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一辆装备缸内直喷发动机的2021年一汽大众迈腾轿车的用户反映,汽车加速动力不足,且发动机故障指示灯亮,需要检修。汽车维修技师根据维修手册、使用诊断仪、参考相关资料排除故障,确认故障为燃油压力传感器故障。如果你是汽车维修技师,你该如何对燃油压力传感器进行检修?
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一、燃油压力传感器功用与类型
1.燃油压力传感器功用
燃油压力传感器是工业实践中最为常用的一种压力变送器,其广泛应用于各种工业自控环境,涉及石油管道、水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道送风、锅炉负压等众多行业。燃油压力传感器目前是工业实践中使用最为频繁的压力变送器,它具有安装方便和寿命长的优点,已经被广泛的运用到生活实践当中。

图4-6-1 燃油压力传感器
汽车燃油压力传感器主要作用是测量燃油泵后方的燃料管内燃油的压力,之后将油的压力变成电信号传递到显示仪表或信号采集装置上。
2.燃油压力传感器类型
根据测量方法的不同,燃油压力传感器可分为机械式和电子式两种类型。
如图4-6-2所示,机械式燃油压力传感器通过机械扫描的方式测量燃油系统的压力值,其优点是精度高,适用于长期高压环境,但其劣势是易受磨损和低温环境的影响。
如图4-6-3所示,电子式燃油压力传感器是通过电子信号测量燃油系统的压力值,其优点是结构简单、精度高、响应速度快、易于集成,但其缺点是不如机械式耐用。

图4-6-2 机械式燃油压力传感器 图4-6-3 电子式燃油压力传感器
二、燃油压力传感器结构与工作原理
缸内直喷发动机一般配有两个燃油压力传感器,一个是低压油路燃油压力传感器,位于燃油管上。低压燃油压力传感器检测燃油管中的燃油压力,向发动机控制模块提供一个燃油压力信号,用于提供“闭环”燃油压力控制,属于低压燃油供给系统。
另一个是高压燃油压力传感器 (燃油导轨压力传感器),安装在油轨上,能测量高达20MPa的压力。

图4-6-4 燃油压力传感器安装位置
1.燃油压力传感器结构
燃油压力传感器结构及外形如图4-6-5所示,其由一个集成式传感器元件、一个带分析电路的印刷电路板、一个带电气插口的传感器壳体构成。

a)外形 b)结构
图4-6-5 燃油高压压力传感器的结构及外形
2.燃油压力传感器工作原理
当燃油通过高压接口到达一个传感器隔膜处,隔膜上有一个传感器元件 (半导体元件),该元件用于将因压力而产生的变形转换为一个电信号。产生的电信号通过连接导线传至一个分析电路,该电路将经过处理的测量信号通过接口提供给 ECU。输出电压随着燃油压力的升高而增大,其关系如图4-6-6所示。

图4-6-6 燃油压力传感器结构与输出电压
如图4-6-7所示为迈腾B8L燃油供给系统。该款发动机采用燃油缸内直喷技术,燃油系统通过燃油高压泵把低压燃油系统内50~700kPa的低压燃油转化为3.1. 1MPa的高压燃油,以满足不同的需求。燃油压力传感器G247控制电路如图4-6-8所示,发动机控制单元根据装在高压油道上的燃油压力传感器G247监测到的信号,控制燃油压力调节阀N276以精确调整占空比,从而得到所需的燃油压力。低压燃油系统的压力是由燃油箱中的电动燃油泵提供。装在燃油箱上部的燃油泵控制单元J538根据PWM(脉宽调制信号),控制电动燃油泵工作,使低压燃油系统压力维持在50~500kPa。在发动机启动时,低压燃油系统的压力能达到600kPa以上,用以保证发动机的正常启动及工作。

