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1、燃油修正在汽车故障诊断中的应用 1 燃油修正包括短期燃油修正和长期燃油修正 它们是OBD数据流中的一个重要参数 用于实时监测汽车发动机燃油系统的工作情况 在发动机电子控制系统中 为了使尾气的排放达到排放法规的要求 普遍采用三元催化转换器 TWC 作为发动机的尾气后处理设备 将尾气中的CO HC NOX三种有害气体转化为无害的CO2 H2O和N2 但是三元催化转换器的工作范围十分狭窄 只有当混合气的实际空燃比在理论空燃比附近时 催化转换器的转换效率才最高 净化效果才最好 因此必须对发动机的空燃比进行精确的控制 把空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内 2 发动机在开环控制过程中 PCM根据发动机
2、转速 进气量 冷却水温度和进气温度等确定喷油量 在发动机使用过程中 由于制造误差以及在使用中的特性变化 比如喷油器喷油量差异 空气流量计误差等情况 会导致喷油量过多或过少 因此开环控制系统很难将空燃比控制在三元催化转换器效率最佳的范围内 为此 控制系统普遍采用加装氧传感器组成的空燃比反馈控制系统 即闭环来控制空燃比 3 在闭环控制系统中 PCM根据发动机运行过程中的氧传感器反馈信号确定实际空燃比与理论空燃比的偏差 根据偏差调整喷油量应是增加或减少 以实现对空燃比的精确控制 并提高系统对自身误差和环境变化的适应性 为了使控制的效果达到最佳 将计算的结果储存到系统存储器中 以便下次进行持续的修正
3、这也称为自学习控制或自适应控制 它具有辨识 判断 积累经验和学习的功能 从而实现性能指标的最优控制 这种通过氧传感器信号电压反馈进行修正的量占据了一个很大的比重 一般来说 氧传感器反馈修正量是有限的 它保持在一个相对小的范围内 在此范围内 很容易调节混合气的浓度 当氧传感器反馈修正量超过限度后 对燃油的修正量就有限了 4 为了描述氧传感器反馈修正量相对于喷油量的百分比 采用了燃油修正这个参数 按照美国标准 在现代车辆的发动机管理系统中 燃油修正采取短期燃油修正及长期燃油修正相结合的方式影响最终的喷油时间 这两种燃油修正值都采用百分比表示 且均可在数据流中读出 某些V型发动机的左右两侧气缸具有单
4、独的修正参数 因此参数也分为左和右 车型不同 燃油修正值的限度也不同 对大部分车型来说 短期燃油修正值为 10 10 个别为 20 20 长期燃油修正值大部分车型为 20 20 正的燃油修正值表示PCM正在增加燃油 以便补偿混合气过稀的状况 例如 20 表示混合气太稀 增加20 的喷油时间 负的燃油修正值表示PCM正在减少燃油量 以补偿混合气过浓的状况 例如 20 表示混合气太浓 减少 20 的喷油时间 5 短期燃油修正氧传感器信号告诉PCM实际空燃比与理论空燃比之间的接近程度 从而决定在基本喷油量的基础上是多喷还是少喷 这个在基本喷油量基础之上不断实时调整的喷油量就是 短期燃油修正 因此 短
5、期燃油修正是对发动机基本喷油量进行临时修正 是一种细调 正常情况下 它围绕0的修正理想值快速上下波动 短期燃油修正在闭环状态下对喷油量有影响 在开环时 显示为0 6 短期燃油修正根据氧传感器的反馈输出信号快速地进行喷油量修正 当氧传感器反馈电压经过 突变点 时 短效燃油修正即改变修正方向 当氧传感器显示混合气稀时 短期燃油修正将响应为正值 使燃油增加以加浓混合气 在氧传感器显示混合气浓时 短期燃油修正将响应为负值 使燃油减少以减稀混合气 当短期燃油修正的变化接近0时 这说明基本喷油量计算值非常接近理论值 没有任何较大的修正 在一定条件下 如长时间在怠速运行和环境温度较高 或者炭罐清污电磁阀打开
