3.2 电控燃油供给系统主要元件的构造与检测
问题链接:
1.燃油供给系统的组件有哪些?
2.如何控制电动燃油泵的工作?
3.目前常用的燃油泵是哪一种型式?
3.2.1 燃油供给系统的组成
燃油供给系统是由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、供油管、燃油压力调节器、脉动阻尼器(有的车辆上有)、燃油输送共轨、喷油器、冷起动喷油器(有的车辆上有)及回油管组成,如图3-6所示,具体安装位置如图3-7所示。该系统提供的燃油量总是高于实际需要量,多余的燃油从压力调节器返回燃油箱。
图3-6 燃油供给系统油路的组成
3.2.2 电动燃油泵
3.2.2.1 电动燃油泵的类型
不同类型的电动燃油泵主要是泵油组件不同。泵油组件按工作原理可分为容积泵和流体动力泵两大类。
图3-7 燃油供给系统各元件的安装位置
容积泵靠泵腔容积的变化来吸油和压油,因此是间歇性地输油,有较大的油压波动和振动噪声,但工作压力较高。滚柱泵、齿轮泵和叶片泵都属于容积泵。滚柱泵的工作压力约为200kPa,齿轮泵可达400kPa,叶片泵工作压力还可以更高。前两种泵用得较多。
流体动力泵是靠泵轮驱动燃油流动,流动的燃油因动量变化而产生油压,是一种连续输油的泵,压力波动小,因工作压力较低,宜用于大油量低油压的场合。轴流泵、离心泵、涡轮泵和侧槽泵均属于流体动力泵。轴流泵和侧槽泵的工作压力约为100kPa,另两种泵约为300kPa左右。涡轮泵和侧槽泵用得较多。
电动燃油泵按安装位置不同,可分为内置式和外置式两种。内置式电动燃油泵安装在燃油箱中,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、安装管路较简单等优点,应用更为广泛。外置式电动燃油泵串接在燃油箱外部的输油管路中,优点是容易布置,安装自由度大,但噪声大,且燃油泵供给系统易产生气阻,所以只有少数车型上应用。内置式电动燃油泵多采用涡轮泵和侧槽泵,外置式电动燃油泵则多采用滚柱泵和齿轮泵。
3.2.2.2 电动燃油泵的构造
1.涡轮式电动燃油泵
电动燃油泵的具体结构虽然多种多样,但都是由泵油组件、永磁电动机、端盖和外壳等部件组成,外壳卷边将其他各部分铆接成一体。泵油组件的转子(或泵轮)与电动机转子同轴。燃油由泵油组件流经电动机和端盖而向外输出。电动机的接线头设在端盖上。端盖的出油道中装有一个单向阀(出油阀)。当发动机熄火时,单向阀关闭,燃油管路中的燃油就不会向燃油泵回流而保持一定的残余油压,这样有利于下次迅速起动。此外,还有一个超压卸压阀(安全阀)装在泵油组件的支撑件上或装在端盖上,当燃油管路阻塞使系统中的油压超过允许值时,即开启卸压阀卸压,这样可避免损坏油管或燃油泵。
如图3-8所示,涡轮式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成。燃油箱内的燃油进入燃油泵内的进油室前,首先经过滤网初步过滤。
图3-8 涡轮式电动燃油泵的构造与工作原理
涡轮泵主要由叶轮、叶片、泵壳体和泵盖组成,叶轮安装在燃油泵电动机的转子轴上。燃油泵电动机通电时,燃油泵电动机驱动涡轮泵叶轮旋转,由于离心力的作用,使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳,并将燃油从进油室带往出油室。由于进油室燃油不断被带走,所以形成一定的真空度,将燃油箱内的燃油经进油口吸入;而出油室燃油不断增多,燃油压力升高,当油压达到一定值时,则顶开出油阀经出油口输出。出油阀还可在燃油泵不工作时,阻止燃油倒流回燃油箱,这样可保持油路中有一定的残余压力,便于下次起动。
燃油泵工作中,燃油流经燃油泵内腔,对燃油泵电动机起到冷却和润滑的作用。燃油泵不工作时,出油阀关闭,使油管内保持一定的残余压力,以便于发动机起动和防止气阻产生。卸压阀安装在进油室和出油室之间,当燃油泵输出油压达到0.4MPa时,卸压阀开启,使油泵内的进、出油室连通,燃油泵工作只能使燃油在其内部循环,以防止输油压力过高。