图4-6-7 燃油供给系统

图4-6-8 G247燃油压力传感器控制电路图
三、燃油压力传感器故障
1.故障现象
燃油压力传感器电路故障可能导致燃油系统出现问题,影响燃油喷射的精准度和效率。这可能会导致车辆动力不足、燃油经济性下降以及其他性能问题。
燃油压力传感器出现问题时,车辆的电脑系统会发送故障码以指示问题的具体位置。这些故障码可以通过车辆诊断仪读取。
一些常见的压力传感器电路故障码包括:
①P0191:燃油压力传感器A电路范围/性能问题
②P0192:燃油压力传感器A电路低电压
③P0193:燃油压力传感器A电路高电压
(2)故障原因
导致燃油压力传感器故障的原因可能有:
①电缆连接问题:电缆连接不良或损坏可能导致传感器信号传输中断或失真。检查并重新连接电缆可以解决问题。
②传感器故障:压力传感器本身可能损坏,导致读取到错误的压力值。更换传感器可能是解决问题的方法。
③电气问题:其他与电气系统相关的问题,如电源供应问题或电路短路,可能会导致燃油压力传感器电路故障。
(3)解决方法
当遇到压力传感器电路故障码或燃油压力传感器电路故障时,可尝试以下方案解决:
①对传感器进行检测以确认失效原因: 使用专业的检测设备测试燃油压力传感器的输出信号,以确定其是否失效。
②清洗或更换油路: 如果发现传感器出现故障时,可清洗或更换油路,以消除压力传感器的干扰。
③更换燃油压力传感器: 如果上述两种方法都不起作用,就需要更换燃油压力传感器。
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汽车油液压力传感器的作用是把油液的压力变化情况转换成电信号提供给ECU。
除了燃油压力传感器外,汽车上还有其他油液压力传感器:
1.储油箱压力传感器
如图4-6-9所示,通常安装在燃油箱内部,用于检测燃油箱内部燃油的压力,并将该变化量转换为电信号后,提供给相关电子控制系统或报警电路。
图4-6-9 储油箱压力传感器
2.机油压力传感器
如图4-6-10所示,通常安装在发动机主油道内,用于检测机油的压力,并将该变化量转换为电信号后,提供给相关电子控制系统或报警电路。
3.变速器油压传感器
如图4-6-11所示,通常安装在自动变速器输油泵内(或输出油道内),用于检测变速器油的压力,并将该变化量转换为电信号后,提供给相关电子控制系统或报警电路。
图4-6-10 变速器油压传感器 图4-6-11 机油压力传感器
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一、任务准备
1.课前准备
(1)场地设施:装有废气抽排系统和消防设施的场地。
(2)设备设施:2021款大众迈腾B8L轿车一辆。
(3)工量具:常用工具(一套)、车辆故障诊断仪、万用表等。
(4)耗材:车内三件套、车外三件套等。
(5)学生组织:教师指导、分组实训、过程评价。
2.注意事项
(1)在工作过程中要注意人身安全,认真执行7S管理。
(2)在工作过程中请根据操作步骤,规范操作,防止损坏设备和器材。
(3)严格按照工作要求正确使用仪器设备,出现问题及时报告,服从管理。
二、任务实施
1.故障现象
一辆装备缸内直喷发动机的2021年一汽大众迈腾轿车的用户反映,汽车加速动力不足,且发动机故障指示灯亮。
2.检查分析
接车后首先进行试车,发动机可以正常怠速运转。但在加速时,转速不能超过3000r/min,一旦超过,发动机故障指示灯就会点亮。连接诊断仪S6150B查询车辆故障码,发现发动机电控系统中有“燃油压力传感器,电路电气故障”的故障码存储,如图4-6-12所示。接着读取发动机电控系统中106组燃油系统压力值,当发动机怠速运转时,2区的测试结果为600kPa;而当转速提升到3000r/min时,2区测试结果为641kPa。

图4-6-12 存储的故障码
基于高压燃油系统工作原理,分析燃油油轨压力值过低的原因为:高压燃油泵或压力调节阀故障;高压燃油压力传感器G247或其线路故障;发动机控制单元故障、高压油泵到燃油油轨管路堵塞或燃油油轨管路漏油泄压。根据故障码并结合电路图分析,判断故障原因为:燃油压力传感器G247及其线路故障或发动机控制单元故障。

高压油泵工作原理
将专用检测盒1598/39-2和1598/42连接到发动机控制单元中,测量J623发动机控制单元的T60/29号端子和T60/13号端子之间电压为5.000V,正常。随后检测发动机控制单元G247信号输入,从怠速状态加速到3000r/min,测量J623发动机控制单元的T60/40号端子对地电压为5.017V不变,如图4-6-13所示,正常值应在0~5.000V之间变化,说明此信号有故障。

图4-6-13 测量相关电压值
接着检查高压燃油压力传感器G247信号输出,从怠速状态加速到3000r/min,反复加速及减速,测量G247的T3br/2号端子对地电压为0.627V不变,如图4-6-14,正常应在0~5.000V间变化。结合之前的检查结果判断该信号线存在断路

图4-6-14 测量电压值
3.故障排除
对线路进行检查后发现,发动机控制单元插接器的T60/40号端子出现松动。处理松动的插接器后试车,故障排除。
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1.汽车燃油压力传感器作用:用于测量燃油泵后面的燃料管内燃油的压力,之后将油的压力变成电信号传递到显示仪表或信号采集装置上。
2.根据测量方法的不同,燃油压力传感器可分为机械式和电子式两种类型。
机械式燃油压力传感器通过机械扫描的方式测量燃油系统的压力值,其优点是精度高,适用于长期高压环境,但其劣势是易受磨损和低温环境的影响;电子式燃油压力传感器是通过电子信号测量燃油系统的压力值,其优点是结构简单、精度高、响应速度快、易于集成,但其缺点是不如机械式耐用。
3.燃油压力传感器工作原理:当燃油通过高压接口到达一个传感器隔膜处,隔膜上有一个传感器元件 (半导体元件),该元件用于将因压力而产生的变形转换为一个电信号。产生的电信号通过连接导线传至一个分析电路,该电路将经过处理的测量信号通过接口提供给 ECU。
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