油器安裝于缸蓋上直接向缸內(nèi)噴油，因此需要較高的噴油壓力（3 到12MPa）。由于噴油壓力較高，故對供油系統(tǒng)

14、的要求較高，成本也相應(yīng)較高。 同時由于要求噴出的汽油能分布到整個燃燒室，故缸內(nèi)噴油器的布置及氣流 組織方向比較復(fù)雜，同時發(fā)動機設(shè)計時需保留噴油器的安裝位置，使發(fā)動機 的結(jié)構(gòu)設(shè)計受到限制，在過去的機械式汽油噴射系統(tǒng)中，尚有這一類型的例 子，但現(xiàn)在已經(jīng)不使用了。缸外噴射它是指在進氣歧管內(nèi)噴射或進氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝 于進氣歧管內(nèi)或進氣門附近，故汽油在進氣過程中被噴射后與空氣混合形成 可燃混合氣再進入氣缸內(nèi)。理論上，噴射時刻設(shè)計在各缸排氣行程上止點前 70左右為佳。噴射方式可以是連續(xù)噴射或間歇噴射。相比而言，由于缸外噴射方式汽油的噴油壓力（0.1到0.5MPa）不高，且結(jié) 構(gòu)簡單，成

15、本較低，故目前應(yīng)用較為廣泛。6）按空氣量的檢測方式分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，根據(jù)空氣進氣量的檢測方式，可分為直接檢 測方式和間接檢測方式兩種。直接檢測方式稱為質(zhì)量-流量方式（如K型、KE型、L型、LH型等），間 接檢測方式又可分為速度-密度方式（如D型）和節(jié)氣門-速度方式。由于空氣在進氣管內(nèi)的壓力波動，故該方法的測量精度稍差。L型EFI系統(tǒng)是用空氣流量計直接測量發(fā)動機吸入的空氣量，其測量的準(zhǔn) 確程度高于D型，故可更精確地控制空燃比。常用的空氣流量計有以下幾種：（1）葉片式空氣流量計（測量體積流量）圖1-3或稱為翼板式空氣流量計;（2）卡門旋渦式空氣流量計（測量體積流量）；（3）熱線式空氣流量

16、計（測量質(zhì)量流量）；（4）熱膜式空氣流量計（測量質(zhì)量流量）。熱線式電控汽油機燃油噴射系統(tǒng)可以直接測量進入氣缸內(nèi)空氣的質(zhì)量， 將該空氣的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號，輸送給ECU，由ECU根據(jù)空氣的質(zhì)量計算出 與之相適應(yīng)的噴油量，以控制最佳空燃比。D、L型系統(tǒng)均采用多點間歇脈沖噴射方式，配用這兩種系統(tǒng)的發(fā)動機可 獲得良好的綜合性能，目前，在汽油發(fā)動機上得到廣泛應(yīng)用。5電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理框圖，如圖2-4所示。圖2-4電控汽油噴射系統(tǒng)原理框圖1發(fā)動機工作參數(shù)；2傳感器；3 一電控單元；4-噴油器噴油器噴射到進氣歧管中的汽油量，由噴油器噴孔的橫斷面面積，汽油 的噴射壓力和噴油持續(xù)時

17、間來決定。為了便于控制，在實際的噴油控制系統(tǒng) 中，噴孔的橫斷面面積和噴油壓力都是恒定的，汽油的噴射量只取決于噴油 持續(xù)時間。噴油器的噴孔由電磁閥來開閉，電磁閥的開啟時刻（噴油開始時刻） 和開啟延續(xù)時間（噴油持續(xù)時間）的長短，由發(fā)動機的各種參數(shù)確定。傳感器將發(fā)動機各種非電量的工況參數(shù)（如轉(zhuǎn)速、負荷、發(fā)動機冷卻水及 進氣溫度、空氣流量、曲軸轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度等）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺堰@些信 號以信息形式送入電控單元（ECU），再經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)化為長短不一的電脈沖信 號傳到噴油器，控制噴油器打開時刻及延續(xù)時間長短，使之準(zhǔn)確地工作。EFI系統(tǒng)的工作過程即是對噴油時間的控制過程。裝用EFI系統(tǒng)的發(fā)動機 具有良好

18、的動力性、經(jīng)濟性，排放污染大為降低，這都緣于空燃比的精確控 制。而這種空燃比的控制是通過對汽油噴射時間的控制實現(xiàn)的。ECU通過絕 對壓力傳感器（D型EFI）或空氣流量計（L型EFI）的信號計量空氣質(zhì)量，并根據(jù) 計算出的空氣質(zhì)量與目標(biāo)空燃比比較即可確定每次燃燒所必需的燃料質(zhì)量。目標(biāo)空燃比即實際充入氣缸的空氣質(zhì)量與燃燒所需要的燃料量的比值。 根據(jù)空氣質(zhì)量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算出的噴油時間稱為基本噴油持續(xù)時間。目標(biāo) 空燃比是在考慮了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、響應(yīng)性、排氣凈化等之后決定 的，它所要求的噴油時間與基本噴油時間有差異，各種傳感器檢測冷卻水溫 度、進氣溫度、節(jié)氣門開度等與發(fā)動機工況有關(guān)的參數(shù)后，對基

