电控汽油喷射系统的检测与诊断.docx

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电控汽油喷射系统的检测与诊断

电控汽油喷射系统的检测与诊断

电控汽油喷射系统的检测与诊断

电子控制汽油喷射（EFI）系统，是利用计算机代替传统的化油器装置控制燃油喷射。

电控系统中的各种传感器、各种开关信号以及电动汽油泵、喷油器等执行元件的性能对发动机运行的影响很大，也是故障的多发元器件。

一、传感器的检测

检测传感器信号是否正常可用万用表、示波器，也可用检测仪。

这里主要介绍用万用表检测传感器的方法。

（一）水温传感器的检测

水温传感器安装在发动机冷却水通道上，与发动机冷却水直接接触，将发动机冷却水温度转变为电压信号传递给发动机控制单元（ECU）。

水温传感器与ECU之间有两条连线，一条是电压信号线，另一条是接搭铁线。

水温传感器内部是一个负温度系数的热敏电阻，低温条件下传感器电阻值大，信号电压高；温度升高，传感器阻值减小，信号电压降低。

水温传感器电阻值的检测，如图2-16所示，在盛有冷水的容器中，放入温度计，再将水温传感器下部放入水中，逐渐把水加热，测量不同温度下水温传感器的电阻值。

对应着不同的温度，水温传感器有固定的对应电阻值（图2-17），对照汽车制造商提供的电阻值，若不符合，则应更换。

图2-16水温传感器电阻值的检测

就车检测时，水温传感器的电阻值，应与发动机温度下对应的电阻值相同。

把水温传感器装在发动机上，对应着不同的水温，在接线端（图2-17的THW端），有对应的电压值。

如丰田车THW与E2端在80℃时的标准电压为0.2V～1.0V。

如果发动机THW与E2端子无电压（点火开关0N），应检查有关部件。

图2-17水温传感器的接线及特性曲线（丰田）

（二）进气温度传感器的检测

进气温度传感器也叫进气歧管空气温度传感器。

有些进气温度传感器拧入进气歧管内，传感器的下端突出在进气歧管的某一个空气流道中。

在某些汽车中，进气温度传感器安装在空气滤清器内，检测这个位置的进气空气温度。

进气温度传感器中也有一个负温度系数的热敏电阻，其阻值和电压降与水温传感器相近。

与检测水温传感器的方法一样，在盛有冷水的容器中，检测进气温度传感器在不同温度下的电阻值，如果传感器没有显示出应有的电阻值（图2-18），应修理或更换。

把进气温度传感器装在发动机上，在传感器两个接线端之间用电压表测量电压降。

对应任一温度，传感器都应有确定的电压降。

表2-2是美国克莱斯勒公司提供的进气温度传感器温度与压降的对应关系。

图2-18进气温度传感器的接线及温度与电阻的对应关系（丰田）

表2-2进气温度传感器温度与压降的对应关系（克莱斯勒）

温度（℃）

电压差（V）

温度（℃）

电压差（V）

-28.9

4.81

60

1.52

-17.8

4.70

71.1

1.15

-6.7

4.47

82.2

0.86

4.4

4.11

93.3

0.65

15.6

3.67

104.4

0.48

26.7

3.08

115.6

0.35

37.8

2.51

126.7

0.28

48.9

1.97

（三）节气门位置传感器的检测

节气门位置传感器输出的模拟电压信号随节气门的开度而增大。

旋转式节气门位置传感器包含一个电位器，其动臂由节气门轴带动旋转。

节气门位置传感器与控制单元之间以三根或四根导线连接。

当点火开关接通时，控制单元通过其中一根导线向传感器送出一个稳定的5V基准电压信号，另一根导线是传感器到控制单元的信号线，第三根是这两个器件之间的搭铁线。

传感器的搭铁线一般为黑线，或者带有彩色条纹的黑线。

1．三线式节气门位置传感器诊断