涡轮式电动燃油泵具有泵油量大、泵油压力较高(可达600kPa以上)、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点,所以应用最为广泛。
2.滚柱式电动燃油泵
如图3-9a所示,滚柱式电动燃油泵主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。滚柱式电动燃油泵的输油压力波动较大,在出油端必须安装阻尼减振器,这使燃油泵的体积增大,所以一般都安装在燃油箱外面,属于外置式。
阻尼减振器主要由膜片和弹簧组成,它可吸收燃油压力波的能量,降低压力波动,以便提高喷油控制精度。
滚柱泵的工作原理如图3-9b所示。装有滚柱的转子呈偏心状,置于泵壳内,由直流电动机驱动,当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成了工作腔。在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,其容积又不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。出油阀和卸压阀的作用与涡轮式电动燃油泵相同。
图3-9 滚柱式电动燃油泵结构与工作原理
a)滚柱式电动燃油泵的结构 b)滚柱式电动燃油泵的工作原理
3.2.2.3 燃油泵控制电路
不同车型采用的燃油泵控制电路也不同,但控制方式主要如图3-10所示进行分类。
图3-10 电动燃油泵控制方式的分类
1.发动机ECU+燃油泵继电器+燃油泵
(1)发动机ECU+燃油泵继电器+燃油泵——定速控制
图3-11为丰田卡罗拉1NZ-FE发动机燃油泵控制电路,发动机ECU通过控制开路继电器线圈搭铁回路来控制燃油泵的工作。
图3-12为通用别克君威汽车的燃油泵控制电路,与丰田卡罗拉燃油泵控制电路不同,是通过控制燃油泵继电器的供电来控制燃油泵的工作。当动力系统控制模块(PCM)控制燃油泵工作时,PCM的C2插头第3端子向外输出12V电压,为燃油泵继电器线圈提供电源,继电器工作,内部触点闭合,燃油泵工作。
1)发动机起动时。当发动机起动时,发动机ECU接收到ST信号,发动机ECU控制开路继电器的FC端子搭铁,则开路继电器线圈导通,蓄电池经主熔丝EFI、EFI主继电器触点、开路继电器触点,向燃油泵供电。
2)发动机运转时。当点火开关置于IG时,发动机则接收NE转速信号,继续控制开路继电器端子FC搭铁,以保持燃油泵继续工作。
3)发动机停机。该种控制系统若过了2s还没有收到发动机已起动的信号(转速达400r/min,超过了起动机拖动发动机的转速),则发动机ECU即断开开路继电器,切断燃油泵电源而处于等待状态,待以后收到起动信号后再接通。这样可以防止在发动机起动阶段燃油大量喷入而造成“淹缸”,“淹缸”会使发动机更难起动。
图3-11 丰田卡罗拉发动机ECU间接控制的燃油泵电路
这种控制方式提高了别克车在特殊情况下的安全性。对于搭铁控制方式而言,一旦车辆发生事故,如果燃油泵继电器线圈的搭铁回路有与车体短路之处,燃油泵就会不受控制地泵油,这增加了火灾的危险性。别克车燃油泵采用供电控制,事故中只要发动机停止工作或动力系统控制模块(PCM)因事故断电或关闭点火,则无论燃油泵继电器电路是否有短路性故障,燃油泵都不会工作泵油。
对于别克车而言,当点火开关从“LOCK”转到“OFF”时,动力系统控制模块(PCM)便控制燃油泵工作2s,而不是将点火开关要转到“ON”时才工作。这种“提前”泵油的方式可以在点火钥匙转到“START”位置时,为发动机起动时提供足够的油压,以利于迅速起动。
发动机控制单元通过燃油泵继电器间接控制燃油泵的通断,电动燃油泵始终以最高转速运行,需要燃油压力调节器调节供油管内的燃油压力。
