电喷车冷起动困难故障的简易修复

时间:2020-04-23 15:02:27点击量:190 作者:杨超月

  一、摘要
  本文主要介绍一部’94曰产蓝鸟轿车,由于发动机ECU的部分控制功能有故障,造成该车冷起动困难,通过增加一个由水温传感器和继电器组成的电路,即使不更换新的ECU这一昂贵电脑部件,也能使该轿车回复良好的起动性能。
  关键词:冷起动困难;喷油脉宽;水温传感器
  二、前言
  汽车电子控制燃油喷射发动机是机电一体化高新技术的产物,尤其是发动机的控制系统,它设置有多个传感器、执行器和电子控制元件。控制系统工作时,各种信号相互交叉渗透,控制进气、喷油和点火。一旦发生故障,则症状的界限模糊。而且只是局部发生故障而其他部分仍完好的可能性极高。而控制单元一般都是一个整体,为排除局部故障而去整体更换总成,经济上不合算。所以我们必须全面深刻了解电子控制燃油喷射发动机的结构原理,掌握有关功能作用,运用科学的分析方法和维修技巧,制定出切实可行而又经济的维修方案,通过采取一些简单的补偿措施,去弥补这部分的功能作用。以达到排除此局部故障的目的。
  三、正文
  (一)故障现象
  有台’94曰产蓝鸟U13的轿车,发动机型号为SB20DE,冷起动时,要起动十多次才能着车,起动时踩不踩油门对着车影响不大,热车相对好一些,起动后发动机工作一切正常,无其他异常现象。但这起动困难的现象会大大缩短蓄电池和起动机的使用寿命。
  (二)故障检测与分析
  电子控制燃油喷射系统的发动机,工作时,通过控制系统不断地检测各传感器输入的信号,按程序中设定的算法进行运算,计算出最佳喷油量、最佳初级电路导通时间,并转变成控制信号,控制喷油器、点火线圈等执行机构工作,以控制喷油量和点火提前角。从而使发动机在各种工况下都能获得最佳工作状态。
  从汽油发动机的工作原理可知,要使发动机能顺利着车,必须具备以下条件:①供给的混合气要符合工作状况所需的空燃比(浓度);②工作时要有合适的气缸压缩压力和喷油压力;③点火时要有足够的电火花能量。为诊断出上述车辆故障的原因,根据上述的分析进行如下的检测:
  (1)起动发动机,连续4次起动,都没有着车迹象。把油门踏到底,再继续起动2次,依然没有着火迹象。用万用表测量,起动时蓄电池电压为11V,属于正常。用声音探听器对着喷油器,起动时可听到针阀“嗒、嗒”的动作声,喷油器动作正常。
  (2)拔掉中央高压线对着缸盖约距7mm,起动发动机试火,高压线发出呈蓝白色的强火花,声音响亮、不断火。拆下4个缸的火花塞,没有发现湿润现象。把火花塞分别插到分火线上,插回中央高压线试火,发出火花也正常。
  (3)拔下燃油泵保险丝,起动3次,释放燃油压力,测量冷车状态下的气缸压力。依次测得4个气缸的气缸压力值为1108kPa、1110kPa、1112kPa、1110kPa,与标准值1226kPa(热机状态下测得)及最小值1030kPa(热机状态下测得)相比较是正常的。
  (4)测量燃油压力。把燃油压力表用三通管连接在汽油滤清器至发动机输油管中间,装回燃油泵保险丝,打开点火开关,重复一次,看到压力表读数为295kPa,起动时燃油压力不下降,与标准值294kPa相比是正常的。
  (5)分析以上测试结果,发动机起动时喷油压力、电火花能量、压缩压力等均正常,故障原因可能是混合气的浓度过稀所致。于是拆开空气滤清器上盖,用化油器清洗剂边加浓、边起动,结果一起动,即能着车,再重复2次,都能顺利着车,证明上述判断是正确的。
