數據流在電控發動機故障診斷中的應用分析

【摘要】以上汽通用五菱公司生產的五菱之光小客車裝配的465Q-1AE6發動機西門子電控系統為例，對數據流在電控發動機故障診斷中的應用進行分析。

【關鍵詞】數據流 電控發動機 應用分析

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）09C-0189-02

目前大多數汽車維修人員仍然依賴于查閱故障代碼來解決問題，但有的故障是沒有故障碼的，這時有的維修人員無從下手，導致維修效率不高，重復性勞動增加。其實，在發動機發生故障時，其數據流也會發生變動，我們可以根據這些變動的數據來分析、判斷出發動機的故障。能夠讀懂這些數據流，并對發動機的故障進行分析，是現代汽車維修人員應具備的基本素質，會給實際工作帶來很多幫助。電控發動機數據流是指發動機電子控制單元（ECU）與傳感器和執行器之間相互交流的數據參數。它是利用發動機故障診斷儀通過發動機的診斷接口可讀取的且隨時間和工況的變化而變化的數據，它通常反映出電控系統中各部件的工作電壓、壓力、溫度、時間、速度、ECU的調整量等。不同的發動機的數據流參數值會有一定的區別，本文針對上汽通用五菱公司生產的五菱之光小客車裝配的465Q-1AE6發動，機（排量為1.05L，功率為38KW）西門子電控系統的重要數據流進行分析。

一、發動機起動轉速

發動機起動轉速是一個很容易被人忽略的參數，此參數是發動機起動時由起動機帶動發動機運轉的轉速，其單位為r／min，是發動機ECU控制起動噴油量的重要依據。它的讀取是在發動機靜止狀態下，打開點火開關，將診斷儀與發動機E—CU建立通訊，選擇數據流，在起動機轉動時獲取其轉速。該轉速正常為320-390r／min，轉速高，說明發動機的阻力小，發動機只有在壓縮時有泄漏才會發生阻力變小的情況。當轉速到達360r／min以上時，表明發動機機械壓縮力過低，其可能原因為：氣缸墊密封不嚴、氣門密封不嚴，活塞環竄氣嚴重，正時跳齒等故障。轉速低，說明發動機的阻力大或起動機力矩不足，如果轉速低于250min，表明發動機起動轉速過低，可能的原因有：起動機故障或起動電源線路故障、蓄電池存電量不足或發動機曲軸、凸輪軸某處配合過緊等。

二、怠速空氣控制（步進電機）

該參數表示發動機ECU為保證發動機怠速目標轉數為850±50r／min，對其步進電機開度大小進行的控制，其范圍為0—132，數值越小其步進電機的開度就越小，進氣量就越少，數值越大其步進電機的開度就越大，進氣量就越多。并且發動機ECU也會在接收轉速信號、節氣門位置信號后，對步進電機進行控制，當發動機轉速高于怠速轉速，且節氣門電壓增加時，為了防止在關閉節氣門的瞬間發動機熄火和瞬時混合氣過濃，ECU將控制步進電機開度也增大，使節氣門關閉時有較多的空氣進入到進氣歧管。正常狀態下，其怠速數值為45—55之間，如數值過小表明進氣歧管可能有漏氣、節氣門關閉不嚴等故障，如數值過大表明可能是步進電機閥口處臟、堵，也可能是點火系統及發動機機械故障，因為上述故障導致發動機輸出功率下降，而使發動機轉速下降，為了確保850±50r／min的目標轉速，必須多進氣多噴油，所以此時步進電機開度增大。

三、怠速調整總值

該參數是準確地反映了發動機ECU為了達到目標轉速而作出的調整量，其單位為％，范圍-11.95～30％，它的目標理想值為0％，正常范圍為±3％，其數值越小，步進電機開度就越小，進氣量就越少；數值越大，步進電機的開度就越大，進氣量就越多。與步進電機的開度相比較，它更能準確地判斷發動機的工作狀況。當出現一個較大的負數值時，表明發動機進氣歧管有漏氣，當漏氣量很大時，此數值顯示為-11.95％，此時的步進電機開度完全關閉，但發動機怠速過高；當出現較大的正數值時，可能故障原因為步進電機控制閥臟堵，也可能是發動點火系統故障或機械系統故障，此時再參照閉環控制、燃油修正和進氣壓力信號就能快速診斷出故障源。其原因如下：發動機怠速運轉正常是發動機正常工作的基礎。當發動機點火系統和機械出現故障時，其功率下降，怠速轉速下降，發動機ECU為保證目標怠速轉速，唯一的途徑是增大進氣量，增大噴油脈沖寬度。單純進氣故障時，其噴油脈沖寬度不需要增大，燃油修正值不增大，只需使進氣量增大就能實現了，此時就是閉環控制，燃油修正數值正常；當出現點火系統、機械故障時，其發動機為了保證目標轉速必須多進氣、多供油，此時怠速調整總值增大，閉環控制燃油修正數值也增大。