图3-12 别克君威汽车发动机ECU间接控制的燃油泵电路
(2)发动机ECU+燃油泵继电器+燃油泵——电阻调速控制
图3-13所示为丰田雷克萨斯LS400轿车燃油泵控制电路,是发动机ECU、燃油泵继电器和电阻共同控制的燃油泵电路。
图3-13 丰田雷克萨斯LS400发动机ECU控制燃油泵继电器的燃油泵速度控制电路
点火开关接通后即通过主继电器将开路继电器的+B端子与电源接通,起动时开路继电器中的L1线圈通电。发动机正常运转时,ECU中的晶体管VT1导通,开路继电器中的L2线圈通电,均使开路继电器触点闭合,燃油泵继电器FP端子与电源接通,燃油泵工作。发动机熄火后,ECU中的晶体管VT1截止,开路继电器内的L1线圈和L2线圈均不通电,其开关断开燃油泵电路,燃油泵停止工作。
发动机运转过程中,燃油泵速度变化控制过程见表3-1。
表3-1 燃油泵速度变化控制的过程
2.发动机ECU+燃油泵控制单元+燃油泵——脉宽调制
发动机ECU和燃油泵ECU共同控制燃油泵电路,实现三速控制,其工作原理如图3-14所示。发动机ECU发出的FPC信号给燃油泵控制单元,控制单元发出不同脉宽信号,驱动燃油泵以不同转速运转。
图3-14 发动机ECU和燃油泵ECU共同控制的三速燃油泵电路
3.发动机ECU+CAN总线+燃油泵控制单元+燃油泵——功率调节
数字发动机控制单元计算各时间点所需发动机燃油量,并将此信息通过CAN总线输送给燃油泵控制单元。燃油泵控制单元调节电动燃油泵的功率,使之能够准确地输送燃油量。
4.发动机ECU+燃油泵控制装置+燃油泵——按需调节
此类燃油泵控制用于GDI发动机。从节能和降低排放的角度考虑,采用按需调节的低压燃油泵,可以在高压燃油系统需求非常低的时候,低压燃油泵不用再以最大转速工作,通过低压燃油泵转速调节以满足发动机工况。
如图3-15所示,发动机控制单元(ECU)采集高压油轨燃油压力传感器信号,基于闭环控制模式,发出PWM脉冲命令燃油泵控制装置,驱动三相燃油泵让其按需提供燃油量。
图3-15 按需调节的燃油泵控制系统
3.2.2.4 燃油泵关闭控制
有些汽车有这样的机械装置,在遇到下述情况时,燃油泵控制系统能使燃油泵停止运转,以保证车内人员安全。
(1)惯性动作开关控制 当车辆发生碰撞或翻车时,燃油泵惯性动作开关会关闭燃油泵,减少燃油泄漏。如图3-16所示,燃油泵惯性开关位于燃油泵ECU和发动机ECU之间。当发生碰撞时开关内的钢球移动,开关从触点处分开并断开,停止燃油泵的运作。当燃油泵被关闭后,需要使燃油供给系统重新工作时,把复位开关推至,顶部以重新设定燃油泵关闭系统,如图3-17所示。
图3-16 燃油泵惯性开关的安装位置与结构
(2)安全气囊充气膨胀时 当驾驶员安全气囊、前排乘客安全气囊或座椅侧安全气囊充气膨胀时,燃油切断控制装置使燃油泵停止运转。因发动机ECU从安全气囊中央传感器总成探测到充气信号时,发动机ECU便会断开开路继电器,使燃油泵停止运作,见图3-18。
图3-17 燃油泵惯性开关工作原理
图3-18 安全气囊充气时燃油泵关闭控制
3.2.2.5 燃油泵的就车检查
1)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上,如:丰田车系诊断座上有电源端子“+B”,将其与燃油泵测试端子“FP”跨接即可。也可以拆开电动燃油泵的线束插接器,直接用蓄电池给燃油泵通电。
2)将点火开关转至“ON”位置,但不要起动发动机。
3)旋开燃油箱盖应能听到燃油泵工作的声音,或用手捏进油软管应感觉到压力。
4)若听不到燃油泵工作声音或进油管无压力,应检修或更换燃油泵。
5)若有燃油泵不工作故障,但按上述方法检查正常,应检查燃油泵电路导线、继电器、熔丝有无断路。
电控燃油喷射系统的电动燃油泵,通常在点火开关关闭10s以上再打开时(不起动发动机),或关闭点火开关使发动机熄火时,都会提前或延长工作2~3s。若燃油泵及其电路无故障,在此情况下,在燃油箱处仔细听,均能听到电动燃油泵工作的声音。