6、时 会使短期燃油修正显示在负值范围内 7 短效修正根据氧传感器的反馈信号快速的进行喷油脉动修正 当氧传感器反馈电压经过 转变点 时 短效修正将改变修正方向 见图3 53 8 转变点1表示混合气由浓转稀的电压值 0 45V 转变点2表示混合气由稀转浓 0 45v 短效修正在经过转变点时 迅速往相反方向修正 由于短效修正时以发动机实际燃烧的废气监测为依据 因此不论是发动机机件的磨损 燃油压力的大小差异或机件上的不良因素 漏气 油压不当 都可以导致短效数值修正 9 短期燃油修正值不保存在PCM的存储器中 发动机熄火和重起时 会擦除和重新设置RAM存储器中存储的STFT值 易失性存储器 工作时通常会从
7、0开始变化 而长期燃油修正 LTFT 值不会被擦除和重新设置 而是保存在KAM存储器中 非易失性存储器 在下一次启动时 此LTFT就成STFT起始点的基准值 10 长期燃油修正长期燃油修正随短期燃油修正的趋势变化 它是基本喷油量计算的一部分 因此在开环和闭环状态下都对基本喷油量有影响 长期燃油修正一般较为稳定 是一种长期的调整 即在一个相对长的时间内保持不变 当短期燃燃油修正在正常范围内工作时 长期燃油修正保持氧传感器的平均值在450mv左右 至少400 500mv之间 因此 从故障诊断仪上看 长期燃油修正表现稳定 偶尔发生很小的变化 如果你在观察这些数值时 突然改变发动机的转速 你会发现长期
8、燃油修正发生了变化 但这并不是真正发生了变化 而是随着发动机转速的变化 长期修正进入了查找表的另一个单元格 11 若短期燃油修正过大 连续供给过多燃油 即短期燃油修正值达到一个设定的极限值后 PCM将增加长期燃油修正值来调整短期燃油的起始点 长期燃油修正值计算出来后一般会储存在存储器中 关闭点火开关后 这个数据也不会删除 这样当下次启动时 PCM采用最后计算出的长期燃油修正值来计算基本喷油量 因而可以做到持续的修正 由此可见 长期燃油修正用于对基本喷油量进行粗调 它是一个通过逐渐变化来适应超出系统设计控制要素的学习值 这些要素包括燃油氧含量 发动机磨损情况 空气泄漏情况 燃油压力变化情况等 清
9、除故障码以后 长期燃油修正值恢复成默认值 12 下面举例说明燃油修正的工作过程 假定一汽车在恒定负荷下以稳定车速行驶 发动机完全暖机并且系统处于闭环模式 其他输入信号也保持恒定 CPU查找到基本燃油计算值是5 46ms的脉宽 CPU向喷油器发出5 46ms的指令 13 燃油混合气以最终空燃比在燃烧室燃烧后 废气到达氧传感器 氧传感器向CPU发回报告 表示混合气 稍微偏浓 CPU对此作出反应 在随机存储器芯片内记录 3 的短期燃油修正值 CPU下一次开启喷油器时 仍然看到基本值是5 46ms 但现在被STFT减去3 0 16ms 因此 下一次喷油脉宽是5 30ms 当然 现在氧传感器看到混合气稍
10、微偏稀并通知CPU CPU可能会存储 3 的短期修正值 下一次喷油时 CPU就使用基本值5 46ms并加上3 0 16ms 总的脉冲宽度是5 62ms 最终结果就是系统在闭环模式下工作时 喷油脉宽在5 30 5 62ms之间变化 使用故障诊断仪观察 氧传感器值也上下跃变 保持平均值为450mV左右 此时 可在示波器上看到喷油脉宽的变化 这表明系统在闭环模式下工作 14 当进气系统中有空气泄漏时 现在CPU注意到氧传感器平均值不在是450mV左右 而只有300mV CPU在长期燃油修正值中存储5 的数值 下一次CPU计算喷油脉宽时 基本喷油量仍为5 46ms 并且仍然继续使用短期燃油修正值 但现
11、在还要使用长期燃油修正值来修正总的喷油脉宽 基本喷油量要加上基本值的5 0 27ms 结果在闭环工作时 喷油脉宽不再5 30 5 62ms之间变化 而是在5 57 5 89ms之间变化 最后尽管有空气泄漏 还是继续获得了理论空燃比 15 燃油修正在汽车故障诊断中的应用如果发动机状况恶化 动力控制模块试图在燃油修正程序内进行响应 只是不能进行足够的调整 也就是说燃油修正值已达到了临界点 在这种情况下 PCM就不能再维持理论空燃比 排放会增加 动力性和燃油经济性也会受到影响 16 当燃油修正值过大时 说明系统内出现一定的问题 正的燃油修正值过大 混合气稀 可能的原因有 燃油系统压力过低 空气未经流