四、噴油脈沖寬度

噴油脈沖寬度是發動機ECU控制噴油器每次噴油時間的長度，該參數所顯示的噴油脈沖寬度數值單位為ms。該參數顯示的數值大，表示噴油器每次打開噴油的時間就長，供給的燃油就多，該參數顯示的數值小，表示噴油器每次打開的時間就短，供給的燃油相應的就少。在冷態下發動機起動時的起動脈寬為16—22ms；暖機怠速時正常值為3.0—3.8ms，并且隨發動機轉速與負荷的變化而變化。它是判斷燃油供給系統故障的一個重要參數。當噴油脈沖寬度過大時，表明故障可能為燃油系統壓力過低，噴油器堵塞，主控繼電器接觸不良或燃油箱內形成真空、汽油濾清器堵塞；當噴油脈沖寬度過小時，表明故障可能是油壓調節器調壓過高，噴油器漏油，碳罐存有燃油且電磁閥密封不嚴；當噴油脈沖寬度在發動機定運轉時（一般設定在2500r／min左右）出現高低變化過大且頻繁時，故障可能是進氣門積碳嚴重。

五、節氣門開度

這個參數由節氣門位置傳感器提供，有兩種單位表示，一種單位為（°），數值范圍為0—90°；另一種單位為電壓v，其數值范圍為0～4.5V。該參數的數值表示了節氣門開度的大小，其電壓低表示節氣門開度小，其電壓高表示節氣門開度大。在進行數值分析時，應先檢查在節氣門全關時參數的數值大小，以電壓為單位，當節氣門全關時其電壓值應小于0.6V；以角度為單位，當節氣門全關時其參數值為0°。此外，還應檢查節氣門全開時的數值，以電壓為單位，當節氣門全開時其電壓值應大于4.5V；以角度為單位，當節氣門全開時其參數值應大于82°。發動機ECU接收到此信號電壓值并與采集的初始值來進行比較，判斷發動機是否處于怠速工況，從而指令怠速裝置即步進電機。該參數的數值越大，ECU控制步進電機的開度就越大，以防止在收油門時出現發動機瞬時混合氣過濃而熄火。當該信號電壓初始過高，即大于0.6V時，發動機會出現怠速過高；當最高電壓過低，即小于4V時，發動機就會出現高速運轉，加速遲緩。當初始電壓小于0.15V時，ECU就會認為有故障，從而點亮故障燈。

六、氧傳感器工作狀態

該參數表示排氣管內氧氣的濃度，反過來反映發動機的噴油量是否合適。由發動機排氣管上的氧傳感器所測得的廢氣中的氧含量與大氣中的氧含量進行比較而產生一個電壓信號。內外側的氧濃度差越大，產生的電壓也越大，表明混合氣越濃，說明噴油量過大。反之，內外側的氧濃度差越小，產生的電壓也越小，表明混合氣越稀，說明噴油量過少。ECU根據此信號對噴油量進行修正，但在發動機起動、急加速，大負荷時ECU不采納該信號作為修正。通常情況下，信號電壓范圍為0.1—0.9V之間，0.45V以上為濃信號，0.45V以下為稀薄信號，正常狀態下其信號電壓呈濃稀交替變化，變化每10秒不少于8次。若該參數變化緩慢或不變化或數值異常，則說明氧傳感器有故障。當氧傳感器無信號輸入時，ECU按0.45V電壓信號控制噴油量，此時會出現油耗上升，也可能會出現發動機動力下降。當氧傳感器因使用時間過長，一般為5萬公里，或者三元催化器堵塞，點火系統出現斷火都能導致氧傳感器過早損壞，或反應遲鈍，從而影響發動機動力和經濟性。

七、閉環控制、燃油修正

該參數是指發動機ECU在收集到氧傳感器信號電壓變化后，進行計算，以此來判斷燃油系統的工作狀況，從而作出調整量為多少。數值單位為％，理論標準認定值為0％，當該參數數值為“+”值時，表示發動機ECU增大噴油脈寬，說明燃油供給系統存在故障。可能原因為燃油系統壓力過低，噴油器堵塞，主控繼電器接觸不良、燃油濾清器堵塞等故障。當該參數為“一”值時，表示油壓調節器調節壓力過高，噴油器漏油。需要強調的是，在診斷發動機故障時，該參數的數值變化比噴油器的噴油脈沖寬度更準確地反映發動機的故障，因為它消除了噴油器和油壓調節器在制造時的加工誤差，也不像噴油器噴油脈寬那樣，有一個較大的范圍，而是準確是顯示出發動機ECU的調整狀態。其范圍在±4％內，發動機運行狀態不會受到影響。

總之，利用數據流來對電控發動機的故障進行分析，特別是對那些沒有故障碼的故障進行分析，可以起到事半功倍的效果，會給工作帶來很多幫助。