在之前的文章中发动机数据流相关的知识参数,我们已经讲了不少(进气、冷却、润滑、燃油喷射等),接下来我们再来讲解一下与发动机点火系统与排放系统相关数据流的一些知识。
点火系统
我们都知道,当活塞运行到压缩上止点时,火花塞点火,将压缩后的高温高压可燃混合气点燃,使其产生强大的爆燃力推动活塞向下运行,从而输出动力。
PS:
为达到完美的动力输出,对点火时刻的要求就特别高,早了会出现爆震、水温过高、回火等故障;晚了会出现排气管放炮、排气管冒黑烟、发动机无力等。
我们先来思考一下,与点火系统相关的传感器有哪些?其是什么形式的,又是如何测量信号的。不熟悉传感器原理与分类的可以先看一下下面这个视频。
回到我们今天的主题,与发动机点火系统相关的主要传感器大致有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器与爆震传感器等。
曲轴位置传感器
英文缩写:CKP、CKPS(又叫发动机转速传感器)
安装位置:曲轴皮带轮后方、飞轮壳处、缸体一侧或缸体的后端
作用:确定曲轴的转速和转角(位置),与凸轮轴位置传感器(CMP)一起确定基本点火时刻。
结构分类:有霍尔式、磁脉冲式(电磁式/磁电式)和光电式等。
因光电式现在已未采用,我们在这里主要讲述一下磁脉冲式与霍尔式曲轴位置SEN(传感器)
●磁脉冲式
从上图中,我们可以看出,磁脉冲式传感器的电压随时间的变化是正负交替变化的,为交流电。
●霍尔式
从上图中,我们可以看出,霍尔式传感器的电压随时间的变化是0V与参考电压(5V)交替变化,为(断断续续的)直流电。(有电压或无电压)
电路原理图:
上图中,磁脉冲式CKP中,电脑(ECU)19号针脚对应线,为信号屏蔽线。
测量:
磁脉冲式CKP
1、外观检查
从外观上检查曲轴位置传感器探头与信号齿盘是否脏污变形;
2、屏蔽线检测
用万用表的电阻档进行测量,屏蔽线与另外两根线之间的电阻应为无穷大;
3、电阻阻值测量
用万用表的电阻档进行测量,测量传感器感应线圈的阻值,其阻值一般为450~1000Ω。
4、量线路
测量传感器插头至电脑板插头之间有无断路情况(电阻应不超过1.5Ω),以及测量搭铁是否正常。
5、波形分析
连接专用示波器,可测的其波形图,根据波形进行分析(下图为一磁感应式曲轴位置传感器的标准波形)
PS:
因齿盘上有缺齿(判缸信号),所以会出现一个较宽的波形。一般车厂不是以缺齿信号做一缸上止点信号,而是以缺齿信号后的几个信号做一缸上止点信号参考点。
霍尔式CKP
1、量线路
断开插头,打开点火开关,插头侧应有两个正级一个负级(搭铁),并测量搭铁是否正常。
关闭点火开关,插上插头,电源与搭铁不变,信号线电压有可能为参考电压,也有可能为0V,判断方法参照第2步。
2、量信号电压
插上插头,打开点火开关,一表笔接负级,一表笔接信号线,用手缓缓转动曲轴,其信号电压应在0V与5V(理论电压)之间切换。
数据流展示:
曲轴位置传感器相关的数据流显示的是发动机转速,不直接显示当前是某一缸上止点以及曲轴转角。
故障点及诊断思路:
PS:
因曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器之间相互配合,确定喷油与点火时间,当其发生故障时,会不喷油、不点火。(部分车辆可让低速行驶至修理厂)
曲轴位置传感器讲到这里就告一段落了,我们再来看一下凸轮轴位置传感器的相关知识。
凸轮轴位置传感器
英文缩写:CMP、CMPS
安装位置:凸轮轴皮带轮后方、缸盖后方/某一侧、凸轮轴上方(气门室盖上)。
作用:确定当前凸轮轴的位置,间接判断当前是某一缸压缩上止点,控制点火以及燃油的顺序喷射。
结构分类:电磁式、霍尔式、磁阻式等。(多为霍尔式)
电路原理图:
测量:检测方法同曲轴位置传感器类似(需分清电磁式还是霍尔式),也可查看如下视频,看汽修宝典大师如何检测(霍尔式CMP)。
数据流展示:凸轮轴位置传感器的数据无直接显示。
故障点及诊断思路:
爆震传感器
英文缩写:KS、KNK等。
安装位置:安装在发动机缸体上方,有的有一个,有的有两个。(12缸中间、34缸中间与23缸中间)
作用:
监测发动机燃烧过程中是否爆震,并将爆震信号转换成电信号输送给电脑作为修正点火提前角的重要参考信号。(电脑依据此信号来确定点火时刻是否需要提前推迟)
结构分类:主要有磁致伸缩式与压电共振型两种。其中,应用最广最多的是压电式共振型爆震传感器。
电路原理图:
其有单线式(外壳搭铁)、两线式(搭铁与信号)、与三线式(多了一根信号屏蔽线),一般为两线式。
数据流展示:
其数据流不做直接展示,仅用于修正点火提前角。下面的内容会详细为大家讲解点火提前角的内容。
测量:
爆震传感器的检测有一个简单方法,就是拆下爆震传感器,两引脚连接万用表电压档(交流),然后用木锤敲击,或者直接往地上连续敲击,看其是否有电压信号产生。
故障点及诊断思路:
爆震传感器很少损坏,一般损坏时会报故障码,在有故障码的时候,我们只需要拆下爆震传感器测量即可。如有电压产生,则还应检查其线路。
在点火系统里面,我们经常读取到的数据流其实是失火次数(如下图)
失火数
该数据流的数据有多种方式得知,一般由曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感通过曲轴加速度及凸轮轴位置传感器参与计算得知。
我们通过读取该数据流,可以快速得知某一缸(或几个缸)的失火次数,从而来快速分析、解决发动机失火(抖动)的故障。
另外,还有一个与点火系统相关的数据流,就是点火提前角。
点火提前角
点火提前角,是电脑根据多个传感器的工作情况,综合计算后得知。
PS:怠速时点火提前角一般在8°~15°,部分缸内直喷汽车,其点火提前角为-1°左右。
有的朋友会问了,什么是点火提前角?看看孤云老师给其它同行的解释。
点火过早,过晚都有什么影响?