12、量计计量而泄漏到进气系统 空气泄漏到氧传感器上游的排气系统 节气门体 轴磨损 喷油器堵塞或喷油雾化不良 燃油泵工作不良 燃油中有水 二次空气系统故障等 负的燃油修正值过大 混合气浓 可能的原因有 曲轴箱内的燃油污染 活性碳罐电磁阀常开 EGR流量率过大 燃油压力调节器泄漏 燃油系统压力过高 喷油器滴漏等 17 燃油修正值偏大或超限后 一般会引起发动机发抖 回火 怠速不稳 加速不良 油耗加大等故障 如果燃油修正超限PCM 一般产生混合气过稀 混合气过浓 燃油修正超限等故障码 有时燃油修正值未超限 或者虽超限 PCM还没有产生故障码 但发动机却已存在故障现象 此时可读取数据流中的燃油修正值来分析并
13、判断故障 在发动机的数据流的检测中 我们应该学会观察和分析燃油修正的状态数据 分析车辆是否在闭环状态下工作以及燃油系统时是否在对空燃比的过稀或过浓进行修正 分析长效燃油修正和短效燃油修正的工作状态是否在正常的范围之内 如果超出修正范围 是由哪些元器件失效所引起 表3 10的所列为元器件故障引起的氧传感器测量数值变化及长 短效修正值的变化 18 19 20 以实际车型举例说明燃油修正系数的分析 例1 发动机控制自诊断系统报告故障码P1152 P1151等 故障码含义为 长效燃油修正过稀 或长效燃油修正值超差 有的汽车解码器中称超下限 即调节喷油修正往稀调已到最稀极限值 意义解释 发动机电脑根据氧
14、传感器实时反馈信号发现混合气过浓 短效修正值往稀调节 负值方向 到最小值也未把混合气过浓调节过来 电脑根据短效修正值的长时间处在负值或往负值方向调节 学习到发动机系统的供油量过大 为适应 1状态 长效燃油修正值也往负值方向调节 并且也调节不过来 此时电脑设置P1152 P1151两个故障码 21 反过来说 当发动机自诊断系统报告故障码长效燃油修正过浓 或长效燃油修正值超差 有的汽车解码器中称超上限 即调节喷油修正往浓调已到最浓极限 电脑设码方式刚好与P1152 P1151设码方式几乎一样 只是调节喷油量是往浓调 维修技术人员简便理解 发动机由于某种故障原因 致使燃油混合气过浓 控制系统ECU虽
15、然对基本喷油时间进行了减小的调整 并且已经达到了它调整能力的极限值 但还是不能满足发动机控制系统对 1的设计要求 发动机控制系统超出了它自己的能力范围 这时就需要维修技术人员排除故障 帮助发动机恢复到控制系统的可控制的范围之内 这时 我们可以从解决发动机混合气过浓入手 分析混合气过浓的原因 如燃油泵 燃油压力 喷油器 进气 排气系统的泄漏 进气量的不足 氧传感器故障等等 22 例2 1995奔驰美规BENZC280轿车发动机控制电脑故障 故障现象 一台1995奔驰美规BENZC280轿车 进厂检修时司机反映汽车在行驶过程中有时会加速无力 加速踏板踩到最大车速都不会超过30Km h 故障发生并不
16、频繁 两 三天出现一次 在高速时很少发生 主要是在停车再加速的过程中容易出现 但只要关闭点火开关 然后再接通点火开关 起动发动机 故障现象就会消失 加速正常 汽车行驶两三天故障又重现 曾在许多修理厂检修 并用奔驰原厂仪器HHT检测 已更换过冷却液温度传感器 曲轴位置传感器 氧传感器 但情况并无改善 23 故障检修 采用诊断仪器红盒子进入OBD 诊断模式 先读取发动机系统故障码 显示为P0000 无故障码 再进入数值分析 起动路试 开始行驶时一切正常 踩住制动 停车 急加油 再踩制动 急加油 重复多次 以此方法使故障重现 果然 在路试一个多小时后 故障现象出现 踩加速踏板车速仍加不上去 用故障诊断仪读取故障码 还是P0000 研究数值分析 终于找到三条线索 24 1 行驶正常 IGNADV即点火提前角为5 5 提速至3000r min时为38 加速正常有力 当故障发生时 无论怠速 加速 IGNADV都显示负角度 有时为 6 有时为 2 只要关闭点火开关 再接通点火开关 起动发动机 又回到5 5 加速正常 2 行驶正常时 燃油控制系统FUELSYS数值变化正常 冷车为OL 热车为CL 急加
