雷克萨斯RX270发动机加速不良故障诊断

精通维修下载2018-12-05 12:22:38

       现代汽车发动机电控系统应用非常广泛,车辆电子设备日益增加,各传感器之间有着密不可分的关系,彼此间都影响着对方的工作。雷克萨斯RX270搭载的是1 AR- FE发动机,采用双VVT-i可变气门正时技术、电子燃油喷射式燃油系统,匹配1台6速手自一体变速器。雷克萨斯RX270发动机的排量为2.7L。凭借先进发动机技术,雷克萨斯RX270在高动力的同时也兼顾燃油经济性和静音舒适性。

    一、故障现象
    有1辆2012年9月生产的雷克萨斯RX270,车辆行驶了11万km,车主反映,车辆发动机故障灯点亮,近期感觉车辆加速不良、发动机动力不足。对车辆进行电脑读码,显示发动机故障码为P0174(混合气过稀),此故障码的检测条件为发动机暖机且空燃比反馈信号稳定时,燃油修正出现误差,严重偏稀。路试检查,发现车辆开起来确有明显的加速不良、动力不足现象。检查车辆的维修记录,该车一直在4S店正常保养,无事故,发动机无大修。

    二、故障原因初步分析
    造成车辆加速不良,动力不足的原因有很多,例如空燃比传感器故障、氧传感器故障、空气流量传感器不良以及点火系统、燃油系统、进气系统的故障。
      (一)空燃比传感器
    空燃比传感器(示意图见图1)产生与实际空燃比相对应的电压信号。空燃比传感器是电流输出元件,电流在电脑内转换成电压。在空燃比传感器或电脑连接器上测量电压时,始终显示恒定的电压值。此传感器电压用来向电脑提供反馈信号,以便电脑能够控制空燃比。电脑确定与理论空燃比的偏差,然后调节燃油喷射时间。如果空燃比传感器出现故障,电脑将无法对空燃比进行准确控制。为了提高废气中一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物的净化率,采用了三元催化转换器。为了最有效的利用三元催化转换器,必须精确控制空燃比,使其务必接近理论值。

      (二)氧传感器
    氧传感器(示意图见图2)为杯型,该传感器通过检测氧传感器本身产生的电动势来反馈废气排放中的氧浓度。采用氧传感器,能帮助电脑实现精确的空燃比控制。氧传感器位于三元催化转换器后面。由于此传感器与加热器集成在一起,所以即使在进气量很少的时候(废气温度较低),它也能检测出氧浓度。空燃比接近理论空燃比时,氧传感器的输出电压会急剧变化。电脑利用来自氧传感器的反馈信号,来确定可燃混合气是浓还是稀。并相应地调节燃油喷射时间。因此,如果氧传感器内部故障工作不正常,电脑就不能补偿主空燃比控制中出现的偏差。

      (三)理论空燃比
    传统的氧传感器输出电压会发生变化。相反,空燃比传感器数据则与现有的空燃比大致成比例关系。空燃比传感器将氧传感器浓度转换成电流,发送至电脑。理论空燃比值(14.7:1)示意图见图3。


      (四)空气流量传感器
    空气流量传感器是电喷发动机控制系统中最重要的传感器之一,它用来测定吸入发动机的空气量。电喷发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气,必须正确的测定每一瞬间吸入发动机的空气量,作为电脑计算并控制喷油量的主要依据。空气流量传感器的常见故障是线路短路、断路或进气量信号异常,它的故障会使电脑不能正确测定吸入发动机的空气量,从而不能正常进行喷油量控制,造成混合气过浓或过稀,使发动机运转不正常。
    (五)点火系统
    点火系统通常由电源、点火线圈、火花塞等组成,点火系统工作不良将造成怠速不稳、加速不良等故障现象。需要检查点火线圈总成并执行火花塞测试,确认发动机运转过程中产生火花,检查火花塞电极间隙是否合格,螺纹和绝缘垫是否损坏。
      (六)燃油系统
    燃油系统分为油箱、油路、喷油器等,在系统中有汽油泵,汽油滤清器等零件,燃油通过油泵、燃油滤清器、喷油器进入燃烧室燃烧,产生动力源。燃油系统故障易导致怠速不稳、爆震、加速不畅、尾气排放超标、油耗增加等问题。
      (七)排气系统
    汽车的排气系统主要由排气管、催化式净化器、消声器、尾管等组成。可燃混合气燃烧并带动发动机做功后,其剩余废气需要排出发动机外,这时排气系统就要发挥重要作用。当排气系统出现问题时,会影响发动机性能及油耗,而且会增加有害气体的排放量。