点火过早:会形成爆震且功率下降、加剧发动机磨损。
点火过晚:做功效率低、油耗大,且排气声大。
另外,还有一个值得注意的是点火提前角的计算。
实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角(具体如下图)
与点火系统相关的数据流,我们就讲到这里了,我们下面再来看一看与发动机排放相关的各传感器及执行器的数据流。
排放系统
我们知道,排放控制系统主要有曲轴箱强制通风系统(PCV)、燃油蒸发控制系统(EVAP)、废气再循环系统(EGR)、三元催化转换系统(TWC)、以及二次空气喷射系统等。
在这里,小编我主要给大家讲解一下EVAP与TWC的相关知识,其它系统的相关内容,大家可以在汽修宝典内查看。
燃油蒸发控制系统
英文缩写:EVAP
作用:将燃油箱内的燃油蒸气,适时的送入进气歧管,参与燃烧,降低污染物(HC)的排放。
结构组成:
其主要由活性碳罐、碳罐电磁阀等组成。
电路原理图:
其与电路相关的电路,为碳罐电磁阀的电路。(如下图)
碳罐电磁阀为二线式,一根线为继电器(保险)供给的12V电源电压,另一根线为电脑内部搭铁(控制)线。
测量:
1、拔下插头、打开点火开关,量插头侧12V供电是否正常。
2、测量电磁阀电阻。(一般在20~40Ω)
3、拆下电磁阀,其在无供电时应不通,有供电时导通。(可用嘴吹)
数据流展示:它的数据流展示为ON/OFF,代表碳罐电磁阀的开启状态。
故障点及诊断思路:
三元催化转换系统
英文缩写:TWC
作用:降低尾气中污染物(CO、HC、NOX)的排放。
结构组成:主要三元催化器与氧传感器等组成。
这里主要给大家讲解氧传感器的相关知识,三元催化器的基础内容大家可点击下方图片进行查看。
氧传感器
英文缩写:O2、O2S、HO2S
作用:监测发动机燃烧后的尾气中的含氧量,并将含氧量转换成电压信号给ECU,ECU根据此信号来分析混合气的浓度,并视情况调节空燃比。(理论空燃比14.7:1)
结构分类:
PS:
现在的氧传感器均为加热式,一线、二线为非加热式氧传感器。另外氧传感器按位置(或功能)不同还分为上游(前)氧传感器与下游(后)氧传感器。现在也越来越多的车在配备5线、6线式的氧传感器。
电路原理图:
这是一款别克荣御V6 3.6L发动机的氧传感器电路图,它有两个前氧传感器与两个后氧传感器。两个前氧传感器是6线的,两个后氧传感器是4线的。加热器正级由点火开关/电源供电。
测量:(4线式前氧传感器)
在测量时,应先使发动机水温达到80℃左右(氧传感器进入闭环控制)。
●万用表测量
1、先拔下氧传感器插头,打开点火开关,测量氧传感器插头是否有12V供电(加热线+),再用万用表电阻档(或蜂鸣档)找出加热线-;(加热器线一般略粗,其电阻一般在4~40Ω)
2、找出另外两根线中的搭铁线,另一根就是信号线。
3、用万用表(直流)电压档,测量氧传感器信号线的输出电压,其电压应在0.1~0.9V之间变化,且10S内至少变化8次。(这里测量用机械式万用表最好)
PS:
六线式的氧传感器检测,对于另两根线小编我也不是太理解,有没有大神???
●读取数据流
用诊断电脑,读取氧传感器的数据流,可直观看到其信号电压。也可通过加减油门看其是否有一定的变化。
PS:
其信号电压同样应在0.1~0.9V之间变化,每10S不少于8次变化。
●读取波形
PS:同理,可看出其电压变化情况及次数。
上面这一幅图中,通过前后氧传感器的波形对比,可快速分析出三元催化是否存在故障。
故障点及诊断思路:
注:淡灰色:正常、白色:硅中毒、棕色:铅中毒、黑色:积碳严重。黑色不需要更换氧传感器,清理发动机积碳后运行一段时间即可。
今天的内容到这里就结束了,知识点有点多,你都弄懂了?文内涉及到的知识点,均为小编个人的理解,如有错误与不足,欢迎大家指正。
果果的作业题
用万用表检测六线式的氧传感器,除了加热线+、加热线-、搭铁线、信号线,对于另两根线孤云也不是太理解,有没有大神???
另氧传感器的故障与检测,小编我仅写了几个基础的,你有没有要补充的?
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