陳祖堅(jiān)

（佛山華材職業(yè)技術(shù)學(xué)校 528000)

豐田5A發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器原理及故障分析

陳祖堅(jiān)

（佛山華材職業(yè)技術(shù)學(xué)校 528000)

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器在發(fā)動(dòng)機(jī)D型汽油噴射系統(tǒng)之中，主要作用是測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的真空度變化，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后，與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起輸?shù)紼CU，ECU根據(jù)輸送來(lái)的信號(hào)計(jì)算出基本噴油量。本文主要針對(duì)豐田5A發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器，闡述了其工作原理、故障診斷方法并對(duì)相關(guān)診斷案例進(jìn)行分析。

歧管絕對(duì)壓力傳感器；工作原理；診斷方法；案例分析

1 歧管絕對(duì)壓力傳感器工作原理

1.1 工作原理

如圖1所示，半導(dǎo)體壓敏電阻式進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器，是由壓力轉(zhuǎn)換元件（硅膜片）和信號(hào)放大的混合集成電路組成。壓力轉(zhuǎn)換元件是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片，硅膜片的一側(cè)是真空室，另一側(cè)導(dǎo)入進(jìn)氣歧管壓力。所以進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力越高，硅膜片的變形越大，其變形量與壓力成正比。附著在薄膜上的應(yīng)變電阻的阻值則產(chǎn)生與其變形量成正比的變化[1]。利用這種原理，可把進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力的變化變換成電信號(hào)。

圖1 進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的結(jié)構(gòu)及電路

1.2 端子名稱

歧管絕對(duì)壓力傳感器有3個(gè)端子，分別是1號(hào)端子為VC電源端子，2號(hào)端子為氣管壓力信號(hào)端子(PIM)，3號(hào)端子為搭鐵端子E2。

2 豐田5A發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器輸出特性分析及電路測(cè)量分析

2.1 歧管絕對(duì)壓力傳感器的輸出特性分析

查閱各種類型的車型維修技術(shù)資料能夠發(fā)現(xiàn)，絕大部分半導(dǎo)體壓敏式電阻MAP傳感器的輸出信號(hào)與絕對(duì)壓力成正比。如圖2所示，豐田1.6 L威樂(lè)轎車的MAP傳感器輸出電壓與進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力的關(guān)系。

圖2 MAP傳感器輸出電壓與進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力的關(guān)系

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器的信號(hào)連接電路如圖3所示。

圖3 歧管絕對(duì)壓力傳感器電路圖

(1)當(dāng)打開點(diǎn)火開關(guān)，測(cè)得MAP傳感器信號(hào)端（2號(hào)端子）的電壓為3.68 V，即進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力對(duì)應(yīng)大氣壓力測(cè)出的輸出電壓。

(2)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（運(yùn)轉(zhuǎn)速度在800 r/min左右），這時(shí)節(jié)氣門開度比較小，進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力較小，歧管真空度較低，用萬(wàn)用表測(cè)量2號(hào)端子與搭鐵之間電壓應(yīng)該為1.25 V左右。

(3隨著節(jié)氣門開度的增加，2號(hào)端子測(cè)出的電壓應(yīng)該從1.25 V到5 V之間變化。

2.2 歧管絕對(duì)壓力傳感器電路測(cè)量分析

以豐田5A發(fā)動(dòng)機(jī)歧管絕對(duì)壓力傳感器為例，一般來(lái)說(shuō)有3個(gè)端子，分別是VC電源端子(3號(hào)端子）、PIM進(jìn)氣壓力模擬信號(hào)端子（2號(hào)端子）、及E2（1號(hào)端子）搭鐵端子，它們分別與發(fā)動(dòng)機(jī)控制ECM中的E5插頭的1、2、9號(hào)端子相對(duì)應(yīng)，具體的測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 各端子的測(cè)量數(shù)據(jù)

3 真實(shí)案例排除

故障現(xiàn)象：威馳5A-FE發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)、冒黑煙，踩下加速踏板，抖動(dòng)現(xiàn)象稍微有所改善，但是冒黑煙現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

故障分析：發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)并且冒黑煙的原因，是因?yàn)榭杖急炔徽_導(dǎo)致混合器過(guò)濃[2]。

檢測(cè)過(guò)程：

(1)起動(dòng)車輛，確認(rèn)故障現(xiàn)象與車主描述的一樣，怠速的時(shí)候抖動(dòng)并且冒黑煙，加速的時(shí)候抖動(dòng)現(xiàn)象有所改善，但冒黑煙現(xiàn)象加重了。