3.2.2.6 燃油泵的拆装与检验
多数轿车的电动燃油泵,可在打开汽车行李舱盖或翻开后座垫后,从燃油箱上直接拆出。但也有些轿车必须将油箱从车上拆下,才能拆卸燃油泵。拆卸燃油泵时应注意:释放燃油系统压力,并关闭用电设备。
拆下燃油泵后,测量燃油泵两端子之间的电阻,应为2~3 Ω。用蓄电池直接给燃油泵通电,应能听到油泵电动机高速运转的声音。注意:通电时间不能过长。
3.2.3 燃油滤清器
燃油滤清器安装在燃油泵之后的高压油路中,其功用是滤除燃油中的杂质和水分,防止燃油系统堵塞,减小机械磨损,以保证发动机正常工作。
在电控燃油喷射式发动机的燃油供给系统中,一般采用的都是纸质滤芯、一次性的燃油滤清器。燃油从入口进入滤清器,经过壳体内的滤芯过滤后,清洁的燃油从出口流出。一般汽车每行驶20000~40000km或1~2年,应更换燃油滤清器。更换燃油滤清器时,应首先释放燃油系统压力,并注意燃油滤清器壳体上的箭头标记为燃油流动方向。
3.2.4 脉动阻尼器
部分电控燃油喷射式发动机的燃油供给系统中,在输油管的上游端装有或在电动燃油泵上直接装有脉动阻尼器,它的功用是衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动,使燃油系统压力保持稳定。脉动阻尼器的结构如图3-19a所示,它主要由膜片和膜片弹簧等组成,分成气室和油室两部分。
脉动阻尼器的气室是密封的,等于是一个空气弹簧,而且全部输油量通过阻尼器流向油轨。当燃油压力升高时,气室容积变小而燃油容积扩大,使油压升高峰值减小,如图3-19b所示,外壳会鼓起。反之,油压降低时气室容积变大而燃油容积减小,又使油压降幅减小,如图3-19c所示,外壳瘪进去了。
图3-19 脉动阻尼器
3.2.5 燃油压力调节器
3.2.5.1 燃油压力调节器的作用
喷油器喷出的燃油量取决于:喷油器喷孔的截面、喷油器电磁线圈的通电时间(喷油脉宽) t和喷油器喷孔的内外压力差ΔP,因喷孔面积基本不变,即喷油量取决于t和ΔP。要想让ECU只改变喷油脉宽来唯一地控制喷油量,必须保持喷孔内外压差ΔP为定值。喷孔外的压力是进气管内的气体的绝对压力,因发动机工况而异,喷孔内的压力是燃油油轨中燃油压力。装在油轨下游的燃油压力调节器的作用是通过调节燃油回油量的多少,使油轨中的油压力随进气压力变化而相应地变化,从而保持ΔP不变。ΔP一般在250~400kPa。
3.2.5.2 燃油压力调节器的类型及工作原理
燃油压力调节器有两种控制燃油压力的方式。
1.第一种方法:通过燃油压力调节器将燃油压力控制在一个恒定的压力值
采用该种燃油压力调节器的燃油系统属于单管路、无回油管路燃油系统,且燃油压力调节器位于燃油箱内,如图3-20、图3-21所示。因为没有热的燃油返回油箱,该燃油系统燃油蒸发量相对少些。
图3-20 第一种燃油压力调节器的安装位置
图3-21 第一种燃油压力调节器的内部结构
第一种燃油压力调节器,保证燃油系统压力恒定。为保证喷油器适当喷油,发动机ECU根据进气歧管压力的变化,计算每次喷射时间内燃油喷射量。这种无回油管的燃油供给系统的燃油压力为303~345kPa,相比第二种燃油压力调节系统的油压高。
该种燃油系统的燃油压力与燃油压力调节器内的弹簧弹力平衡。当燃油压力超过压力调节器内的弹簧压力时,压力调节器的阀门开启,使燃油流回到燃油箱。
2.第二种方法:保证燃油压力与进气歧管内绝对压力之差为恒定值
该种燃油压力调节器通常安装在输油管的一端,其安装位置如图3-22所示。
图3-22 第二种燃油压力调节器安装位置
第二种燃油压力调节器,保证燃油压力与进气歧管绝对压力的差值恒定,即喷油压差恒定。该种燃油压力调节器主要由膜片、弹簧和回油阀等组成。膜片将调节器壳体内部分成两个室,即弹簧室和燃油室;膜片上方的弹簧室通过软管与进气管相通,膜片与回油阀相连,回油阀控制回油量,见图3-23。