有故障的节气门位置传感器可能引发加速不圆滑、发动机熄火和怠速转速不当等故障。

在传感器的两个接线端上连接好全套的测试仪器（图2-19），电压读数应接近5V。

图2-19节气门位置传感器及其接线（GM公司）

如果基准导线未达到规定电压，应在控制单元的接线端上检查该段导线的电压；如果控制单元上量得的电压在规定值范围内而传感器处电压值偏低，则应检修5V基准电压导线。

如果控制单元上量得基准电压偏低，则应检查控制单元的供压导线和搭铁线。

如果电线正常，应检修控制单元。

接通点火开关，在传感器信号导线和搭铁线间连一只电压表。

慢慢地开大节气门，观察电压表，读数应该平稳、逐渐地增大。

怠速时，正常的节气门位置传感器上测出的读数应为0.5～1V，全开节气门应为4～5V。

如果在节气门位置传感器上没有获得规定的读数或电压信号不稳定，应更换传感器。

测试节气门位置传感器电压信号时，可以使用指针式电压表，因为导线上电压的逐渐变化通过指针反应是十分明显的。

慢慢地开大节气门，检查节气门位置传感器电压信号，轻轻地拍一下传感器，并仔细观察电压表指针，如指针波动，可表明传感器有故障。

2．四线式节气门位置传感器诊断

有些节气门位置传感器上装有怠速开关，这个开关与控制单元连接。

这类传感器的接线方式与三线传感器相同，多出的一根线接在怠速开关上（图2-20）。

图2-20带怠速开关的四线式节气门位置传感器（丰田）

四线式节气门位置传感器可以用欧姆表测试，接线方法是把搭铁线和其他所有线头分别连在欧姆表的两个接线端上（图2-21）。

当欧姆表被接在VAT和E2两个接线端之间时，油门必须全开。

表2-3是丰田公司提供的节气门位置传感器电阻值检测数据。

图2-21用欧姆表检测四线式节气门位置传感器的接线图

表2-3节气门位置传感器电阻值检测数据（丰田）

节气门杆与止动螺钉间的间隙

接线端

电阻值

0mm

VTA端-接地端（E2）

0.28～6.4kΩ

0.35mm

怠速端-接地端（E2）

0.5kΩ或更小

0.70mm

怠速端-接地端（E2）

无穷大

节气门全开

VTA端-接地端（E2）

2.0～11.6kΩ

电压端-接地端（E2）

2.7～7.7kΩ

3．节气门位置传感器的调整

有些车上的节气门位置传感器是可以调整的，请仔细对照汽车制造商提供的维修手册上的节气门位置传感器的调整程序。

节气门位置传感器调整不当，会使汽车怠速转速有偏差、发动机熄火或加速不圆滑。

典型的节气门位置传感器的调整方法如下：

①在节气门位置传感器的信号线和搭铁线间接一只电压表。

②节气门置于怠速位置，接通点火开关，观察电压表的读数。

③如果节气门位置传感器不能提供规定的电压信号，松开节气门位置传感器的固定螺钉，转动传感器壳体，直到电压表上指示出规定的电压信号（图2-22）。

图2-22带调节用长孔的节气门位置传感器（GM公司）

1-节气门位置传感器；2-节气门体组件；3-传感器固定压板；4-传感器固定螺钉

④固定在调好的位置上。

（四）空气流量计的检测

空气流量计安装在空气滤清器与节气门体之间，直接检测进气量。

根据不同测量原理与结构，空气流量计有翼片式、热膜式和卡门旋涡式三种，由于测量原理与结构不同，检测的方法也不同。

1．翼片式空气流量计的检测

翼片式空气流量计有5线与7线两种，5线翼片式空气流量计内没在油泵开关，7线翼片式空气流量计内装有油泵开关。

7线式接线插头如图2-23所示，各接线端名称和作用见表2-4所示。

图2-237线翼片式空气流量计接线插头

表2-47线翼片式空气流量计各端子名称（丰田）

端子名称

THA

VS

VC

VB

E2

FC

E1

作用

信号

基准电压

电源电压

接地

油泵开关

接地

