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汽车燃油压力检测及故障分析

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:燃油系统油压的检查如下。必要时检查油泵油量检查。还可观察急加速时燃油压力数据的变化,一般急加速时低压燃油压力、燃油泵流量、高压侧油轨压力都迅速增大,高压侧油轨压力将上升至17MPa以上。如果汽油缸内直接喷射系统的高压侧油轨压力过低,而低压侧燃油压力正常的话,就要检查汽油缸内直接喷射系统的高压燃油泵、燃油计量阀、高压压力传感器等。从图中就能清晰地看出大众EA8881.8L TFSI发动机与EA1132.0L TFSI发动机在高压燃油泵的压力调节方式区别。

汽车燃油压力检测及故障分析

在电控燃油喷射发动机中,油泵及其控制电路的故障将直接影响发动机能否着车及发动机的性能,因此对燃油泵及控制电路的检修是电喷发动机检修的重要内容之一。

燃油系统油压的检查如下。

1)将系统残余油压泄掉,将油压表接入管路中。

2)分别在下列条件(工况)下检查油压:

①静止油压。很多车型,打开点火开关但不发动车,ECU将控制油泵工作2~3s,此时可检查静止油压。

②起动工况油压。

③怠速工况油压。

④正常运行工况油压。

⑤系统最高油压。检查系统最高油压时可将回油管夹住,使回油管停止回油,此时压力表指示油压应比没夹住回油管时高出2~3倍,否则油泵性能下降,泵油压力不足。

⑥管路油压回落检查。将各缸喷油器电线插头插下,接通点火开关并连续起动15s,记下油压表所指示的压力,待30s后再次观察油压表指示的压力,其值不应回落。若油压有明显的回落,再次起动15s,然后夹住油压调节器回油管,若30s后油压不再回落,则说明油压调节器泄漏。如果夹住回油管油压仍然下降,则再起动15s后夹住油压调节器的进油口,此时油压不再回落,说明喷油器泄漏。

必要时检查油泵油量检查。如果燃油泵油量少于规定值,检查油管、滤清器是否有节流,检查油管是否漏气。如果管线、燃油滤清器都正常,检查转动油泵的电压、油泵电压偏低会导致油泵油量偏少。如果管路、燃油滤清器、油泵电压都正常,应更换油泵。

注意:如果燃油压力偏低,一定要在诊断油泵故障之前,把燃油滤清器、油管是否有节流作为故障原因来检查。有些场合,油箱内的水和脏物盖住、堵死油泵进油口处的进油滤层,以致燃油供应中断,发动机停车。这类故障通常发生在高速时。当测试油泵压力时,务必留心这类问题。

对一些采用汽油缸内直接喷射的发动机来说,其低压燃油压力及高压侧油轨压力通常也能通过诊断仪的数据流功能读取,图4-2所示是宝马525Li轿车N20发动机燃油系统压力的相关数据。图中显示发动机怠速转速为693r/min,当前低压燃油压力实际值为2536hPa(253.6kPa),系统中低压燃油压力的最大值被限定在680kPa,根据燃油泵控制信号计算的燃油泵流量为40L/h,实际的高压侧油轨压力为7.53MPa。还可观察急加速时燃油压力数据的变化,一般急加速时低压燃油压力、燃油泵流量、高压侧油轨压力都迅速增大,高压侧油轨压力将上升至17MPa以上。

如果汽油缸内直接喷射系统的高压侧油轨压力过低,而低压侧燃油压力正常的话,就要检查汽油缸内直接喷射系统的高压燃油泵、燃油计量阀、高压压力传感器等。

如第一章中所述,汽油直接喷射系统又可分为非按需供油的缸内汽油直接喷射和按需供油的缸内汽油直接喷射两种。目前多采用按需供油的缸内汽油直接喷射。

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图4-2 宝马525Li轿车N20发动机燃油系统压力的相关数据

高压燃油泵燃油量调节的工作原理并不完全相同,大众EA111发动机用的燃油系统示意图如图4-3所示,其高压燃油泵的外形及结构如图4-4所示,工作原理如图4-5所示。这是大众公司按需供油的缸内汽油直接喷射系统用的第一代高压燃油泵。

