柴油發動機進氣壓力監測系統研究

龐成立

摘? 要：柴油發動機進氣過程中，其進氣壓力的大小直接關系著進氣量，影響內燃機內燃燒是否充分，確保進氣壓力保持在合理范圍內，才能使有害氣體進一步降低，從而增大發動機的功率，使發動機排放更干凈。該文就柴油發動機進氣壓力的監測和工作原理進行探究，并對常見進氣壓力監測中出現的故障進行分析，提出一些相關建議和解決辦法。

關鍵詞：柴油發動機? 進氣壓力? 傳感器? 監測

中圖分類號：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）01（c）-0065-03

Abstract： In the intake process of a diesel engine， the intake pressure is directly related to the intake air volume and affects whether the combustion in the internal combustion engine is sufficient. Ensure the inlet pressure to keep in the reasonable scope to reduce less harmful gases so as to increase the power of engine and make the engine emissions cleaner. This article explores the monitoring and working principle of the intake pressure of diesel engines， analyzes the failures in common intake pressure monitoring， and puts forward some relevant suggestions and solutions.

Key Words： Diesel engine; Inlet pressure; The sensor; Monitoring

發動機進氣壓力直接關系著進氣量的大小，為發動機的正常工作提高保證，所以，需要重視發動機進氣壓力系統的監測，并且能夠對常見的壓力系統故障進行分析解決，這對汽車整體性能都要很重要的作用。

1? 柴油發動機進氣壓力監測系統概述

柴油發動機進氣系統簡單來說，就是為發動機輸送潔凈干燥的空氣，避免空氣中的雜質進入發動機內部，進氣過程中要求盡可能地進氣均勻。整個進氣系統包含多種零件，其中空氣濾清器和進氣歧管起主要作用。

1.1 空氣濾清器的作用

我們知道，燃油的燃燒離不開大量空氣的支持，而大量的空氣進入氣缸的過程中含有大量的灰塵和雜質，如果不進行過濾，會對氣缸造成嚴重的磨損，影響發動機的使用壽命。除此之外，空氣濾清器也可以有效降低進氣過程中產生的噪音。

1.2 進氣歧管的作用

柴油發動機中，經過空氣濾清器后空氣變得純凈了，進氣歧管的作用就是把經這些純凈的空氣進行分配，保證進氣充足穩定。進氣歧管連接著于節氣門和引擎進氣門，需要保證進入各個氣缸的空氣或者燃油混合氣氣體量相等。一般來說，進氣歧管的內部管道壁都很光滑，這樣就可以降低進氣阻力，以此保證進氣順暢。

1.3 發動機進氣壓力的監測

柴油發動機進氣壓力的監測，主要是進氣壓力傳感器對進氣量的檢測，進氣壓力傳感器并不能直接檢測出進氣量，而是傳感器電阻隨著車子引擎轉速的不同發生改變，這種變化會轉換成電壓信號，傳送給ECU，從而來控制噴油量。

2? 柴油發動機進氣壓力監測系統工作原理介紹

在現在汽車電控柴油發動機上，根據發動機不同工作情況的需要，利用進氣量的節流控制來實現對進氣量的大小和進氣管壓力的調節，柴油機發動機控制進氣節流的方法就是在進氣道中安裝一個節氣門，進氣壓力傳感器就是檢測進氣歧管的壓力，這個壓力指的是絕對壓力。

進氣壓力傳感器因市場需求不同而有很多種形式，但是工作原理基本相似，柴油發動機中，在增壓器后的進氣管上設置了進氣壓力傳感器，這樣做的目的是用來對進氣量的精準測量。不同的發動機內部結構不太一樣，但是進氣壓力傳感器的功能不受影響，即對進氣壓力的檢測不受影響，檢測數值結合ECU進行流量計算，測算出噴油油量，實現對噴油油量進行控制。

進氣壓力的測量原理是，傳感器上面有一個硅膜片，這個硅膜片上集成一個惠斯通電橋，硅膜片在歧管內絕對壓力下可以實現變形，從而引起電阻阻值的變化，硅膜片的變形程度隨著歧管內絕對壓力的變化而變化，而這種變化又直接導致了電阻阻值的變化，所以這樣就把硅膜片這種發生變化的機械能轉變成了電能，這種電能信號再由集成電路經過放大處理后傳送給ECU。

3? 柴油發動機進氣壓力監測系統常見故障及改進措施

3.1 柴油發動機進氣壓力傳感器常見故障

進氣壓力傳感器發生故障后，進氣量會出現錯誤，ECU得不到正確的進氣量就不能對噴油量進行合理控制，而不合理的噴油量會直接造成混合氣濃度發生改變，造成發動機運轉失常。進氣壓力傳感器發生故障后會有以下幾種現象。

