桑塔纳2000GSi型轿车爆震传感器故障检测分析

Operation●Maintenance 使用●维修 35《汽车电器》2007年第7期 现代电控发动机普遍采用点火时刻闭环控制系 统。爆震传感器是点火时刻闭环控制系统必不可少 的重要部件,它的功能是将发动机爆震时产生的爆 震信号转变为电信号输入ECU作为反馈信号,ECU 根据爆震信号对点火时刻适当控制,决定点火时刻 是提前还是滞后 (减小点火提前角),使汽油机工 作时的点火提前角位于爆震界限附近,以获得较好 的动力性和经济性。 1 爆震传感器的工作原理 目前汽车发动机大多采用压电式爆震传感器。 桑塔纳2000GSi(时代超人)型轿车采用BOSCH公司 生产的压电型爆震传感器,部件编号为0261231038。 其结构如图1所示,主要由套筒、压电元件、配重 块、塑料壳体和接线插座等组成,安装在发动机缸 体进气道一侧。 传感器内部设置了一个配重块。配重块被螺栓 以一定的预紧力压紧在压电元件上,而压电元件被 夹在外壳与配重块之间。当发动机产生爆震时,传 感器套筒底座及配重块随之发生振动,配重块就以 一个正比于其运动加速度的交变力,施加在压电元 件上,压电元件上的压力发生变化,压电晶体变 形,由于压电效应压电元件的信号端就会输出与振 动频率和强度有关的交变电压信号。其振动强度越 大,则信号电压越高。 图2为爆震控制的输入处理回路。爆震传感器 把信号输入ECU后要进行滤波处理,并判定有无爆 震产生。因为爆震只在燃烧期间产生,所以为了避 免因干扰引起误检测,只在爆震判定期间进行判定 处理。ECU通常根据震动强度把爆震分成几个等 级,其中有强爆震、中等爆震、弱爆震。一旦爆震 修改稿收稿日期:2007-05-29 作者简介:邱宗敏,女,硕士,讲师,从事汽车运用与维修专业的理论与实践教学工作。 DetectingandAnalysisofFailuresofDetonationSensoronSANTANA2000GSi QIUZong-min (ZhejiangVocationalTransportationInstituteofTechnology,Hangzhou311112,China) Abstract:ThispaperdescribestheworkingprincipleofdetonationsensorforEFIengines.Itintroducesthe troublediagnosticanddetectingmethodsofthissensoronSANTANA2000GSiwithexamples. Keywords:DetonationSensor;workingprinciple;faultanalysis;detect;EFI(ElectronicFuelInjection) 桑塔纳2000GSi型轿车爆震传感器故障检测分析 邱宗敏 (浙江交通职业技术学院,浙江 杭州 311112) 摘要:简述电控汽油喷射发动机爆震传感器的工作原理,对桑塔纳2000GSi型轿车爆震传感器的故障诊断和检 测方法进行分析说明,并列举检测分析实例。 关键词:爆震传感器;工作原理;故障分析;检测;EFI 中图分类号:U472.9 文献标识码:B 文章编号:1003-8639(2007)07-0035-03 图1 压电式爆震传感器 图2 爆震控制输入处理回路 使用●维修 Operation●Maintenance 36《汽车电器》2007年第7期 产生,ECU将根据爆震强度推迟点火时间,爆震强 度越大,推迟量也大,反之就小。当爆震停止时, ECU又以一定角度递增点火提前角,使点火时刻处 于最佳状态。 