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正确理解发动机负荷的意义
来源:汽车维修与保养  作者:佚名  2015-05-14 09:40:17


      由于车辆在原地不动的过程中,可能会由于打开空调、打开前照灯等大负荷电器设备,导致发动机的负载增大。此时,如果发动机没有进行相应的怠速转速控制,增大进气量来补偿外部附件带来的运转阻力的话,就会由于发动机输出扭矩小于负载的增加量,导致发动机运转速度降低、出现发动机抖动甚至熄火的故障。
    为了维持发动机运转的稳定性,当打开空调、打开大负荷用电器时,需要及时向发动机控制电脑发出负载信号,甚至在某些车型中空调的压缩机运转是受发动机电脑控制的,发动机电脑在发出允许压缩机工作信号(或者直接控制压缩机继电器)的同时,通过增加进气量来提高发动机的转速以适应发动机负荷的增大,这样就起到了维持发动机怠速稳定运转的作用。此时,我们从数据流中可以明显看到发动机负荷数值增大的情况。
    从数据流中可以看出,怠速时发动机的转速为647r/min,进气量为1.65g/s,计算负荷数值为32.5%,打开空调后发动机的转速为861 r/min,进气量为3.45g/s,发动机计算负荷数值变为44.7%。
    当发动机由于某种情况出现空调开关信号,或电负荷信号、或者转向助力信号无法输入的情况,就可能会导致发动机无法及时进行怠速(负荷)补偿,弥补功率的提升需求。此时,会出现发动机怠速抖动的故障。
    反之,如果出现上述信号异常输入发动机电脑的情况,则可能导致发动机转速异常升高,怠速转速过高,甚至出现发动机转速忽高忽低的故障。此时观察数据流,可以看到发动机负荷增大的数据,另外,可以观察到相应负荷请求信号的接入。如转向助力信号处于ON、电负荷为ON等。
    比如,笔者曾检修的一部天津夏利A+轿车,出现发动机怠速转速达到1000r/min居高不下的故障,维修站认为是怠速电动机故障,更换后无法解决,经笔者检查后,发现怠速时,转向助力信号始终处于ON的数据,拔下开关插头,信号为OFF,怠速恢复正常,判定为转向助力开关损坏所致。
    如果发动机机械、点火、燃油系统发生故障,则会由于发动机功率、扭矩的降低,在一定节气门开度下,输出扭矩无法克服发动机运转的机械阻力,导致发动机转速降低,出现抖动甚至熄火的故障。
2.发动机电脑补偿方式
    根据出现故障的部位或者原因的不同,发动机电脑进行补偿的方式也有所不同,常规而言,发动机进行补偿的方式,就是增大进气量,增加喷油量,增加进入汽缸的混合气的数量,以起到增加发动机输出扭矩的作用。从发动机负荷数据看是处于增大的状态。
    以4缸发动机为例,如果其中任意一缸点火不良,则会出现发动机一个做功行程中,总的扭矩输出不足的情况。这就如同4人抬轿,其中一人偷懒就会出现轿子倾斜的情况。此时,势必需要其余三人掌握好平衡。
    而作为4缸发动机,其余3个汽缸就不得不承担更大的载荷。虽然负荷增大,输出扭矩却与原来持平或者更大,这是因为其余3个汽缸不得不承担不工作缸的摩擦阻力。
    从进气量的控制方面看,虽然不工作汽缸不再对外输出做功,但其依然要进行“进气、压缩、做功、排气”四个冲程的动作。而发动机ECU依然允许喷油器对其喷射燃油(目前采用失火检测控制的发动机,会对失火汽缸进行断油控制,但是仅限于电脑检测到点火线圈及其线路出现短路、断路的情况)。
    而相对于进气量来说,电脑仍旧保持相应的喷油量,此时就会出现单缸喷油器燃油浪费的情况,这导致尾气中出现日C, 02同时过高的情况,这也会进一步导致发动机电脑对此工况的失控,甚至会出现混合气继续加浓的情况。
    原有的F=f时,发动机的输出扭矩与发动机阻力相等,发动机能够以稳定的转速转动。如果将发动机的各个汽缸输出的动力分解,我们可以看到4缸发动机,是由F1、F2、F3、F4组成,此时的F=F1+F2+F3+F4=4F1,如果出现了其中的任一缸工作不良(比如1缸不良),则会出现厂=F2+F3+F4=3F1,此时驱动力厂就会小于阻力f(F<f),这将导致发动机转速降低,怠速时发生怠速抖动甚至熄火的故障。发动机电脑因而会启动怠速转速控制,通过增大进气量、喷油量,使其余3个汽缸发出更大的扭矩,以克服发动机本身运行阻力。
    此时的驱动力F=F2'+F3'+F4'=f,这样本来有4个汽缸来完成的工作,在电脑控制下由3个工作良好的汽缸来完成,并且要承担工作不良汽缸的机械阻力。因此,从发动机本身来说,就要增加额外的混合气数量,继而发动机的负荷就大于了正常值。
    以之前在发动机数据流分析系列文章中提到的别克英朗为例,发动机转速达到接近1000r/min,进气量达到8.96g/s,节气门开度达到16.3%,喷油时间为5.81 ms,发动机负荷为59.2%。出现发动机怠速转速高于正常怠速,加速迟缓、动力不足的故障。其中的发动机负荷已经超过了50%,但实际的发动机输出扭矩则没有明显的大幅上升。其原因是由于此时的发动机点火提前角已经推迟到了-16.8°,过迟的点火时刻,使得发动机输出功率大幅降低。

    三、总结
    通过以上介绍,大家了解到发动机负荷这一参数。在发动机数据中,我们应当以进入汽缸的混合气数量来进行形容比较合适,而这一数量是相对于发动机节气门全开时的进气量作为对比来得到的负荷百分比。我们还应当认识到,发动机进气量大,发动机负荷大,这并不代表发动机实际的输出扭矩一定大。
    当发动机出现汽缸压力低的情况时,怠速时的发动机进气量就会比正常时要高,喷油量也相应增大,发动机负荷数据也会增加。发动机点火不良导致发动机功率下降时,电脑也会通过增加进气量来弥补发动机扭矩的降低情况,此时发动机负荷数据也会呈现增加的状态。当节气门后方发生真空泄漏的情况时,由于过量的空气进入,也会导致发动机负荷数据增大的情况发生,而此时发动机的负载并没有发生变化。
    除此之外,在车辆运行过程中,如动力传递系统出现阻力增大的情况,其额外的负载也将导致发动机负荷增大。如自动挡车辆出现液力变矩器内部导轮打滑故障时,由于导轮的增力作用无法正常进行,就会无形中使发动机的负载增加,使得发动机的负荷增大。
    总之,对于发动机负荷这一重要参数,我们只有从其检测的机理出发,才能充分利用其对车辆故障进行分析判断。

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