（1）發動機啟動困難，發動機需要多次啟動，很難保證一次性啟動成功。

（2）發動機性能失常，即發動機的動力性、燃油經濟性、主要指標（油耗、扭矩等）失常，參數發生錯誤或者偏差，不能提供正常的工況信息。

（3）怠速不穩，指汽車在怠速中，轉速忽高忽低，這是由于氣缸功率因為氣體的震動作用發生變化，導致各個活塞在進行工作的時候，造成受力不平衡，從而發動機產生劇烈顫動。

（4）油耗增大，車上顯示的平均油耗高于正常值，或者一定公里內耗油量明顯增多，這需要車主開車過程中對油耗進行關注。

（5）加速無力，汽車加速過程中有挫敗感，多伴隨發動機加速時出現晃動，甚至“放炮”“冒黑煙”的現象。

當出現這些情況的時候，考慮是進氣壓力傳感器發生故障。需要啟動發動機然后將傳感器插頭拔下來，仔細查看發動機是否有變化，或者直接測量信號線的電壓是否有變化。發動機進氣壓力信號一旦消失將是非常棘手的問題，影響很大，因為進氣壓力信號沒有辦法通過節氣門開度、曲軸位置、傳感器等其他信號進行精確反推，造成汽車無法正常運行一系列問題。

3.2 常見故障分析及措施

3.2.1 發動機啟動困難

如果是熱機狀態下啟動困難，但是將踏板迅速踩到底后就可以正常啟動使用，說明是因為混合氣體濃度過大，需要排空進氣管內的混合氣體，此時，直接拆掉空氣濾清器的濾芯再重新安裝即可，這樣進氣阻力就會變小，進氣阻力變小后混合氣體的濃度就會下降，發動機就可以正常啟動;每天啟動車子時，如果發動機難以啟動，腳踩踏板感覺很沉重但是輕輕踩動又可以啟動，這很有可能是節氣門內部發生了積灰，遇到這種情況對節氣門進行拆卸清洗然后重新安裝，發動機即可恢復正常。

3.2.2 發動機性能失常

發動機性能的失常因為沒有了進氣壓力信號，發動機無法提供正常的振幅，燃氣ECU也就沒有辦法讀出不同情況下所需的準確進氣量，進而無法根據發動機的實際進氣量對噴氣量進行調整，發動機將會以錯誤的模式進行工作。這時候需要考慮可能是傳感器自身的問題導致。具體可以拔掉插頭量一下電壓是否偏高，傳感器一般都是5V電，如果偏高就要檢查電路板和與之相連的線路問題。

3.2.3 汽車怠速不穩

一方面可能是進氣歧管的空氣成分發生了變化，可能進入了汽油的蒸汽或者因燃燒產生的廢氣等，這些混合氣體進入氣歧管后，直接改變混合氣體的正常密度，使之密度變大或者變小，這就會引起內燃機燃燒不正常;另一方面是發動機內各種閥發生漏氣現象。發生漏氣有很多種可能，例如進氣管出現問題、膠管或者進氣歧管襯墊出現破損、廢氣再循環閥沒有關閉好等一系列原因。

3.2.4 汽車油耗增大

當進氣壓力傳感器出現故障的時候勢必造成汽車油耗的增加，這就需要對傳感器進行檢測維修，一般說來進氣壓力傳感器一般分為以下幾個問題：傳感器的內部線路出現斷路或短路、傳感器輸出信號出現錯誤、傳感器輸出信號的電壓數值不在正常范圍內，如果進氣壓力傳感器徹底壞掉需要及時更換好新的，以免影響發動機正常工作。

3.2.5 汽車加速無力

進氣壓力傳感器發生任何故障都有可能發生汽車加速無力的現象。

3.3 進氣壓力傳感器發生故障的檢測及注意事項

3.3.1 基本檢查

由于進氣壓力傳感器的特殊性，其基本檢查主要是對每一個管體管道的檢查，一是查看各個接口的連接是否正常，有沒有發生松動的現象;二是管體有沒有漏氣、堵塞或者破損等異常現象的發生，如果發生異常，會導致進氣歧管內的真空壓力作用于傳感器上發生偏差，式傳感器不能正常工作，從而使ECU接收到錯誤的信號，所以，基本檢查雖然并沒有什么難度，但是非常有必要。此外，還需要對傳感器線路連接進行仔細查看，保證進氣歧管壓力傳感器的線路連接正常，如果連接正常，拔下插接器，檢查各個端口是否有因生銹腐蝕而導致接觸不良現象的發生，一旦發現這種現象，需要將端口清潔干凈再重新連接。