  那么,影响混合气浓度的因素有哪些呢?辅助空气控制AAC阀、节气门传感器、空气流量计、水温传感器等都有可能。但从该车故障现象和已检测的结果分析,起动后发动机工作正常。发动机故障灯又没有亮起,以及参照ECU的故障——保险系统的设置条件,节气门传感器、空气流量计、水温传感器至少没有存在硬性故障。辅助空气控制AAC阀也不会在起动时造成混合气过稀现象。根据电子控制燃油喷射系统的工作原理,发动机在起动时,ECU在收到起动信号后,会提供起动加浓补偿喷油脉宽,补偿量的大小取决于检测到的发动机温度。现在问题是在起动时ECU有没有收到起动信号?水温传感器信号有没有问题?提供的喷油脉宽补偿量够不够?参阅BLUEBIRD U13 SR20DE发动机的线路图(见附页),用万能表测量ECU的34号脚,在起动时的电压为llV,证明已有起动信号送至ECU。拔掉水温传感器配线插头,打开点火开关,测量信号电压为4.9V,属于正常。测量此时水温传感器的电阻为1.4kΩ。关闭点火开关,拆下电池头,拔掉ECU配线插头,测量水温传感器配线到对应ECU的18号、21号脚接柱,正常导通。装回配线插头及电池头。再更换一个新的水温传感器、实测电阻为1.5kΩ,插上配线插头,起动发动机,仍然不能马上着车。说明该车水温传感器无问题。
  (6)用发动机故障检测仪测量喷油脉宽,连接好配线,打开点火开关,点击菜单进入故障诊断程序。首先,读取发动机故障码,显示“系统正常”。选择“读取数据流”显示当前温度为30℃起动发动机,喷油脉宽为8.8ms。由于查不到起动时相关详细的喷油脉宽数据资料,故只能用另外一台同一型号的正常车去测取数据作为参考。用检测仪实测得到的不同温度下正常车起动时的喷油脉宽数值如表1。
                表1                  
  发动机温度(℃)       起动时喷油脉宽(ms)
  26                  12.4
  30                  11.3
  60                  9.5
  80                  9.0                  
  (三)故障诊断
  通过与测得的数据对比分析,发现该车在起动时的喷油脉宽加浓补偿痹积常车小了。会不会是ECU自身出了问题呢?为了尽快得出结论,决定将正常车的ECU与其互换。结果该车互换ECU后冷起动能顺利着车,重复几次,都能顺利起动。而另外一台“正常车”却不能马上起动,要在第四次起动后才能着车。试验结果说明了该车冷起动困难就是由于ECU自身存在故障造成的。
  装回该车有故障的ECU,拔下水温传感器插头,冷车起动发动机,着车顺利,但此时发动机故障灯亮起,读取发动机故障码为“13”,表示水温传感器故障,表明ECU已启动故障—保险系统。按20℃时预存值进行起动,此时测得20℃的预存起动喷油脉宽为17.8ms。根据前面检查,正常车发动机在温度30℃时起动喷油脉宽为11.5ms,而测得该车在当前温度30℃时,喷油脉宽只为8.7ms,由此得出结论,在同一温度下,ECU内预存的起动喷油脉宽与依据水温传感器信号所提供的起动喷油脉宽存在一定的差值。
  这就反映出该ECU在发动机冷起动时所检测到的信号,不能运算出对应起动温度所需要的喷油脉宽,使喷油脉宽减少,造成起动时喷油量减少,令混合气的浓度变稀,不适应起动状态的需要,故要多次起动待混合气浓度加大了才能着车。
  起动后发动机工作一切正常的现象表明,该ECU只是冷起动这部分功能失效而其他功能还是正常的,如更换新的ECU,价钱很昂贵。只是为恢复起动功能而去换新的ECU,既浪费也不值得,能否在不需要换新的ECU的情况下,去克服冷起动困难的故障呢?