(2)用解碼器讀取發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障沒(méi)有代碼，讀取數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流中有三個(gè)數(shù)據(jù)值得注意：長(zhǎng)效修正系數(shù)（Long FT）為-20%；短效修正系數(shù)（Short FT）為-15%；氧傳感器的電壓值在0.9～1 V之間變化。分析上述幾個(gè)數(shù)字可以確認(rèn)，氧傳感器的電壓數(shù)值大于0.5 V，也就是說(shuō)氧傳感器檢測(cè)出混合氣過(guò)濃并且反饋給電腦，而長(zhǎng)短效修正系數(shù)的數(shù)值分別是-15%和-20%說(shuō)明電腦接收到氧傳感器反饋的信號(hào)，正在不斷減少噴油量。這就驗(yàn)證了我們的推論，噴油量過(guò)大或者進(jìn)氣量過(guò)小導(dǎo)致混合氣過(guò)濃。

(3)進(jìn)氣量過(guò)小可能是因?yàn)榭諝鉃V清器堵塞或節(jié)氣門積炭過(guò)多引起的，所以先拆開空氣濾清器用風(fēng)槍吹干凈，然后將節(jié)氣門完全清洗一遍，起動(dòng)車輛發(fā)現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象有所改善，但抖動(dòng)的主要原因并不在此。

(4)于是從噴油量控制的角度出發(fā)。發(fā)動(dòng)機(jī)基本噴油量控制依靠的是空氣流量計(jì)或進(jìn)氣壓力傳感器（5A-FE），當(dāng)這個(gè)傳感器失效的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU就會(huì)根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器的開度進(jìn)行失效保護(hù)控制。從這個(gè)思路出發(fā)，將進(jìn)氣壓力傳感器的接插頭拔掉（進(jìn)入失效保護(hù)），發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)、冒黑煙的問(wèn)題立即消失了，也就是說(shuō)節(jié)氣門位置傳感器沒(méi)有問(wèn)題，有問(wèn)題的是進(jìn)氣壓力傳感器。

(5)如圖4所示，進(jìn)氣壓力傳感器有個(gè)端子（1號(hào)端子為VC—5 V電壓線、2號(hào)端子為模擬信號(hào)電子、3號(hào)端子為搭端子），先把插頭拔出，發(fā)現(xiàn)1號(hào)端子（傳感器）E5第9號(hào)端子的測(cè)量結(jié)果＜0.5 Ω，3號(hào)端子（傳感器）E5第1號(hào)端子證明端子的連接線沒(méi)有問(wèn)題，測(cè)量3號(hào)端子電壓為5 V電源電壓屬正常。

懷疑2號(hào)信號(hào)端子有問(wèn)題，于是插好插頭，起動(dòng)車輛測(cè)量2號(hào)端子電壓。測(cè)量2號(hào)端子電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么踩加速踏板，信號(hào)線電壓一直在4 V位置不變（該電壓應(yīng)該隨真空度的提高而升高，并且范圍在1.25-5 V之間變化），可以確認(rèn)是進(jìn)氣壓力傳感器或控制它的真空管有問(wèn)題導(dǎo)致該故障。

(6)拿來(lái)真空泵，直接與進(jìn)氣壓力傳感器相連，然后不斷抽真空，發(fā)現(xiàn)2號(hào)端子電壓隨著該絕對(duì)壓力增大而增大。

(7)拔開與壓力傳感器連接的真空管，向兩端分別吹氣，發(fā)現(xiàn)該管不通。后來(lái)發(fā)現(xiàn)該管由于過(guò)熱導(dǎo)致中間軟管部分膨脹閉合，加上里面有臟東西，導(dǎo)致軟管中氣流不順暢，更換軟管，故障排除。

圖4 測(cè)量歧管壓力傳感器的各個(gè)端子電壓

4 結(jié)束語(yǔ)

歧管絕對(duì)壓力傳感器具有體積小、精度高、響應(yīng)性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在豐田、通用、克萊斯勒等多個(gè)公司生產(chǎn)的多款車型上，但是在使用過(guò)程中還是會(huì)有一定的故障率存在。作為汽車維修從業(yè)者，應(yīng)該從原理、結(jié)構(gòu)、工作特性等方面全面了解傳感器，結(jié)合故障現(xiàn)象、數(shù)據(jù)流等基礎(chǔ)信息來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障來(lái)進(jìn)行判斷，才能在維修中更加精確、迅速地排除故障，獲得更高的工作效率。

[1]黃關(guān)山.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)診斷與維修[J].人民交通出版社,2012,(1):79-89.

[2]沈陽(yáng).發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)的原因分析[J].汽車維修.2016,(6):21-22.

U464文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

陳祖堅(jiān)（1988—），本科，中學(xué)二級(jí)教師，研究方向?yàn)槠嚲S修教育和汽車故障診斷 。