2 爆震传感器故障诊断 在桑塔纳2000GSi型轿车的ECU(J220)内部存 储有两个点火特性脉谱图。发动机起动与正常工作 时各使用一个脉谱图。在发动机的正常工作中,如 果爆震传感器信号中断,ECU就会将各缸的点火提 前角推迟约15°,驾驶员会明显感到发动机动力不 足。此外还会有加速易爆震、油耗增加等故障现象。 对爆震传感器进行故障诊断时,首先按照电控 汽车故障诊断的一般程序,向驾驶员了解故障产生 的情况,然后进行直观检查,检查系统各部件是否 丢失,传感器配线是否松脱、线路是否接错等,再 用大众车系的专用检测仪V.A.G1551和V.A.G1552进 行故障代码的读取。如果某个故障代码一直存在, 则说明该故障码代表的故障一直存在,否则为间歇 故障。查询故障代码表,根据提示对相应部件进行 检测,排除故障。 判断爆震传感器有无故障还可用下列简单方 法:用扳手或其他金属物体轻轻敲击一下发动机缸 体,如果发动机会突然 “抖”一下又恢复原状,同 时观察发动机转速表———如果发动机转速突然下降 然后又恢复,说明爆震传感器在起作用,爆震传感 器及其线路基本没有问题;反之,说明爆震传感器 或线路出现故障。 需要说明的是,爆震传感器反馈的是发动机的 综合工况,它反映许多与它相关联的其它部位故障 信息。所以,如果检测仪显示 “没有识别出故障”, 一般情况下,应从下列方面去考虑。 a.爆震传感器安装不当,过紧或过松。爆震传 感器是用螺栓安装固定在发动机的缸体上。爆震传 感器的压电元件感应配重块的震动而产生电压信 号,而配重块被传感器螺栓以一定的预压力压紧在 压电元件上,传感器螺栓拧紧力矩的大小直接影响 到配重块的压紧力,从而影响到其震动程度,进而 影响到压电元件的受力程度。所以,调整螺栓的拧 紧力矩便可调整传感器的输出电压。因此在安装传 感器时应严格按标准力矩拧紧螺栓。桑塔纳2000GSi 爆震传感器固定螺栓的拧紧力矩的标准值为20Nm。 在安装爆震传感器时,若拧紧力矩过大,则惯性配 重块预压力过大,惯性配重块振动减轻,爆震传感 器会感知气缸爆震信号电压太低,从而出现点火过 早现象;同样道理,若拧紧力矩过小,配重块振动 加重,爆震传感器会感知气缸爆震信号电压太高, 出现点火过迟现象。因此,更换爆震传感器时,应 防止拧紧力矩过大或过小。 b.发动机、发电机及压缩机等固定不牢。桑塔 纳2000GSi爆震传感器是利用机体的振动使压电元 件产生电信号。发动机工作时产生不正常振动会使 爆震传感器误诊断为发动机爆震而向ECU传送信 号,使ECU一直延迟点火正时,出现点火时刻控制 不良。另外,发动机气缸、活塞环磨损严重产生敲 缸现象或各缸工作不平稳,气门间隙过大及轴承间 隙过大等原因造成发动机异常振动,也会使发动机 出现爆震控制不良。 c.与汽车电子的电磁兼容性能有关。 3 爆震传感器检修 图3为桑塔纳2000GSi型轿车装备的爆震传感器 接线原理图。发动机每两缸用一个爆震传感器。爆 震传感器G61用于1、2缸,安装在气缸体进气管侧 1、2缸之间;G66用于3、4缸,安装在气缸体进气 管侧3、4缸之间。传感器插座上有3根引线,2根为 信号线,1根为屏蔽线。爆震传感器压电元件产生 的电压很微弱,屏蔽线的作用是防止外界和汽车本 身各个用电器产生的电磁干扰对信号的影响,防止 ECU得不到信号或得到错误信号。 爆震传感器的检查主要包括传感器电阻的检 查、传感器线路电阻的检查及传感器输出电压的 检查。 测量可用V.A.G1594的辅助导线和数字式万用 表进行。 3.1传感器电阻检查 断开点火开关,等待10s之后,拆下爆震传感 器连接器接头,测量爆震传感器的任意两端子间的 电阻值均应为∞,若电阻值不符合标准,则需更换 爆震传感器。 