发动机工作时,燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧的弹力和进气管内气体的压力之和,膜片下方承受的压力为燃油压力,当膜片上、下承受的压力相等时,膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降(真空度增大)时,膜片向上移动,回油阀开度增大,回油量增多,使输油管内燃油压力也下降;反之,当进气管内的气体压力升高(真空度减小)时,则膜片带动回油阀向下移动,回油阀开度减小,回油量减少,使输油管内燃油压力也升高。由此可见,在发动机工作时,燃油压力调节器通过控制回油量来调节输油管内燃油压力,从而保持喷油压差恒定不变。
图3-23 第二种燃油压力调节器的工作原理
发动机工作时,由于燃油泵的供油量远大于发动机消耗的燃油量,所以回油阀始终保持开启,使多余燃油经过回油管流回燃油箱。发动机停止工作(燃油泵停转)时,随输油管内燃油压力下降,回油阀在弹簧作用下逐渐关闭,以保持燃油系统内有一定的残余压力。
燃油压力调节器不能维修,若工作不良时,应进行更换。拆卸时注意释放燃油系统压力。
3.2.6 燃油箱
3.2.6.1 鞍座式燃油箱内部结构
商用车燃油箱通常使用钢板结构,并在燃油箱内、外表面涂有防腐层。在燃油箱容量大但只部分充满的情况下,汽车转弯时燃油会突然出现晃动和转移的现象。通过优化燃油箱结构,单室燃油箱变鞍座式燃油箱,并采用带孔的隔板,将燃油箱分割成若干小空间的方法,就能克服这个问题,见图3-24。乘用车燃油箱主要由聚乙烯塑料制成,这种燃油箱在高温时存在塑性变形问题,另外还存在着严重的燃油蒸气渗透的问题。乘用车燃油箱也越来越多地使用钢板材料,能大大降低燃油蒸气的排放。
图3-24 单一燃油箱和鞍座式燃油箱
十多年来,汽车制造商已在多种车型上安装了鞍座式燃油箱。这种油箱使用两个燃油箱,分布在驱动轴或排气系统的两侧,可优化行李舱容量和碰撞安全性。在大多数应用中,将有一个燃油箱作为初级侧,该侧有燃油泵为油轨输送燃油,如图3-25所示,即右侧燃油箱,也是加油的一侧。燃油泵通过串行数据总线连接至车辆的燃油泵控制模块。左侧副燃油箱装有一个喷射泵,利用由回油产生的文丘里效应将燃油吸入初级侧燃油箱的收集罐内。
两侧燃油箱都包含油位传感器,用于确定燃油箱中的燃油液位,以进行燃油分配,组合仪表读数和EVAP测试。收集罐用于确保将足够的燃油提供给燃油泵,并能够确保在燃油耗尽时,燃油箱所有分割的小空间内的燃油都被放空。
图3-25 鞍座式燃油箱内部组成
1—液位传感器、插接器 2—收集罐 3—喷射泵 4—燃油泵 5—右侧燃油箱 6—左侧燃油箱 7—液位传感器 8—减压阀 9—液位传感器、插接器 10—高压循环管 11—低压循环管 12—燃油输送管 13—燃油滤清器 14—油轨 15—喷油器
3.2.6.2 鞍座式燃油箱内部运行模式
在大多数现代系统上,策略是在初级燃油箱中保留尽可能多的燃油,以使燃油泵被燃油浸没以有利于冷却。当燃油燃烧时,系统会将燃油从副燃油箱抽至初级燃油箱。当副燃油箱侧为空时,收集罐仅从燃油箱的初级侧抽取燃油。在某些车辆上,系统将平衡燃油箱之间的燃料以优化重量分配,直到燃料达到特定水平为止。
3.2.6.3 油位计算与故障设置
1.燃油液位传感器信号传输过程
燃油液位传感器的燃油液位发送单元,如图3-26所示,经仪表板单元IC采集到油位信号,并进行A/D转换后,通过车身总线将燃油液位向车身控制模块BCM、网关模块CGW发送。发动机控制模块ECU通过动力传动CAN总线可以从网关读取到燃油液位的信号,从ABS单元读取到车速信号。燃油液位表是组合仪表的组成部分。驾驶员可以借助它监控车辆行驶时的燃油水平。通常,ECU接收燃油液位传感器信号,计算燃油里程并监控燃油箱压力,决策燃油输送策略。