翼片式空气流量计根据信号变化情况有两种类型，一种随进气量增大而信号电压升高，另一种随进气量增大而信号下降。

下面以丰田翼片式空气流量计为例介绍检测方法。

拔下空气流量计插头，用万用表电阻档测量各端子之间的电阻值，应符合表2-5的电阻值。

用万用表直流电压档测量各端子之间的电压值，应符合表2-6。

表2-5翼片式空气流量计各端子间的电阻值（丰田）

端子

电阻值

条件

温度

FC-E1

∞

测量翼片全关闭

0Ω

测量翼片非全关闭

VS-E2

200Ω～600Ω

测量翼片全关闭

20Ω～200Ω

测量翼片从全关到全开

VC-E2

200Ω～400Ω

THA-E2

10kΩ～20kΩ

—20℃

4kΩ～7kΩ

下面以丰田翼片式空气流量计为例介绍检测方法。

拔下空气流量计插头，用万用表电阻档测量各端子之间的电阻值，应符合表2-5的电阻值。

用万用表直流电压档测量各端子之间的电压值，应符合表2-6。

表2-5翼片式空气流量计各端子间的电阻值（丰田）

端子

电阻值

条件

温度

FC-E1

∞

测量翼片全关闭

0Ω

测量翼片非全关闭

VS-E2

200Ω～600Ω

测量翼片全关闭

20Ω～200Ω

测量翼片从全关到全开

VC-E2

200Ω～400Ω

THA-E2

10kΩ～20kΩ

—20℃

4kΩ～7kΩ

0℃

2kΩ～3kΩ

20℃

0.9kΩ～1.3kΩ

40℃

0.4kΩ～0.7kΩ

60℃

2．热膜式空气流量计的检测

热膜式空气流量计制造成本低，寿命长，使用较为广泛。

桑塔纳时代超人、SGM别克等车均使用这种空气流量计。

桑塔纳时代超人轿车热膜式空气流量计电路如图2-24所示。

ECU（J220）上的端子11为电源线（＋5V），端子12为信号负极线，端子13为信号正极线。

因热膜式空气流量计的信号是电压型的，所以用万用表检测输出信号时，应选择电压档（V）。

以桑塔纳时代超人为例，热膜式空气流量计故障检测步骤为：

表2-6翼片式空气流量计标准信号电压值

端子

电压值

条件

FC-E1

12V

测量翼片全关闭

0V

测量翼片非全关闭

VS-E2

3.7V～4.3V

点火开关“ON”

测量翼片全关闭

0.2V～0.5V

测量翼片全开

2.3V～2.8V

怠速

0.3V～1.0V

3000r/min

VC-E2

4V～6V

点火开关“ON”

①检查附加熔断器（30A）是否良好。

然后用发光二极管试灯连接流量计端子2和搭铁点，起动发动机，检查试灯是否点亮。

②若试灯不亮，应检查熔断器至空气流量计端子2之间的线路是否良好，若正常，应检查燃油泵继电器。

③若试灯亮，则检查流量计端子4在点火开关打开时有无5V电压。

若没有5V电压，则检查流量计至ECU之间的线路是否正常，若线路正常，则发动机ECU有故障。

若有5V电压，则空气流量计有故障，应予以更换。

图2-24桑塔纳时代超人热膜式空气流量计电路

3．卡门旋涡式空气流量计的检测

卡门旋涡式空气流量计用于丰田凌志LS400、三菱、现代等轿车上。

凌志LS400的卡门旋涡式空气流量计电路如图2-25所示。

图2-25卡门旋涡式空气流量计电路图（丰田凌志LS400）

用万用表欧姆档测量THA和E2之间的电阻，如图2-26所示，0℃时约为4～7kΩ；20℃时约为2～3kΩ；60℃时约为0.4～0.7kΩ。

图2-26空气流量计端子与测量

检查进气温度传感器的信号电压，20℃时信号电压为2.5～3.4V；60℃时为0.2～1.0V。

当发动机转速高于300r／min时，空气流量计5s没在输入信号，发动机就失速，故障部位可能是ECU与空气流量计之间的线路、空气流量计或发动机ECU，可按以下步骤检查：