另外还要检查各接线端子与外壳间的电阻是否 为∞,即不导通。若为0Ω,说明爆震传感器已经 损坏,则须更换爆震传感器。 3.2爆震传感器线路的检查 若传感器电阻值符合要求,而传感器工作不 良,则要对传感器的线路电阻进行检测,判断导线 图3 桑塔纳2000GSi型轿车爆震传感器接线原理图 的通断情况。各接线端子的检测方法如表1所示。 如果上述检测部位的电阻值为∞,说明线路有 断点;如电阻值大于标准值,说明接触不良,一般 为锈蚀、脏污所致。 3.3爆震传感器输出信号电压的检测 使发动机怠速运转,测量传感器1号和2号端子 间的电压,应有0.3～1.1V的电压输出,也可用示波 器进行检查,应有脉冲电压输出。输出电压不正常 应更换爆震传感器。 4 维修实例分析 4.1故障现象 一辆1998年生产的桑塔纳2000GSi电喷车,装 配德国Motronic(莫特朗尼克)M3.8.2电子喷射和 点火系统的AJR型发动机。该车累计行驶13.8万km, 因交通事故进行了修复,而后就出现了加速无力、 油耗增加的现象。 4.2故障诊断与排除 首先用V.A.G1551故障阅读仪读取故障码,发 现发动机ECU无故障记忆。考虑到加速无力与点火 系关系密切,读取数据流,观察点火提前角的控制 情况,结果发现001组中的点火提前角数值偏小, 即点火过迟,随转速升高也无明显增大。据此初步 判断是爆震传感器有故障。首先测量1、2缸爆震传 感器G61。拔下爆震传感器导线侧连接器,测量其 上端子1、2与发动机ECU端子68、67之间导线的电 阻,结果均为0.3Ω,表明该传感器线路良好;测量 G61上3个连接器端子相互间的电阻为∞,也正常; 接着测量传感器的3个端子与外壳间的电阻为∞, 表示3个端子与外壳绝缘,也是正常的。用同样的 方法检测3、4缸爆震传感器G66,结果也显示正常。 于是准备换个传感器试试。但在拆3、4缸传感器时 发现螺栓拧紧力矩偏小,轻轻即可拧下,接着检查 1、2缸传感器,发现拧紧力矩也偏小。考虑故障是 否由传感器螺栓拧紧力矩偏小所致,于是将2个传 感器螺栓按技术要求重新拧紧至20Nm后试车,故 障现象消失。再次进入数据流01组4区,点火提前 角数值显示在正常范围。 4.3故障原因分析 桑塔纳2000GSi轿车装用的压电式爆震传感器 对螺栓拧紧力矩有严格要求,否则会向发动机ECU 传递错误信号,使发动机的点火控制不良。 该车发生交通事故后进行修复时,维修工在装 复爆震传感器时没有按照技术要求将螺栓拧紧,传 感器内惯性配重的预压力不足,惯性配重随发动机 的振动增加,施加到压电元件上的力过大,导致压 电元件向发动机的ECU输出较高电压,使ECU错误 认为发动机发生了爆震而将点火时间推迟,出现上 述故障现象。 参考文献: [1]李东江,张大成.大众/奥迪车系故障诊断与排除技巧 [M].北京:机械工业出版社,2006. [2]舒 华,姚国平.汽车电子控制技术[M].北京:人民 交通出版社,2002. [3]李素华.电控汽油喷射发动机爆震传感器故障检测分析 [J].汽车技术,2005, (12):44-46. (责任编辑 易强山) Operation●Maintenance 使用●维修 37《汽车电器》2007年第7期 表1 桑塔纳2000GSi型轿车爆震传感器线路检测方法 检测部位 ECU 60端子至传感器 G66插头1端子 ECU 68端子至传感器 G61插头1端子 ECU 67端子分别至两传 感器插头2端子 发动机搭铁点(ECU旁边) 分别至两传感器插头3端子 检测项目 传感器信号正极线 传感器信号正极线 传感器信号负极线 传感器屏蔽线 标准值/Ω 0.5 0.5 0.5 0.5 注:检测时均拔下ECU、传感器插头。