图3-26 燃油液位传感器信号传输过程
1—燃油液位发送单元与仪表板线束连接,经过A/D转换 2—车身CAN总线 3—IC发送燃油液位数据给BCM 4—IC发送燃油液位数据给CGW 5—动力传动CAN总线 6—ECU传送机轮速数据给CGW 7—ABS经动力传动总线发送轮速数据给ECU 8—轮速传感器与ABS连接 9—诊断CAN总线 ABS—防抱死制动控制单元 BCM—车身控制单元 CAN-B—车身CAN总线 CAN-P—动力CAN总线 CAN-D—诊断CAN总线 CGW—网关 ECU—发动机控制单元 FLSU—燃油液位发送单元 IC—组合仪表 WSS—轮速传感器
2.燃油计量规则
这两个燃油液位传感器对于鞍座式燃油箱能够正常工作至关重要。发送给组合仪表单元的燃油量反映了两个传感器的输入。燃油泵控制模块和发动机ECU也使用这两个传感器来确定系统是否正常运行。具体燃油计量设置规则如下。
1)副燃油箱侧液位传感器仍发出有燃油信号,但初级燃油箱液位已开始下降时,信息矛盾,故设置故障码。在某些情况下,副燃油箱侧的故障将导致燃油表默认为是初级侧传感器发送的读数,并显示最大半罐的读数。该读数将保持不变,直到副燃油箱侧的燃油液位为空,并且初级侧的燃油开始下降。如果是初级侧燃油箱液位传感器发生故障,仪表读数将为空。
大多数燃油泵控制模块都能够根据燃油液位传感器的行为来识别喷射泵的问题。模块依据来自液位传感器发送的读数设置这些故障码。当ECU检测到燃油箱的副油箱侧仍存储有燃油并且初级侧燃油液位开始下降时,将设置该故障码。
2)无燃油压力,但燃油液位仍会在四分之一以上。某些情况下,在没有燃油压力的情况下,燃油液位仍会显示四分之一燃油箱或更多。这明显是主燃油泵问题,但燃油泵的电路完好无损。更换燃油泵,情况将恢复正常。
3)搭铁连接和线束问题是鞍座式燃油箱的常见问题。如果液位传感器信号电压下降过大或燃油液位读数不一致,请检查车身和底盘搭铁处的连接是否有过大的电阻。燃油箱的顶部通常会积聚道路盐粒和除冰盐水,这可能会导致与搭铁短路。
3.燃油液位相关故障码和数据流
(1)相关故障码
P0460:燃油液位传感器“A”电路。
P0461:燃油液位传感器“A”电路范围/性能。
P0462:燃油液位传感器“A”电路电压过低。
P0463:燃油液位传感器“A”电路电压过高。
P0464:燃油液位传感器“A”电路间歇性故障。
P0656:燃油液位输出。表示ECU或其他相关控制器之一已检测到燃油液位输出电路中的差异。
P25B0:燃油液位传感器“A”卡滞。
(2)相关数据流
燃油液位输入这个数据是以额定燃油箱注油量的百分比表述的。可以直接从传感器获取,也可以通过车辆串行数据通信总线间接获取,或者可以通过控制策略使用其他传感器输入来推断。
FLI:xxx.x%——表示燃油液位输入,最小值0%(没有燃油输入),最大值100%(最大容量)。
3.2.7 燃油供给系统的检测
燃油供给系统技术状态的好坏直接影响发动机的动力性、经济性和可靠性,它在使用中有较高的故障率。因此,燃油供给系统往往是检测与诊断的重点内容。
3.2.7.1 燃油压力的测试
电控燃油系统因其关键作用,需经常进行清洁、测试,通过测试发动机运转时燃油管路内的油压,可以判断电动燃油泵或燃油压力调节器有无故障、燃油滤清器是否堵塞等。大多数进气口燃油喷射系统工作时的低压约为69kPa,高压约在241~310kPa之间。
燃油泵的油压测试内容有:
1)供油压力:发动机怠速运转中燃油供给系统的实际工作压力。
2)调节压力:发动机怠速运转中将燃油压力调节器真空管拆开后燃油系统升高时的油压减去供油压力的差值,应在28~69kPa之间。
3)最大油压:发动机怠速运转中,将回油管夹住时,燃油系统的油压应为供油压力的2~3倍。
4)系统残压:发动机熄火后,等待5min后,燃油系统油压应保持在137kPa以上(单点喷射系统没有残压)。
