信号干扰造成汽车启动困难的故障排除

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  摘要:本文通过对奇瑞风云轿车因曲轴位置传感器的信号受干扰,造成启动困难进行检查、判断,分析故障原因,查找故障原因,总结维修经验,提高维修效率。
  Abstract: This article examines, judges, analyzes the cause of the failure, finds the cause of the failure, summarizes the maintenance experience, and improves the maintenance efficiency by checking and judging the start-up difficulty of the Chery Fengyun car due to the interference of the crankshaft position sensor signal.
  关键词:曲轴;位置传感器;信号干扰;启动困难;诊断排除
  Key words: crankshaft;position sensor;signal interference;start-up difficulty;diagnosis and troubleshooting
   中图分类号:U472.43                                       文献标识码:A                                  文章编号:1674-957X(2021)18-0149-03
  0  引言
  汽车启动困难的原因较多,机械方面、电路、油路方面、进气系统漏气、怠速阀和废气遭循环阀以及相关传感器故障等各方面都可能造成难启动。曲轴位置传感器信号正常与否是汽车能否启动的关键一环,现在的电控车系统较复杂,由于电磁干扰导致的故障有很强的隐藏性,检测困难。进行维修的时候,会走很多弯路,甚至没有办法解决,维修人员对于此需要高度重视。
  1  故障现象
  车辆信息:行驶里程为11万公里;车型:奇瑞汽车公司2016款风云2轿车,此车搭1.5L的ACTECO-SQR477型号发动机,功率的最大值是80kW/6000rpm,扭矩的最大值是140Nm/3000rpm,手动变速器分为5档。
  车主反映起动机处于正常的运转状态,发动机无法启动。因为早上不好发动,就去维修站维修,在对火花塞和高压电进行检查的过程中,取下了四个火花塞,没有发现有积碳的现象或者烧蚀的现象。将火花塞与高压线连接,放在气缸盖上进行试火。四个火花塞电极都释放出火花,此时就会误以为点火系统不会出现问题。结果,将水温传感器和怠速电机更换之后,发动机每次启动都非常顺利,以为排除了故障。第二天早上,车子冷启动,连续十多次的打火都没能启动,这就可以说明没有排除故障。最后采用推车启动的方法,发动机处于正常的运转状态。
  2  故障诊断与分析
  车辆进厂检查的时候,发动机故障灯亮起来,检测的时候使用X-431诊断仪,故障代码为p0335,曲轴位置的传感器电路产生故障。将故障代码清除,对车辆重新启动,启动机正常运转但发动机不易着车,偶尔可以着一次,有时重新启动发动机不着车,发动机故障灯再次点亮,同样是曲轴位置传感器故障码。
  首先,检查高压电,运转发动机试火,火花塞有高压电产生。大多数车辆曲轴位置传感器损坏,所呈现出来的主要特征是沒有高压电,而这辆车有高压电,所检测到的P0335曲轴位置传感器产生故障的问题可以排除。
  其次,当点火开关接通或者启动的时候,能够听到燃油泵的工作声音。按照常规程序,虽然燃油泵可以运行,也要对燃油系统的压力状况进行检查。对燃油压力表进行连接,对燃油系统的压力进行检查,看是否处于250kPa和290kpa之间。将点火开关关闭,大约10分钟之后,让油压维持在150kPa左右,此时燃油系统压力和机油压力均为正常。
  喷油器没有滴油,而且雾化良好,电磁阀电阻是13欧,LED试灯检测喷油信号正常。
  然后,测量汽缸压力,连接汽缸压力表,检查各缸压力,测量压力值分别为:一缸为1030kPa,二缸为1050 kPa;三缸为1010kPa;四缸为1050kPa;这测量值基本都在正常范围内。
