论文

论文题目：森林人发动机进气过稀故障的排除与浅析

摘 要

发动机是汽车的心脏，是汽车的主要总成和动力来源。在使用过程中出现故障，对汽车性能往往有较大的影响。本文通过一例斯巴鲁森林人发动机进气过稀故障的检测与排除，首先分析可能造成此故障的原因，接着根据车辆实际情况进行检测诊断，找出了故障点并进行了故障排除。强调通过依靠电脑诊断仪和实际维修经验相结合，理清诊断思路，灵活运用多种诊断分析方法，才能解决故障，并为以后相似的故障提供检测诊断经验。

关键词：发动机 进气过稀 数据流 诊断

前 言

电控燃油喷射发动机是机电一体化的产物，尤其是发动机的控制系统，它设置有多个传感器、执行器和控制元件。控制系统工作时，各种信号相互交叉、渗透，控制进气、喷油和点火。一旦发生故障，则症状的界限模糊，而且只是局部发生故障而其他部分仍完好的可能性极高。而控制单元一般都是一个整体，为排除局部故障而去整体更换总成，经济上不合算。这就要求我们了解电控燃油喷射发动机的结构原理，掌握有关功能，运用科学的分析方法和维修技巧，制定出切实可行、经济的维修方案，通过采取一些简单有效的措施，以恢复功能，以达到排除故障的目的。

斯巴鲁森林人采用的是EJ20水平对置发动机，这种发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动，发动机整体高度降低、长度缩短、整车的重心降低，车辆行驶更加平稳。该发动机采用多点燃油喷射技术，可将燃油压力保持相对恒定，然后将其喷入每个进气口。燃油喷射量是由一套间歇喷射系统控制，该系统可依据每种工作状况下所需的空气量，精确控制喷油嘴开启时间。在实际的控制中，最佳燃油喷射量是通过调节喷油嘴的喷射脉宽而获得的。这种控制方式非常简单，但燃油测量结果极为精确。发动机电控单元ECU可依据车速、节气门位置、冷却水温度及其他同车辆运转相关的数据，来修正燃油喷射量。

目 录

摘 要 I

前 言 II

目 录 III

一、故障现象 1

二、故障原因分析 1

2.1 混合气过稀故障 1

2.2 混合气过稀常见故障原因 1

三、故障诊断与排除 3

3.1 故障诊断过程 3

3.1 故障诊断结果 7

3.3 故障排除 7

四、结束语 8

参考书目 8

森林人发动机进气过稀故障的排除与浅析

一、故障现象

一辆2010款斯巴鲁森林人，搭载2.0L水平对置发动机，4速手自一体变速器。客户反映该车购买3个月时间，怠速运转时该车发动机转速不稳，抖动较大。在行驶过程中，感觉动力明显不足，有回火现象，仪表板中发动机故障灯亮。经使用诊断仪进行检测，显示故障码P0171，为混合气过稀故障。据客户反映该车在行驶了200多公里后，发动机故障灯点亮。该车在其他维修站检查发现同一故障码P0171混合气过稀故障，经过多次维修，都未能解决问题，汽车行驶一些公里或者几天以后发动机故障灯再次点亮，还是显示同样的故障代码P0171，维修站对于该车故障未能很好解决，客户有很大的抱怨。

二、故障原因分析

2.1 混合气过稀故障

在混合气过稀的情况下，燃油分子的间距加大，燃烧时虽然油分子容易接触到更多的氧分子，但由于油分子过少，所以不易着火燃烧，燃烧速率减慢，火焰传播速率降低，混合气不能在瞬间形成有力的爆发，因此造成功率不足，加速困难。由于混合气过稀，燃烧速率减慢，在正常情况下，混合气燃烧应在膨胀过程中基本完成，但由于燃烧速度缓慢，一直延续到排气行程，因进排气门开启重叠，所以在排气行程接近终了时气缸内开始进入新鲜混合气，此时旧混合气仍未燃烧完毕，结果新鲜混合气遇到缸内尚未排出的燃烧气体而被点燃，并沿进气管道传播，产生爆发，即“回火”。