    三、故障诊断与排除
    (一)读取故障码
    车辆进入维修工位,首先确认发动机故障灯点亮,进行初步检查,使用智能检测仪读取故障码为P0174(混合气过稀)。
    针对P0174故障码进一步检查,连接智能检测仪,读取数据流。发现车辆发动机的短期燃油修正值为19.5%,说明该短期燃油修正值过高,混合气过稀。
    燃油修正与反馈值有关,而与基本喷油时间无关。燃油修正包括短期燃油修正和长期燃油修正。短期燃油修正值是指用于将空燃比持续保持在理论值的燃油补偿值。来自空燃比传感器的信号指示空燃比与理论空燃比相比是浓还是稀,这使得燃油喷射量在空燃比偏浓时减少,在空燃比偏稀时增加。长期燃油修正控制全面燃油补偿,用来补偿燃油修正造成的中间值长期偏离。在以往的工作中排除发动机故障时,造成短期和长期燃油修正值有偏差的原因有:空气流量传感器故障、进气故障、燃油不良、火花塞不良、排气堵塞、氧传感器故障等。

      (二)基本检查
      1.先做基本排查,从外观上检查进、排气系统,排气管及相关部件无泄漏现象。
    2.检查燃油系统。检查带滤清器的燃油泵总成,工作正常,燃油泵1-2端子电阻为2.5Ω,正常(规定值为0.2~3.0Ω);检查燃油压力,连接燃油压力表,起动发动机,测量怠速时的燃油压力为320kPa,正常(标准燃油压力为304~343kPa),关闭发动机后5min后检查燃油压力为156kPa,正常(标准燃油压力147kPa或更高)。
    3.继续检查点火系统。拆下火花塞检查火花塞螺纹和绝缘垫完整,检测电极间隙均小于1.4mm,但是火花塞电极上有湿碳的痕迹。清洗火花塞后试车,再次检查依旧有湿碳痕迹,为准确找出故障点,再对其它零部件进行检查。
      (三)故障检测
    1.空气流量传感器检测
    将点火开关置于ON (IG)位置(不起动发动机)30s后,使用智能检测仪读取空气流量信号为0.2g/s,正常(规定值为0.56g/s、或更小)。拆下并目视空气流量传感器的白金热丝(加热器)上没有异物,测量1-2端子在20℃时电阻值为2.35kΩ,正常,(规定状态2.21~2.69kΩ)。
    2.空燃比传感器及氧传感器检测
    拔下空燃比传感器插头,测量1-2号端子电阻值为2.0Ω,正常(规定值为1.8~3.4Ω );测量1-4号端子电阻值也正常(规定值大于10kΩ),拔下氧传感器测量12号端子电阻值为13Ω,正常(规定值11~16Ω),测量1-4号端子电阻值也正常(规定值大于10kΩ)。
    经过以上基本检测,只发现火花塞电极有湿碳的痕迹,针对车辆发动机短期燃油修正值为19.5%(混合气过稀)故障,决定执行喷油量主动测试来识别故障部位。起动发动机,以2500r/min的转速运转发动机约90s以暖机,在怠速状态下,连接智能检测仪,进入A/F执行改变燃油喷射量的主动测试操作。根据执行控制A/F传感器喷油量程序,检查空燃比传感器和氧传感器的输出电压,发现空燃比传感器输出电压的值并没有随着喷油量的增加25%和减少12.5%而变化,其显示几乎无反应,正常情况应该是随着喷油量的改变而有规律的改变,说明空燃比传感器存在故障。其异常喷油量和电压变化如图4所示,与之对比的正常状况如图5所示。



    更换新的空燃比传感器,进行路试,车辆加速不良故障排除,几日后电话回访,客户反映车辆工作状况良好,表示满意。

      四、总结
    本文这辆RX270车辆加速不良,动力不足的原因是因为空燃比传感器损坏。空燃比传感器输出电压的值并没有随着喷油量的增加而变化。正常情况是在增加25%喷油量时,混合器变浓,反馈电压应上升,在减少12.5%时,混合气变稀,反馈电压应该下降。此空燃比传感器的反馈电压无上述变化,表明空燃比传感器已损坏。
 

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