3.3.2 檢測進氣壓力傳感器電源電壓是否正常

具體做法是：（1）拔掉傳感器線束插頭;（2）打開點火開關，這時候注意發動機應該保持靜止狀態;（3）利用萬用表的一根表筆接電源端子，同時另一根表筆接接地端子，電壓正常范圍值應該在4.5～5.5 V之間，如果電壓值大于或小于這個數值范圍，則說明進氣壓力傳感器電源電壓發生故障，需要進一步檢測進氣歧管壓力傳感器和電控單元之間有沒有發生斷路，如果有，需要對此進行維修或者更換相關線路線束。

3.3.3 檢測進氣壓力傳感器輸出電壓是否正常

具體做法是：（1）將傳感器和進氣歧管間的軟管拆下來;（2）打開點火開關，同時發動機保持靜止狀態;（3）利用萬用表測量此時電傳感器的輸出電壓;（4）接著對傳感器內部逐漸施加真空，以便于測量傳感器的輸出電壓在不同真空密度下的變化。正常情況下，真空增大，傳感器的輸出電壓減小。測量結束后，對比將感器輸出電壓下降值與標準值是否相符，如果不相符，則證明進氣壓力傳感器出現故障，需要及時更換傳感器。

值得注意的是，在對傳感器輸出電壓檢測的實際操作中，不能只注意傳感器輸出電壓的最高或者最低值是否符合標準，也應該重視電壓值是呈線性變化的這一重要特性，如此造成排除故障時既費時又費力，所以，細節方面不容忽視。

3.3.4 進氣壓力傳感器的更換

如果經過一系列的檢測，確定進氣壓力傳感器出現了故障，需要對其進行更換。首先需要將壞掉的進氣壓力傳感器拆掉，具體流程為：先斷開接地端，然后斷開傳感器上連接器上的連線，將傳感器上的固定螺絲擰下來，取下廢棄的進氣壓力傳感器。安裝的步驟為：首先對各個軟管的接頭處進行清潔，保證干凈整潔，然后將新的進氣壓力傳感器裝到進氣歧管和節氣門進氣管之間，并用螺絲進行固定，然后連接進氣壓力傳感器的連接器，最后對蓄電池的接地端進行連接。需要注意的是，在安裝進氣壓力傳感器的過程中不能用錘子、斧子等敲擊強度太大的工具，以免對傳感器或者發動機內部零件造成損傷，另外，需要注意謹防酸堿性液體的侵入，保持傳感器以及相連的軟管的干燥。

3.3.5 進氣壓力傳感器注意事項

進氣壓力傳感器在使用過程中，需要注意防止顆粒物進入管內，避免與腐蝕性或者溫度過高的液體固體等的接觸。冬季室外溫度過低時，需要采取防凍措施，一旦引壓口內的液體發生冰凍體積會增大，會造成傳感器的損壞，接線的時候，需要用防水接頭擰緊螺帽，防止雨水的侵入。做好有效措施才能延長進氣壓力傳感器的壽命，為發動機的正常運轉提供保障。

4? 結語

現在的機械很多的動力系統都靠發動機，所以我們應隨時觀察其故障現象，確保進氣壓力傳感器的正常工作。發動機進氣壓力傳感器對空氣進氣量有著重要的作用，而進氣量直接影響著噴油量的多少，所以發動機空氣進氣壓力監測系統對整個發動機的正常工作起著舉足輕重的作用。作為汽車的核心，發動機的正常與否直接影響汽車的正常運行，對發動機進氣壓力系統有深入的了解可以幫助車主在日常開車過程中遇到故障時能夠針對性地進行檢測，從而有效解決常見故障，做好日常保養維修工作，延長發動機的壽命。

參考文獻

[1] 董大偉.汽油發動機進氣壓力傳感器故障診斷與分析[J].南方農機，2018，49（18）：74.

[2] 戴曉明.標志307進氣壓力傳感器故障[J].汽車與駕駛維修：維修版，2018（4）：46.

[3] 蔡俊敏.進氣壓力傳感器模態分析與優化[J].汽車維修技師，2017（6）：129.

[4] 李少華.柴油機雙濾芯空濾器及其智能系統的研究[D].山東大學，2019.

[5] 王靜靜.柴油發動機油耗實時監測系統的研究[D].山東交通學院，2019.

[6] 周鵬程.柴油機VGT相繼增壓系統技術研究[D].哈爾濱工程大學，2018.