5)供油量:发动机怠速运转中,读取燃油系统油压,然后急加速到3000r/min以上,此时立刻读取油压,应不得低于供油压力减21kPa。
1.燃油系统的压力释放
1)起动发动机,维持怠速运转。
2)在发动机运转时,拔下燃油泵继电器或电动燃油泵电源接线,使发动机自行熄火。
3)再使发动机起动2~3次,即可完全释放燃油系统压力。
4)关闭点火开关,装上燃油泵继电器或电动燃油泵电源接线。
2.燃油压力表的连接
1)断开蓄电池的负极接线。
2)在适当处断开连接油管。
3)在断开油管处接上燃油压力表,以丰田Celica和凯美瑞的3S-FE发动机为例,如图3-27~图3-29所示。
图3-27 断开蓄电池的负极接线
图3-28 断开连接油管
4)重新接好蓄电池负极接线。
3.燃油系统静态燃油压力的测试
1)用故障诊断仪指令燃油泵接通,或用一根导线短接电动燃油泵的两个检测插孔FP和+B,如图3-30所示,或用跨接线直接运转燃油泵。
图3-29 在断开油管处接上燃油压力表
图3-30 短接诊断座中的端子
2)打开点火开关(不起动发动机),使电动燃油泵运转。
3)测量燃油系统的压力。系统正常油压应为未经调节的燃油压力(具体数值参见原厂维修手册)。若油压过高,应检查燃油压力调节器。若油压过低,应检查电动燃油泵、燃油滤清器和燃油压力调节器。
4)拔下诊断座插孔的短接线,关闭点火开关。
5)燃油系统保持压力的测试静态油压测量5min之后,再观察油压表指示的系统残压。其值应不低于137kPa。否则应检查电动燃油泵和燃油压力调节器的保持压力及喷油器的泄漏情况。
4.发动机运转时燃油压力的测试
1)起动发动机。
2)分别测量怠速和拔下燃油压力调节器上的真空软管时的燃油压力,即读取两种工况的差值,即为调节压力,应在28~69kPa之间。拔除真空软管后的燃油压力应和节气门全开时的燃油压力基本相等。若拔除真空软管后的燃油压力不升高,则应检查燃油压力调节器或真空软管。
3)发动机怠速运转中,将回油管夹住时,燃油系统的最大压力应为怠速供油压力的2~3倍。若压力没有升高2~3倍,则应检查燃油泵。
4)提高发动机转速,急加速到3000r/min以上,此时立刻读取油压,应不得低于供油压力减21kPa。
5.输油管路状况测试
如果燃油管路或器件堵塞或输油量不足,将会有下列现象发生:
1)发动机转速较高时,输出功率下降,车辆达不到相应的行驶速度。
2)发动机加速时会熄火,尤其是当爬坡或重载加速时。
3)发动机起动困难。
4)怠速不稳、失速。
5)发动机易熄火,而导致自动变速器挂档不稳。
如图3-31所示,分别在供油管路和回油管路中连接上开关阀门,用于分别断开供油路或回油路,观察燃油压力表上的压力变化情况,以分段验证油路的工作情况。注意:每次测试前,先将燃油管路中的燃油压力释放掉。另外,燃油压力表应有压力释放软管接到燃油箱或容器中。
图3-31 燃油供给系统输油管路测试
6.油压表的拆卸
释放燃油系统压力后,拆下蓄电池负极线和油压表,再重新装好油管接头和蓄电池负极线。预设燃油系统的油压并检查油管各处有无漏油。
3.2.7.2 燃油泵控制电路检测
燃油泵控制电路中线束不良插头、线束绝缘损坏或线束内部断裂等,将导致间歇性故障。燃油泵继电器不良或损坏,将导致燃油泵不工作。关于燃油泵控制电路的检测内容主要有以下几项。
1.继电器的检测
如图3-32所示,继电器的STA端子与E1端子之间,其电阻一般为17~25Ω,B端子与Fc端子则应为88~132Ω。
图3-32 丰田3S-FE发动机燃油泵控制电路
继电器导通测试:
1)连接蓄电池到STA端子与E1端子。
2)使用万用表,检查B端子与Fp端子必须导通。
3)如不合规格,则更换继电器。
4)连接蓄电池到B端子与Fc端子。
5)使用万用表检查B端子与Fp端子之间,必须导通。
6)如不合规格,则更换继电器。
2.电动燃油泵的检测
电动燃油泵的检测要点:
1)电动燃油泵内部绕组电阻应在2~4Ω。