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图4-3 大众EA111发动机用的燃油系统示意图

出于安全原因,燃油计量阀(N290)是一个在不通电时打开的电磁阀。这就是说,高压泵所供应的全部燃油经打开的阀座被泵回到低压管路内。

当活塞向下运动时,压力约为0.6MPa的燃油从油箱内的泵中经进油阀流入泵腔内。

当活塞向上运动时,燃油就被压缩了,在压力超过油轨内压力时,燃油就被送入燃油分配管。燃油计量阀(可控阀)位于泵腔和燃油入口之间。如果燃油计量阀在供油行程结束前打开了,那么泵腔内的压力就会卸掉,燃油就流会到燃油进入口内。在泵腔和燃油分配管之间有一个单向阀,它在燃油计量阀打开时可阻止油轨内的压力下降。

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图4-4 大众EA111发动机用的高压燃油泵

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图4-5 大众EA111发动机高压燃油泵的工作原理

为了调节供油量,燃油计量阀从油泵凸轮的下止点到某一行程之间是关闭的。当达到所需要的轨内压力时,燃油计量阀就打开,这样就可防止轨内压力继续升高。

发动机电控单元根据燃油共轨上的高压传感器信息计算油量调节阀N290(MSV)的关闭时间(通电时间)。一旦燃油共轨中的燃油压力达到额定值,油量调节阀即被打开,多余的燃油将被剩下的柱塞行程泵回低压油路。

出于安全原因,燃油计量阀是一个在不通电时打开的电磁阀。这就是说:高压泵所供应的全部燃油经打开的阀座被泵回到低压管路内。线圈通电后会产生磁场,与衔铁联在一起的阀针就被压入到阀座内。当达到要求的轨内压力后,燃油计量阀的供电就被切断了,于是磁场就消失了。高压将阀针从泵腔中压出,于是泵腔中不再需要的燃油就流回到低压管路中。

由图4-5可知,高压活塞下行进油,高压活塞上行的前一段行程内压送燃油,剩下的后一段行程则为回油过程。现在多采用高压活塞上行的前一段行程内回油,剩下的后一段行程则为压送燃油的供油调节方式。图4-6为双凸凸轮驱动的高压燃油泵的工作原理,其高压活塞下行进油,高压活塞上行的前一段行程内回油,剩下的后一段行程则为压送燃油。此为大众公司按需供油的缸内汽油直接喷射系统用的第二代高压燃油泵。

在供油开始之时,燃油压力调节阀N276仅被短暂地激活。进油阀关闭,压力增加,因此燃油供应立即开始。进油阀关闭后,通往电磁阀的电源被切断。泵中的压力使得进油阀保持在关闭状态直至泵活塞供油行程结束和进油行程开始为止。发动机ECU只是控制燃油压力调节阀N276开始通电的时刻就能控制供油的始点,供油的终点为高压活塞的上止点。(www.xing528.com)

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图4-6 双凸凸轮驱动的第二代高压燃油泵的工作原理

上述两种高压燃油泵压力调节方面的差别如图4-7所示。从图中就能清晰地看出大众EA8881.8L TFSI发动机与EA1132.0L TFSI发动机在高压燃油泵的压力调节方式区别。

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图4-7 高压燃油泵压力调节方式的比较

现在对于四缸发动机一般采用四凸凸轮驱动的高压燃油泵。它通过使用四凸凸轮可以降低凸轮的安装高度。相比EA1132.0L TFSI发动机5mm高的凸轮,现在一般仅为3-3.5mm高。从而也降低了活塞冲程以及每次冲程所需的容积。通过这种方式不仅减小了泵的体积,而且可以在系统中更快建压和减少压力波动,有助于改善起动和加速时的发动机性能。

凸轮轴带动四凸凸轮转动一圈就会完成4次压油行程,正好与曲轴转动2圈以及4次喷射对应着。由此在每次喷射前控制一次燃油压力控制电磁阀N276,以保证分配管中的压力,从而优化了每个气缸内的喷射量,因为在喷射时所有喷油阀都具有相同的压力条件,从而更好地进行空燃比调节,达到降低油耗的目的。控制电磁阀N276及喷油阀的信号波形如图4-8所示。

