摘 要: 一部日產公爵轎車由于發動機點火系的光電傳感器有故障,造成偶爾發動機運轉不穩定,加速不良的現象。本文作者通過檢測找到故障點,更換了相關的零件后排除了故障,即使不更換新的光電傳感器軸承,也能使該轎車回復良好的加速性能。
關鍵詞: 日產公爵轎車 加速不良 發動機 運程不穩定 檢修
一、引言
汽車電子控制燃油噴射發動機是機電一體化高新技術的產物,尤其是發動機的控制系統,它設置有多個傳感器、執行器和電子控制元件。控制系統工作時,各種信號相互交叉滲透,控制進氣、噴油和點火。如果發生故障,癥狀的界限則模糊,而且只是局部發生故障而其他部分仍完好的可能性極高。而控制單元一般都是一個整體,為排除局部故障而去除整體更換軸承,經濟上不合算。
所以我們必須掌握電子控制燃油噴射發動機零部件有關功能作用,運用科學的分析方法和維修技巧,制定出切實可行又經濟的維修方案,通過簡單地更換小部分部件,去恢復它的整體功能,以達到排除此局部故障的目的。
二、故障現象
有一輛日產公爵轎車,發動機型號為VG20E,在正常加速時感覺有時加速不起,同時伴有發動機運轉不穩、排氣管有放炮的聲音、低速不明顯等現象。運行中的汽車偶爾加速不良、發動機運轉不穩定的現象會直接影響到汽車行駛的連續性和動力不足,同時舒適性降低。
三、故障檢測與分析
電子控制燃油噴射發動機工作時通過控制系統不斷地檢測各傳感器輸入的信號,按程序中設定的算法進行運算,計算出最佳噴油量、最佳初級電路導通時間,并轉變成控制信號,控制噴油器、點火線圈等執行機構工作,以控制噴油量和點火提前角,從而使發動機在各種工況下都能獲得最佳工作狀態。
從汽油發動機的工作原理可知,要使發動機能正常的工作,必須具備以下條件:
(a)供給的混合氣要符合工作狀況所需的空燃比(濃度)。
(b)工作時要有合適的氣缸壓縮壓力和燃油壓力。
(c)點火時要有足夠的電火花能量和合適點火提前角。
為診斷出以上車輛故障的原因,根據上述的分析進行如下的檢測:
(1)用萬用表測量,蓄電池電壓為12V,屬于正常。用聲音探聽器對著噴油器,起動時可聽到針閥“嗒、嗒”的動作聲,噴油器動作正常。
(2)拔下燃油泵保險絲,起動3次,釋放燃油壓力,拆下各缸火花塞,用氣缸壓力表測量冷車狀態下的氣缸壓力。依次檢測所得實際壓力值如下表所示。
從表1中看出,各氣缸壓力都較高,接近標準值,比極限值高得多,每缸壓力不均勻小于5%。表明該發動機氣缸密封良好。
(3)測量燃油壓力。把燃油壓力表用三通管連接在汽油濾清器至發動機輸油管中間,裝回燃油泵保險絲,打開點火開關,重復一次,看到壓力表讀數為300kPa,起動時燃油壓力不下降,與標準值300—350kPa相比是正常的。同時,對各缸噴油嘴拆下進行壓力檢驗,沒有發現滴油和霧化不良的現象。
(4)分析以上測試結果,發動機起動時噴油壓力、電火花能量、壓縮壓力等均正常,故障會出現在什么地方呢?通常如果機械出現故障,它的特征會一直存在的機率就較大,而電氣線路或電子元件出現故障會時有時沒,應該是電路方面的故障機會較大。
那么,電子元件出現故障對加速不良發動機運轉不穩定的因素主要有哪些呢?估計空氣流量計、光電式曲軸位置傳感器等都有可能。但從該車故障現象和已檢測的結果分析,起動后發動機工作正常,只有在加速時偶爾有問題。發動機故障燈又沒有亮起,以及參照ECU的故障——保險系統的設置條件,空氣流量計、光電式曲軸位置傳感器至少沒有存在硬性故障。
因此我決定先來檢查空氣流量計是否正常:
(1)拔開空氣流量傳感器的導線連接器,拆下空氣流量傳感器。先將蓄電池的電壓加于空氣流量傳感器的端子D和E之間,然后用電壓表測量端子B和D之間的電壓,其標準電壓互感器值為1.6±0.5V。
(2)在進行上述檢查后,給空氣流量傳感器的進氣口(冷)吹風,此時測量端子B和D之間的電壓,其標準電壓值為2—4V,電壓值都和標準值相符。