2)电动燃油泵耗用电流:最大输出阻力负荷时应在10A以下。
3.2.7.3 燃油系统数据流读取
OBDⅡ对燃油系统的监测属于连续监测。发动机控制单元ECU内燃油系统监控器评估燃油控制系统,以调节可燃混合气,尝试在变化的发动机转速和负载范围内实现燃烧室中最佳的空燃比。如果不存在故障码,且EVAP系统未将燃油蒸气排入发动机,则监控器会在正常的发动机运行和驾驶条件下连续执行监控。
燃油控制系统使用存储在发动机ECU中的燃油调整表,来计算和补偿由于正常磨损和老化而在燃油系统组件中发生的变化。燃油调整表基于发动机转速和发动机负载。在闭环燃油控制期间,燃油调整策略会学习对浓燃油系统或稀燃油系统进行校正所需的调整。校正值存储在燃油调整表中。燃油调整表有上限和下限,用于修改在闭环运行期间维持14.7:1的空燃比所需的燃油喷射基本脉冲宽度。
如果一个或多个氧传感器指示发动机运行在过浓状态,则ECU将通过减小燃油喷射脉冲宽度来纠正过浓状态。以类似的方式,如果氧传感器指示发动机混合气过稀,则ECU将通过增加燃油喷射脉冲宽度来校正过稀状况。基本脉冲宽度可以修改的程度受到限制,ECU计算时,将需要在调整的上限或下限之外修改脉冲宽度,以实现14.7:1的空燃比,此时会存储故障码(DTC)。如果在接下来的3个预热周期中再次出现过稀或过浓状态,则ECU将存储DTC并点亮检查发动机故障灯。
第一类数据流:燃油系统监控数据流。
FUEL_SUP:NO or YES——表示燃油系统监控,支持或不支持。
FUEL_ENA:NO,YES or N/A——表示燃油系统监控使能,不能、能或不支持。
FUEL_RDY:YES or NO——表示燃油系统监控状态,已完成或未完成。
FUELCMPL:YES,NO or N/A——表示燃油系统监控状态完成情况,已完成、未完成或不支持。
遇到所有必要条件以检测燃油系统故障,燃油系统监视器完成状态计数显示。
FUELCOMP:× × × × × cnts——表示燃油监控器完成状况计数。
第二类数据流:燃油系统状态
FUEL_SYS1:OL——表示燃油系统状态:开环,表明进入闭环控制的条件还没达到。
FUEL_SYS1:CL——表示燃油系统状态:闭环,用氧传感器为燃油系统控制提供反馈信号。
FUEL_SYS1:OL Drive——表示燃油系统开环驱动状态,是由于行驶条件(例如功率增大、减速增大)而导致的开环。
FUEL_SYS1:OL Fault——表示燃油系统开环错误状态,是由于开环时检测到系统故障。
FUEL_SYS1:CL Fault——表示燃油系统闭环错误状态,是由于至少有一个氧传感器存在故障。
注意:此时的燃油系统1和2通常不指喷油器组。燃油系统1和2旨在代表完全不同的燃油系统,它们可以独立进入和退出闭环燃油。V型发动机上的喷油器组通常不是独立的,它们共享相同的闭环启用标准。如果发动机关闭且点火开关打开,则燃油系统状态应显示“OL”状态。
车辆在指定的燃油系统监控条件下运行的次数,燃油系统监控器遇到的状况计数显示。
FUELCOND:× × × × × cnts——表示燃油监控器遇到的计数。
第三类数据流:燃油系统压力相关数据流
FP:× × × kPa(× ×. × psi)——表示燃油系统压力(表)为× × × kPa或× × × psi。燃油压力范围最小为0kPa,最大为765kPa。这个读数是参考大气压力的。
FP:× × × kPa(× ×. × psi)——表示燃油系统相对压力为× × × kPa或× × × psi。相对压力范围最小为0kPa,最大为5177.27kPa。这个读数是参考进气歧管真空度的。
FRP:× × × × × × kPa(× × × × ×. × psi)——表示油轨压力为× × × kPa或× × × psi。燃油压力范围最小为0kPa,最大为655350kPa。这个读数是参考大气压力的,是针对燃油直喷发动机的参数。