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图4-8 控制电磁阀N276及喷油阀的信号波形

在活塞的输送冲程中,发动机控制单元可以随时控制电磁阀N276。控制时间最短且不变(<10ms),这样才能减少耗电量。控制得越早,有效输送冲程就越大,分配管中的压力也就越高。如果压力超过20MPa,过压阀打开,以降低压力。

图4-9显示了高压泵的高压调节功能。此处显示了完整的凸轮供油周期。这样的周期在凸轮轴旋转一圈中发生4次。下部的图显示了泵活塞的运动和燃油压力调节阀N276的激活状态。

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图4-9 采用四凸凸轮驱动的第二代高压燃油泵的工作原理

泵活塞在进油冲程时,N276处于断电状态,阀芯伸出打开进油阀,同时泵活塞下行产生真空,进油阀弹簧作用力小于燃油泵G6的流量作用力,燃油流入泵室。出油阀关闭。

泵活塞上行的一段时期内,泵内室中的压力升高,超过低压回路中的压力,进油阀有关闭趋势但被处于断电状态的N276打开,由于泵活塞向上运动,泵室中的燃油被压入进油侧。

泵活塞上行至某一时刻时(凸轮轴转至某一转角位置时),电磁阀N276接收来自发动机控制单元的短暂电流脉冲,阀芯回缩,进油阀关闭。由于泵活塞向上运动,泵室中立即建立起压力。一旦泵室中的压力超过了高压管路内的压力,排出阀打开,因此燃油供应立即开始,分配管中的压力升高。

进气阀关闭后,通往电磁阀的电源被切断。泵活塞继续上行,泵中的压力使得进气阀保持在关闭状态直至泵活塞供油冲程结束和进油冲程开始为止。

如果电磁阀N276断路时,分配管中的压力与低压回路内的压力相等。导致混合气较稀和发动机运转故障。如果控制信号对负极短路,或者燃油压力调节阀超过1s接通一个恒定的电流,会使调节阀遭到无法修复的损坏。

大众和奥迪公司最新的第三代高压燃油泵使用在1.4LTFSI发动机上。此泵由Hitachi(日立)公司制造,外形如图4-10所示。该泵采用了的更小的输油行程(3mm),在泵上集成了限压阀,因而无须来自燃油分配器的回流管。它仍采用泵活塞下行进油,上行回油、压油的调节方式,但其控制方式有别。其工作过程如图4-11所示。

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图4-10 大众和奥迪公司第三代高压燃油泵的结构

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图4-11 大众和奥迪公司第三代高压燃油泵的工作过程

进油:进油过程中,靠泵活塞的下行提供吸油的动力,同时打开进油阀,燃油被吸入了泵腔。在泵活塞下行行程的最后1/3段,燃油压力调节阀通电,以便使得在泵活塞向上运动的初期进油阀仍然可打开来进行回油。

回油:泵活塞上行的初期,由于燃油压力调节阀继续通电,进油阀还是打开的,多余的燃油被泵活塞挤回低压端。缓压器的作用就是吸收这个过程中产生的压力波动。

压油:泵活塞上行至某一时刻(凸轮轴转至某一转角位置)时,燃油压力调节阀断电,使得进油阀在泵腔内升高的压力和阀内的关闭弹簧共同作用下关闭。泵活塞上行在泵腔内产生压力,当压力超过油轨内压力时,出油阀就被打开,燃油被泵入油轨。

这种高压燃油泵的燃油压力调节电磁阀N276的电阻约10Ω,以前的车为2Ω左右。如果此高压燃油泵的N276断电,进油阀关闭,泵腔内压力大于油轨压力时即泵油,高压端处于最大压力,喷油量发生变化,发动机电控单元将限定发动机最大转速不超过3000r/min。

由以上高压燃油泵及压力调节电磁阀的工作原理可知,当压力调节电磁阀电路断开时,不同车型,其高压侧的燃油压力是不同的。有的是与低压燃油压力相等,有的是达到高压侧最高压力。图4-12为宝马525Li轿车N20发动机当断开高压燃油泵上的燃油压力调节电磁阀(燃油计量阀)后,其诊断仪上显示的燃油压力相关数据,由图可知高压燃油压力仅略大于低压燃油压力,此时发动机的加速性能明显变差。

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图4-12 宝马N20发动机燃油计量阀断路时油轨压力

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