(3)裝好熱線式空氣流量傳感器及其導線連接器,拆下此空氣流量傳感器的金屬防護網,起動發動機。在發動機停轉后5s,從熱線式空氣流量傳感器進氣口處,可以看到熱功當量線自動加熱燒紅(約1000℃)約1s。經以上兩點檢查說明空氣流量傳感器是正常的。
接著檢查光電式曲軸位置傳感器,首先我用萬用表進行檢測過程如下:
(1)檢查連接線束
如圖1所示,檢查時,脫開曲軸位置傳感器的導線插接器,把點火開關置于“ON”,用萬用表的電壓檔測量線束側4號端子與搭鐵之間的電壓應為12V,線束側2號端子與搭鐵間的電壓應4.8—5.2V;用萬用表的電阻檔測量線束側1號端子搭鐵之間應0歐姆(導通)。
(2)檢查輸出信號電壓
用萬用表電壓檔接在傳感器側3號端子和1號端子上,在起動發動機時,電壓應為0.2—1.2V。在起動發動機后的怠速運轉期間,用萬用表電壓檔檢測2號端子和1號端子的電壓都為1.8—2.5V,表明光電式曲軸位置傳感器好象也是沒問題的,一時檢查陷入了困境。
由于發動機運轉不穩定有一定的間歇性,點火信號的輸入不穩的機會較大,因為電噴發動機它是先有點火信號輸入到ECU然后才發出指令驅動噴油嘴噴油的,于是為了找到具體的原因我利用發動機故障分析儀對兩臺車的光電式曲軸位置傳感器進行讀其波形,其波形如下:
起動發動機,讓發動機怠速運轉觀察示波器的波形(如圖2)
根據以上的波形來看有故障的分電器信號是時有斷續的,到底是什么原因導致故障現象產生的呢?我決定拆解來檢查。
四、故障點確認
為了更快地確認故障點,我拿了一個相同型號的光電式分電器安裝到車上著車試驗,故障現象消失了,說明問題是出在光電式曲軸位置傳感器。
經過與測得的數據對比分析和它工作原理可知道如果發光二極管的光線不能透過光孔的信號盤,光敏二極管就不能吸收到光線的照射,就不會產生電壓。當發光二極管光束被擋住時,光敏二極管電壓為0。在整個分電器部件里較易出問題的就是這信號發生器了,我決定分解光電式曲軸位置傳感器來查看問題所在。在分解中我檢查了分火蓋沒發現有裂縫,如有裂縫旁插孔有可能會漏電造成竄線導致錯缸點火的產生,由于不正常電火會使發動機產生爆震燃燒,發動機加速不良的現象也會產生。
接著在檢查拆下光孔的信號盤時發現有些像鐵銹的紅色粉末,當時就判別是這些粉末附在發光二極管和光敏二極管上,導致光敏二極管有時不能正常地接收到發光二極管發出的信號,使ECU短時間檢測不到曲軸位置和缸的信號,應該是產生故障的原因所在。
那么這些粉末是哪里進來的呢?帶著這個疑問我查看到了分火蓋中心電極處的碳捧沒怎么磨損的樣子,我用手輕輕轉動分電器的軸心,感覺到偶爾有點卡滯,用耳朵貼近聽到有些沙沙的聲音,難道是分電器的軸承壞了?經過拆卸和清洗轉動時聲音更大了,可以確認那些粉末就是從這飛濺上來的,是軸承滾珠的粉末。由于分電器軸的軸承潤滑油高溫老化,軸承缺油,導致軸承生銹和磨損,產生許多細小紅色銹粉。此類故障在使用六七年的日產轎車經常發生。經過此次維修提醒我們,對于光電位置傳感器,使用過長時,要定時地檢查、保養,當軸承有轉動不順或噪聲時,要及時更換。否則,嚴重時,必須更換分電器軸承,造成較大的經濟損失。
五、故障排除
通過故障點的確認,我買回了相同型號的軸承裝復分電器軸承,著車做加速試驗,故障現象消失了,故障成功排除。
六、結語
綜上所述,當汽車遇上加速困難和運轉不穩定時,只是由于光電式曲軸位置傳感器部分出現小問題,可以通過更換簡單的零件修復就能恢復使用性能。我們經過認真檢查,找到了問題的所在,制定出了在不更換整個傳感器的情況下也可以解決加速困難和運轉不穩的故障的方案。
由于有了此次維修經驗,在日后修理日產車系同類型光電式曲軸位置傳感器,出現以上類似的問題時,我們能很快地判斷出故障原因,大大地提高修理效率。
參考文獻:
[1]戴冠軍.日產轎車電控系統維修手冊.北京:機械工業出版社,2002.
[2]董輝.日本汽車發動機電控系統與電路.北京:理工大學出版社,1996.
[3]傅忠森.汽車電子控制裝置.北京:中國勞動出版社,1998.
[4]吳文琳李美生.汽車傳感器識別與檢修精華.北京:機械工業出版社,2005.