  有油、有电,气缸为正常压力,对配气进行检查,发动机气缸中的混合气体能够准时点火,标记位置没有错误,就说明发动机内部不存在机械故障。之所以故障灯保持点火的状态,是由于熄灭车没有启动。使用诊断仪对故障代码再次读取,所显示的是p0335曲轴位置传感器发生了电路故障。将故障码清除,对汽车连续多次启动,没有启动的迹象。对故障代码再次读取,就可以显示p0335曲轴位置的传感器存在电路故障。在起动的时候对仪表进行观察,发动机运转速度的表指针产生波动,或者处于0位,或者在290r/min,在发动机运转速度的读取中使用诊断仪,对发挥其监视功能读取数据流。当起动机处于运行状态的时候,或者指针为0,或者处于200~600r/min之间,非常不稳定。
  按照检测所获得的故障码,需要先对曲轴位置的传感器电路进行检查并做好测量工作。使用万用表测量曲轴位置传感器A1脚到ECU 15号脚(红/白线),获得0.003Ω的电路电阻,这表明线路电阻是正常的,没有出现短路的现象和断路的现象。对车辆的各个搭铁点进行检查,使用砂纸对生锈的位置进行打磨,然后再重新安装,并将接地螺钉紧固,检查传感器电路是否正常。之后,对原曲轴位置的传感器(电磁式)进行测量,所获得的线圈电阻值是404Ω,冷藏车380Ω;新传感器的电阻是400Ω。与曲轴位置传感器相比较,检测结果为正常。在检查电路的时候结果正常,而且故障代码与曲轴位置传感器之间存在相关性,就要对曲轴位置的传感器进行更换,并且使用诊断仪将故障代码清除。发动机起动之后,启动机处于正常运转状态,汽车还是不能启动,这就可以说明不是曲轴位置的传感器发生故障,也不是由于电路故障引起的。   对于汽车不能正常启动的原因进行分析,是否可能是一些导线接头氧化或者虚接,影响电压降,导致起动机运转不够力带动发动机造成启动困难?于是用万用表分别测量正极与负极电压降,分别为正极电压降0.38V,负极电压降0.32V,均在小于0.4V的标准电压降范围内。如果点火开关出现故障,将点火开关转为“on”,使用蓄电池正极给起动机电磁开关充电,启动发动机,否则就不可以起动汽车,使起动档的时候点火开关座能够正常供电。
  由于更换了曲轴位置传感器,点火线圈以及其他的电路会产生高电压。发动机点火系统为双缸,要同时点火,1缸和4缸同时点火,2缸和3缸同时点火。如果气缸在压缩冲程上止点点火的时候,另一个气缸同时在排气冲程上止点点火。在三线点火线圈中,除了正极电源线,另两个使控制信号线,来自PCM控制模块。之后需要检查点火线圈的情况以及连接电路的情况。12V的电源线经过测试,电源没有问题,接头良好。
  当推车启动之后要缓慢增加速度,此时发动机的运转速度就会稳定上升,随着速度的增加,发动机出现抖动现象,这是由于高压火断了,此时拔出4缸的高压线,对发动机的运行过程进行观察,查看点火高压功率,就会发现4缸高压火跳得不是很强。经过再次运行之后,对起动机运转过程中的火跳情况观察,如果有火花产生,而且断断续续,就是点火线圈有问题,换为新的点火线圈,将发动机启动之后,车还没有启动。大车启动之后,发动机加快速度,此时发动机运转的速度平稳上升,解决了发动机抖动问题。
  点火线圈正常,起动之后对高压火的情况进行检查。拔下点火线圈的3线插头,点火线圈连接LED试灯,LED试灯,亮、暗变化不规则,不正常。继续运行启动机,使用LED测试灯测量PCM控制模块输出点火信号,测试灯不均匀闪烁,甚至有的时候不闪烁,这个时候就可以得出结论,曲轴位置传感器、ECU控制模块。
  PCM根据曲轴位置传感器将信号传递给点火线圈。曲轴位置传感器产生很大的间隙,输出信号弱或者被干扰,PCM控制模块对于曲轴位置传感器信号不能准确检测到,随着系统的运行,启动安全保护功能,不能将高电压传输干杯发动机。曲轴位置传感器间隙非常大的情况很有可能是由于曲轴推力瓦磨损,或者飞轮产生很大的位移。检查之后,曲轴、飞轮都不能往复运动。
  检查传感器和脉冲信号发生器转子的距离,查看是否为2mm(标准值是0.5-1.5mm)。除了曲轴飞轮位移外,如果间隙不不够标准,或者传感器信号不能正常传输,或者减弱,不利于发动机点火。当发动机起动的时候,使用万用表测量曲轴位置的传感器,为0.6V的输出电压,比较低。
  将捆扎好的线束剥开,就可以看到传感器线束插头附近有6~7cm的非屏蔽线(如图1左侧所示)。曲轴位置传感器所采用的是电磁结构,其是一个交流发电机,为有源信号装置。
  其所发出的脉冲信号非常微弱,容易被干扰。为了防止传感器发出的信号受到干扰,就需要增加屏蔽线。当前需要知道的是,曲轴位置传感器屏蔽效果不是很好造成信号干扰,此时就要将铝箔屏蔽线束合理使用(如图1右侧所示),尝试着启动发动机,偶尔会启车由此,此时对信号电压进行测量,为1.2V左右,不够稳定。