19、本噴油持續(xù) 時間進行修正，確定最佳噴油持續(xù)時間，使實際噴油持續(xù)時間接近由目標(biāo)空 燃比確定的噴油持續(xù)時間。大眾轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的故障診斷與檢修實例一：故障現(xiàn)象：一桑塔納轎車發(fā)生在行駛時常常能聽到消聲器放炮的聲音，尤其是在加 速時更明顯。故障診斷分析過程：消聲器放炮主要是混合氣過濃或個別缸斷火所造成。其原因有：點火過 遲；點火提前角過大；廢氣再循環(huán)系統(tǒng)工作不正常(EGR閥打開太早等)。故障排除：讀取故障碼，根據(jù)故障碼表找出故障原因，并予以排除。(2 )檢查點火正時及控制系統(tǒng)是否正常。檢查冷起動噴油器和冷起動正時開關(guān)是否正常。檢查燃油壓力是否過高，若不正常，再注意檢查油壓調(diào)節(jié)器。檢查噴油器的泄漏

20、是否超過標(biāo)準(zhǔn)。檢查火花塞間隙是否正常。必要時檢查氣缸壓力和氣門間隙。用電壓表和電阻表檢查電控電路，主要檢查噴油信號是否正常。案例2故障現(xiàn)象：一輛奧迪A6L 2.0T行駛里程為4.5萬km時發(fā)動機怠速抖動，伴隨輕微喘氣 故障診斷分析過程：首先用電腦檢測發(fā)動機系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)沒有任何故障，分析是否有漏氣的地方 更換了廢棄壓力限制閥，故障沒有解決，然后懷疑是不是噴油嘴輕微堵塞， 清洗了噴油嘴，故障仍然沒有解決，然后分析是否有外部負荷不穩(wěn)定的設(shè)備， 首先考慮發(fā)電機，斷掉發(fā)電機的電源線后故障不見了，可以確定是發(fā)電機帶 來的負荷不穩(wěn)定，后經(jīng)客戶反應(yīng)此車一直處于潰電狀態(tài)，后檢查電瓶負極的 螺母沒有了，導(dǎo)致發(fā)電機負荷

21、不穩(wěn)定怠速抖動。緊固螺母沖一晚上電后故障排除。故障排除：緊固電瓶負極螺母，充滿電后故障排除。實例3故障現(xiàn)象：一輛捷達王轎車，在天冷時無法起動故障診斷分析過程：首先進行基本檢查。檢測發(fā)動機的燃油壓力和氣缸壓力在正常范圍內(nèi)； 檢查噴油嘴，均能按順序正常工作；檢查配氣相位、點火時以及火花塞的跳 火情況，也都沒有發(fā)現(xiàn)問題。用故障診斷儀檢測發(fā)動機ECU，無故障碼輸出。 通過一系列檢查，發(fā)動機有油、有火，就是不能起動，到底是什么原因呢？ 過讀取該車靜態(tài)發(fā)動機數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機ECU輸出的冷卻液溫度為105r， 而此時發(fā)動機的實際溫度只有1C，很明顯，發(fā)動機ECU所收到的水溫信號 是錯誤的，說明水溫傳感器出現(xiàn)

22、了問題。仔細詢問車主才知道，他前一天曾 在發(fā)動機很熱的情況下沖洗過發(fā)動機，這恰恰是引起此故障的關(guān)鍵。為了進 一步確定自己的判斷，筆者又用萬用表測量了水溫傳感器。果然不出所料， 水溫傳感器既沒有斷路，也沒有短路，但由于車主的錯誤操作，使它輸出的 信號失真了故障排除：將已損壞的水溫傳感器更換后，故障排除案例4一輛朗逸1.6T汽車在外面維修廠換過空濾后，發(fā)動機冷車啟動困難，怠 速和低速正常，但沒有高速，沒有超速擋。故障診斷分析過程：換空氣濾清器前汽車行駛正常，換完后空氣濾清器的濾芯后沒有高速和 超速擋，這時應(yīng)檢查新?lián)Q的濾芯網(wǎng)是否過密，過密會造成發(fā)動機進氣不暢， 充氣系數(shù)不足，而導(dǎo)致上述故障，空氣濾芯過臟也會造成相同故障，師傅在 進氣系統(tǒng)上連接真空表，迅速將加速踏板完全踩到底，在節(jié)氣門全開的瞬間 真空度應(yīng)小于10kpa,如果節(jié)氣門全開的瞬間進氣系統(tǒng)的真空度高于15kpa, 說明進氣受阻。故障排除：更換正品的空氣濾芯即可排除故障，必須使用正品濾芯，副