2.2 混合气过稀常见故障原因

结合该车发动机结构特点，对故障码P0171混合气过稀故障进行分析，可能原因有以下几个方面。

2.2.1 进气系统漏气

进气系统管路存在漏气现象，导致相关传感器检测的进气量与发动机实际进气量不符，电控单元ECU接收到该信号后发出不恰当的喷油指令，使得混合气出现过稀故障。具体漏气的原因有以下几点可能：

有空气未经过空气流量计而直接进入燃烧室，如空气流量计后方进气管路脱落、真空管破损、密封圈密封垫损坏、活性炭罐电磁阀直通，气体经过电磁阀的软管直接进入燃烧室等。

2.2.2系统燃油压力过低

系统燃油压力过低，在喷油脉宽正常的情况下，燃油喷射量也偏低，从而造成混合气过稀故障。具体故障点如燃油泵供油不足、燃油供油管堵塞、燃油滤清器堵塞、燃油压力调节器卡在开启位置等。

2.2.3喷油嘴故障

喷油嘴发卡或因积炭过多而堵塞，导致喷油量不足，引起混合气过稀故障。

2.2.4空气流量计故障

由于工作环境恶劣，对其疏于维护或其他原因，常会导致空气流量信号失准，使电控单元ECU控制的喷油量偏多或偏少，最终造成混合气过浓或过稀故障。

2.2.5氧传感器故障

氧传感器作用是用来检测排气中氧气的浓度并反馈给电控单元ECU，以控制空燃比。当实际空燃比变高，在排气中氧气的浓度增加而氧传感器把混合气稀的状态通知ECU。当空燃比比理论空燃比低时，在排气中氧气的浓度降低，氧传感器将状态信号传递给电控单元ECU。电控单元ECU根据来自氧传感器的信号判断空燃比的低或高，并相应地控制喷油脉宽。当氧传感器有故障使输出的信号电压不正常，电控单元ECU就不能精确控制空燃比，给执行单元发出失准的指令，导致混合气配比错误，出现过浓或过稀故障。

2.2.6 水温传感器故障

水温传感器是用来检测冷却水的温度，并将其转化为与温度有关的电压信号输入给ECU，作为ECU修正喷油量的依据。如果水温传感器失效或与ECU间配线断路、短路、表面水垢严重时，都会造成输出信号出现较大偏差，最终使系统不能适时增大或减少喷油量，导致混合气出现过浓过稀故障。

2.2.7 节气门位置传感器故障

节气门位置传感器的作用是将节气门的开度转换为电压信号，该信号电压随着节气门开度的变化而变化。ECU根据此信号结合其他相关信号，及时调整喷油量，以满足发动机各种工况的需要。当节气门位置传感器的信号电压与实际值相比偏低时，ECU控制的喷油量较少，而此时进入气缸的空气量实际上是正常状态下的空气量，因此使得混合气过稀。

2.2.8 ECU故障

由于ECU发生故障，导致喷油量控制失常，造成混合气过浓或过稀故障。

三、故障诊断与排除

3.1 故障诊断过程

通过该车车主所提供的信息，出现故障时间距离刚购买时间较短，在前几次维修中先后更换过前后氧传感器、空气流量计、节气门位置传感器、燃油泵、喷油嘴、发动机ECU、清洗油路等，然而故障依旧，所以可以排除一些故障可能，故障可能原因集中在：进气系统漏气及水温传感器故障。

用诊断电脑读取该车数据流，如图1所示，从该图中的数据流分析发现水温传感器信号数值大小及随发动机暖机过程数值的变化规律符合原厂数据标准，可以判断水温传感器工作正常。数据流中有两处不正常：

（1）A/F空燃比记忆值为29.7%，参考维修手册，该车型此项目的正常值应为-15%～15%之间，显然当前测得数值偏大；

（2）吸入空气流量测量值为1.84g/s,对着维修手册，此项正常值应为2～4g/s，测试值偏小。

通过以上分析可判断混合气过稀，故障原因可能为有气体未经过空气流量计而进入燃烧室，存在漏气的地方：如空气流量计后方进气管路脱落、真空管破损、密封圈密封垫损坏、活性炭罐电磁阀故障等。