  在对推车启动进行分析的时候,启动机不参与工作,发动机的着车非常顺利。当启动机处于运转状态的时候,点火线圈出现控制信号不稳定,PCM开始启动故障保护功能。启动机可以着车,说明点火系统正常。对启动机处于运转状态的时候充电情况进行分析,关注启动机的运行状况,对启动机处于运转状态的时候电刷与换向器是否有火花产生,以及是否有电磁波,就会对曲轴位置的传感器信号产生干扰,影响曲轴位置传感器的标准信号输出。起动机运转速度非常快的时候,碳刷从换向器的一片过渡到另一片,当出现电刷烧蚀的时候,接触电阻出现不稳定,电流瞬时增加,就会有火花产生,此时出现强电磁波,而且干扰性非常强。由于曲轴位置传感器与启动机安装比较接近,线束是捆绑的,当启动机运转的时候,有火花产生,并且产生电磁杂波,对曲轴位置的传感器信号造成干扰,为进一步确诊,询问车主得知车辆起动机以前曾修过,为了确定该车启动时,是启动机产生电磁干扰,决定先用MT3500示波器看下信号波形,杂波幅度达到1V以上,杂波是在启动时伴随起动机运转时产生的,问题应该出在启动机上。
  为更进一步确诊,决定将启动机拆下来进行检查,对启动机壳体进行分解,就会发现当电刷烧蚀非常严重的时候,如果电枢线圈端面产生磨损,就会损坏线圈的绝缘漆。机电枢启动之后旋转,电枢线圈转动与挡盘(金属件)接触摩擦,并把齿圈处的胶圈磨烂(如图2所示)。
  挡盘与线圈之间的距离非常小,加之电枢旋转的时候出现轴向移动,经过长时间的接触摩擦,线圈绝缘漆出现破损,瞬间短路现象就会出现,(不会对启动机的运转造成不良影响,但导致碳刷过度烧蚀),产生了火花和电磁波;烧蚀的碳刷从换向器的一片过渡到另一片的时候,接触电阻发生了很大的变化,此时电流突然发生变化并有火花产生,此时就会有连续的电磁波产生,造成很强的干扰;起动机的电源线、搭铁线与曲轴位置传感器等线路又全部捆成一个线束布置在一起,增大了干扰源,使其瞬变干扰会耦合到信号线或控制线中形成错误型号,三者共同影响下,启动时干扰了曲轴位置传感器信号,导致PCM控制模块对正常的曲轴位置传感器信号无法检测到,进入故障保护功能的时候,发动机不能正常启动。
  3  故障排除
  起动机电枢线圈产生磨损的原因加以确认,是挡油板没有正确安装。对起动机重新装配的时候,将挡板的凸面翻转,在安装的过程中,凹面朝向电枢线圈,并更换齿圈处的橡胶圈(如图3所示)。
  用砂纸打磨电枢换向器并更换碳刷;把曲轴位置传感器线束单独分离出来布置捆扎好,安装启动机后,用诊断仪清除曲轴位置传感器故障码,试车,启动机一转发动机立即着车,发动机故障灯没出现,对故障码进行读取的时候,没有再出现故障码没。连续多次启动之后,不会出现检测故障码,故障码P033(曲轴位置传感器电路故障)没再出现。用示波器查看信号波形图,杂波消失,车辆启动困难故障彻底排除。
  4  故障总结
  通过排除车辆故障,可以看出故障部位与故障码检测结果不一致。根据检测的结果,為曲轴位置传感器和线路的故障。实际并非五次,而是起动机内部故障导致的电磁波干扰,曲轴位置传感器运行中出现了信号异常的问题。ECU控制模块中存储有很多的故障代码,这使得高电压供电的时候不存在故障代码。在启动的过程中会有电磁波干扰产生,曲轴位置传感器信号就会受到干扰。ECU控制模块接收到错误信号,就不能点火,也不能实施喷油控制。
  PCM控制模块配有监测电路,可以用于监测点火系统故障。它将控制信号传输给执行机构,对执行机构的工作状态进行监视。当执行器不能反馈信号的时候,PCM控制模块的故障保护功能开始启动。当点火系统产生故障的时候,会出现喷油器照常喷油,而火花塞不能点火的问题,使缸内中有过多的燃油,为了避免这种现象发生,就需要保证发动机起动正常,三效催化器在运行的过程中不能过热,更不能产生损坏。所以,当动力系统控制模块不能接收到来自点火器的反馈信号,甚至已经持续3次到5次的时候,系统就需要对喷油器强制停止。
  同时也要认识到,如果有故障码,故障很有可能不是由故障码所表示的部件引起的,甚至有些故障根本就没有故障码。以前也遇到类似电磁干扰现象,一车主自行在发动机舱内加装了一个高音喇叭,安装位置非常靠近氧传感器,发动机报警灯时不时出现,后来经过一系列的检测。才确定了喇叭干扰源,更换安装位置后故障排除。
  参考文献:
  [1]奇瑞风云汽车维修手册.奇瑞汽车有限公司编写.
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