①打开点火开关，发动机不起动，测量流量计端子Ks和E2之间的电压，应为4.5～5.5V。

发动机运转时，输出电压应为2～4V（脉冲电压信号）。

进气量越大，电压越高。

若输出电压正常，则应检查或更换ECU；如不正常，转下一步。

②检查流量计至ECU之间的线路是否正常。

③拔开流量计连接器插头，测量端子Vc和E2之间的电压，应为4.5～5.5V。

若不正常，应检查或更换ECU；若正常，应更换空气流量计。

（五）进气歧管绝对压力传感器的检测

进气歧管绝对压力传感器种类很多，其中电容式和半导体压敏电阻式进气压力传感器在当今发动机电子控制系统中应用较为广泛。

压敏电阻式进气压力传感器的信号是电压型的，电容式进气压力传感器的信号是频率型的。

进气压力传感器都是3线的，一根电源线，一根信号线，一根接搭铁线。

拔开进气压力传感器的插头，接通点火开关，电源线的开路电压约+5V。

用万用表检测时因信号类型不同，应选用不同的档位，电压信号选用直流电压档，频率信号选用频率档。

丰田车进气压力传感器电路图如图2-27所示，它输出的是电压信号，用万用表检测的方法如下：

图2-27进气压力传感器电路（丰田）

接通点火开关，端子VC和E2间的电压应当是4.5～5.5V。

ECU端子PIM与E2之间的信号电压应当是3.3～3.9V，发动机怠速时信号电压约1.5V左右，随着节气门开度的增加，信号电压应上升，真空度与电压信号关系应符合图2-28所示的关系。

图2-28真空度与信号电压关系（丰田）

拆下进气歧管处的真空软管，并接在真空枪上，接通点火开关，用真空枪对传感器施以13.3kPa～66.7kPa的负压，端子PIM与E2间的信号电压应符合表2-7的标准值。