为了证明推断是否正确，首先在发动机运行过程中，使用空气清新剂在各个气管的连接处、密封圈密封垫的连接处喷洒，观察有没有因漏气导致的喷雾形状变化，未发现有漏气部位。接着如图2所示，采用尖嘴钳夹住活性碳罐电

磁阀通往进气管上的软管，发现发动机转数明显上升。夹住软管的同时，再观察数据流，如图3所示，可以发现A/F空燃比记忆值由原先29.7%下降为0.8%，下降较为明显，吸入空气量为2.36g/s。此时数据流分析，A/F 空燃比校正值、A/F空燃比记忆值及吸入空气流量值均在正常范围。

松开尖嘴钳，读取数据流，如图4所示，可以发现此时A/F 空燃比记忆值和吸入空气流量值又变得异常。

通过对以上几组数据流进行对比分析，初步怀疑活性炭罐电磁阀进口跟出口相通，有气体直接进入进气歧管。怠速时活性炭罐电磁阀上进口与出口应不通，换言之，此时电磁阀应该为常闭状态。把原车电磁阀拆下后用空气吹进口端，发现出口端有空气流过，说明此时电磁阀处于打开状态。拿一新的电磁阀做同样实验，发现进口与出口不通。通过该实验，表明原车活性炭罐电磁阀状态不正常。用数字式万用表测量两个电磁阀的阻值，发现基本相同，均为34欧姆。同时测量电磁阀连接线路也正常。将新电磁阀装上试车，读取数据流，如图5，可以发现各项数值均正常。

将新活性炭罐电磁阀装上，清除故障码后试车，道路行驶100 多公里，过程中读取数据流，发现数据一直正常，故障灯也未亮。为了证实故障点，将原车活性炭罐电磁阀装上后看故障灯是否还亮（因为这台车已维修多次，所以这次要确保万无一失）。装上后读取数据流一直异常：A/F 空燃比记忆值一直居高不下，吸入空气流量偏低。将该车进行路试，故障灯点亮。使用解码仪读取故障码，发现依旧是P0171混合气过稀故障，说明正是活性碳罐电磁阀的故障。

为了准确找到故障点，我们将原车的电磁阀解体，同时也将一个好的电磁阀解体。通过对解体后部件进行对比观察，如图6所示，发现原车活性炭罐电磁阀里面少一小弹簧。小弹簧是用来顶住阀门的，如果小弹簧缺失或损坏会导致阀门关闭不严，气体通过电磁阀进入气缸，造成混合气过稀，点亮故障灯。

3.1 故障诊断结果

至此故障原因已彻底找到，电磁阀内弹簧缺失。因为该活性炭罐电磁阀为原车原厂零件，此前并未拆装，因此判断可能是生产制造时就存在此缺陷。

3.3 故障排除

对该车更换活性炭罐电磁阀，清除故障码后，该车运转恢复正常，故障消失。交付车主使用数月后，未见故障再次出现。

四、结束语

此次森林人混合气过稀故障诊断排除经历再次提醒我们，在平常工作中经验的积累和对数据含义的充分理解非常重要。在查找故障的时候一定要注意分析，根据汽车及发动机的结构和原理，对照故障现象，找到故障原因，找到故障点。找不到真正的故障点即使通过维修表面恢复正常，也不能解决实际问题，故障还会再次出现，造成二次维修或者返修。再者诊断维修思路一定要清晰，动手之前多分析，把故障的产生原因都罗列出来然后结合各项信息，通过排除法、实验法等常用诊断方法找到故障点，排除故障。

由于本人水平有限，文中如有不妥之处，望导师批评指正！

参考书目

1. 日本富士重工株式会社.斯巴鲁森林人维修手册

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. 张西振.汽车发动机电控技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

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