  (四)故障排除
  根据水温传感器的负温度变化特性,水温越低,水温传感器的电阻值就越大。令ECU所检测到输入信号后,根据运算提供的喷油脉宽也就越大,使供给发动机的混合气越浓。既然有故障的ECU把起动时检测到的输入信号变小了,不能运算出足够的喷油脉宽去提供足够的燃油,以满足低温时需要浓混合气的要求,那只要我们通过增大水温传感器两端电阻,就可以弥补ECU内起动控制部分的故障,令ECU检测到的信号相应提高,使其本身喷油脉宽相应提高,以满足起动时的浓度需要。
  增加电阻值虽能使发动机在冷状态下顺利起动,但也会影响起动后发动机的正常工作。要保证起动后发动机回复正常工作状态,就要考虑冷起动时增加的电阻,在起动后能自动消除,要满足以上条件,可以通过加装一个继电器电路(如图3)来实现。
  通过一个五脚继电器,利用起动信号作为控制电源,在起动时,触点1—3闭合,把电阻R串联在水温传感器的回路上增加电阻,实现起动加浓;在起动后,触点1—3断开,触点1—2闭合,恢复原水温传感器电阻以满足发动机起动后的正常工作不受影响。
  电阻R的选用,根据以上的检测结果可知,当温度约为30Ω左右时,2个水温传感器的串联电阻阻值约为2.5kΩ,此时ECU提供的喷油脉宽可以使冷车顺利起动。热车是否能顺利起动呢?根据对起动时喷油脉宽的检测结果分析,从理论上讲,只要使电阻R保持不小于一定的阻值,就可以达到热车顺利起动的目的。为实现这一目的,只需将电阻R(1个水温传感器)安置在不受发动机温度影响的位置,使总的电阻值在起动时,能让ECU按收到的水温信号提供足够的喷油脉宽,满足顺利起动即可。以热车发动机80℃时为例,水温传感器标准电阻为330Ω,外界温度在29℃时,电阻R约1.3kΩ,此时的总阻值约1.63kΩ,在起动时ECU提供的喷油脉宽将为11.0ms左右,可以使发动机顺利起动。
  把电阻R(1个水温传感器)、继电器用导线按照改装后的电路图(如图3)安装好。为保证电阻R在起动时保持不小于一定的阻值,把电阻R安置在ECU旁边,以避免受发动机温度的影响。然后,起动发动机,一次就能顺利起动,重复一次,测得此时的起动喷油脉宽为11.1ms,温度显示为34℃。让发动机暧机,使水温达到80℃,关闭点火开关,重新起动,顺利着车,测得起动喷油脉宽为9.1ms,重复多次,都能顺顺利利起动。实验证明,电阻R选用1个水温传感器是可行的。让发动机再次降温、试车,冷、热状态下发动机都可以顺利起动,故障排除。
  (五)维修后的效果
  该车经过加装电阻后,冷热状态下发动机都能顺利起动,发动机的正常工作性能没有受到影响,恢复了该车的正常使用。从维修至今仍在继续运行,再没有出现过冷起动困难的故障,实践证明这次维修是成功的,加装的设备是有效的。而且经济效益也相当可观,因为换ECU的费用约6500元,而改装所需的材料费不足130元,大大降低了维修费用。
  (六)结论
  综上所述,当遇上冷起动困难,且只是ECU冷起动这部分控制功能失效,而其他功能正常的故障时,我们就不必考虑更换整个ECU系统,而只需在温度传感器上再串联一个适当阻值的电阻,就可以解决冷起动困难的故障。
  以上用了较多篇幅叙述轿车故障排除的方法,是为了更具体论述一个观点,就是当贵重的电脑元件有故障时,不一定非要采用更换的做法。尤其只是某部分功能有问题,而其他功能还是完好时,可否通过某种适当的措施,去恢复其有问题的那部分功能,用简单修复的方法,达到既解决问题又节约费用的效果。