表2-7不同真空度下的标准进气压力传感器信号

真空度（kPa）

13.3

26.7

40.0

53.5

66.7

信号电压

0.3～0.5

0.7～0.9

1.1～1.3

1.5～1.7

1.9～2.2

（六）氧传感器的检测

氧传感器根据空燃比和排气流中的含氧量向控制单元输送一个模拟电压信号。

浓的混合气使氧传感器产生高电压，稀的混合气使氧传感器产生低电压。

氧传感器用螺纹拧在排气歧管或接近发动机的排气支管中。

某些制造厂把这种传感器分别称为排气含氧（EGO）传感器，或加热型排气含氧（HEGO）传感器。

氧传感器中心有一个氧敏元件，它被钢制外壳包围着。

氧传感器有单线、双线、三线和四线四种。

单线式只有一根引线，把氧敏元件联接到控制单元上，这根引线就作为信号线。

如果氧传感器有两根引线，第二根引线就是搭铁线，也与控制单元相联。

许多氧传感器有三根引线，第三根线与传感器中的电热元件相联，点火开关接通时，加热元件上的电压就由点火开关提供。

鉴于氧传感器只有在温度达到315℃时才能产生令人满意的信号，采用内部加热器能使传感器快速预热，而且能在长时间的怠速运行时保持较高的传感器温度。

氧传感器的内部加热器使氧传感器维持较高的温度，有助于烧掉传感器上的沉积物。

当氧传感器有内部加热器时，就可安装在远离发动机的排气流中，而这也使设计者在传感器的位置方面有更大的灵活性。

某些氧传感器有四根引线：

一根信号线，一根加热器线，还有两根搭铁线。

在这类四引线的传感器中，加热元件和敏感元件都有各自的搭铁线。

更换氧传感器时其引线数目必须与原传感器相同。

许多氧传感器中的氧敏元件由二氧化锆制成，但也有用二氧化钛的。

1．氧化锆式氧传感器的诊断

氧化锆式氧传感器的信号电压范围是0.1V～0.9V。

信号电压小于0.45V，氧传感器反馈给ECU的是混合气稀信号，ECU接到此信号将增加喷油器的喷油脉宽来补偿混合气过稀的状况。

信号电压大于0.45V，反馈信号表示浓混合气，ECU接到此信号将减少喷油器的喷油脉宽来改变混合气过浓的状况。

所以氧传感器信号应在0.45V上下变动，变动率一般每10s四次以上。

（1）由电压信号诊断

在测试氧传感器之前，发动机必须处在正常的工作温度范围内。

必须用数字式电压表测试氧传感器，如果使用其他类型的电压表，可能损坏传感器。

测试时，将一数字式电压表连在氧传感器的信号线与接地端之间，如图2-29所示。

当发动机怠速且温度正常时，典型的氧传感器电压从0.3V到0.8V周期地变化。

图2-29氧传感器与控制单元之间的连线

若电压读数过高，可能是混合气过浓，或是传感器被污染。

氧传感器可能被室温硅密封胶或防冻剂污染，也可能被含铅汽油中的铅污染。

若电压读数过低，可能是混合气过稀，或是传感器故障，或是传感器与控制单元之间导线电阻过大等原因。

如果电压信号保持为一个中间值，可能是控制单元回路不通或传感器损坏。

把氧传感器从发动机上拆下，将氧传感器的敏感元件放到丙烷焊枪的火焰上加热。

丙烷火焰可以使敏感元件与氧气隔离，这样，将导致传感器产生电压。

传感器的敏感元件处在火焰中时，输出电压应该接近1V，而把敏感元件从火焰中拿出时，输出电压应立刻降至0V。

如果传感器输出电压没有按上述变化，应予更换。

（2）由氧传感器导线诊断

如果怀疑氧传感信号线有故障，在发动机处于怠速时，在控制单元和传感器两处用探针刺破导线测量电压。

传感器和控制单元两处电压差不应超出汽车制造厂家给的规定值。

这两者间的标准平均压差为0.2V。

超过0.2V，修理接搭铁线或传感器在排气管处的接搭铁线。

（3）由氧传感器上的加热器诊断

如果氧传感器上的加热器不工作，传感器的预热时间就要延长，控制单元处在开环状态的时间也延长，控制单元将误传出一个浓混合气指令。

拆下传感器接线器，在加热器供电导线和搭铁线之间接上数字式电压表。

在点火开关接通时，这段导线间应为12V电压，如果电压不足12V，应检查电源线或熔断器。

拆下传感器，在加热器的接线端上连一只欧姆表（图2-30），如果加热器没有正常的电阻值，应更换传感器。

图2-30氧传感器上的加热器接线端

2．氧化钛式氧传感器

某些汽车现在装备二氧化钛型氧传感器。

二氧化钛型传感器中包含一个可变电阻，可变电阻根据周围的空燃比变化而改变电阻值，以变换电压的方式工作，控制单元读取电阻两端的电压降。

而二氧化锆型传感器则以产生电压的方式工作。

控制单元把蓄电池的电压供给二氧化钛传感器，不过，这个电压值被电路中的一个电阻器降低了。

随着空燃比周期性地浓稀变化，二氧化钛的阻值相应地变化。

空燃比浓时，二氧化钛的阻值低，向控制单元提供一个较高的电压信号；空燃比稀时，二氧化钛的阻值高，输到控制单元的电压就低（图2-31）。

发动机冷起动之后，二氧化钛型氧传感器几乎能立即提供令人满意的信号，这就能在发动机暖车期间提供较好的空燃比控制。

图2-31二氧化钛型氧传感器的阻值与电压信号