第一章 電控汽油發動機常見故障的診斷與排除

一、發動機不能起動故障的診斷

電控汽油發動機不能起動的現象主要有以下幾種:起動機帶不動發動機轉,或能帶動,但轉動緩慢;起動機能帶動發動機正常轉動,但不能起動,且無著車征兆;有著車征兆,但不能起動。

造成發動機不能起動的原因很多,有起動系統故障、防盜系統或發動機停機系統故障、電控點火系統故障、電控汽油噴射系統故障及發動機機械故障等。由起動系統故障及防盜系統故障而造成發動機不能起動故障的診斷與排除方法在這里不予詳細講解。發動機機械故障則應在排除了電控汽油噴射系統和電控點火系統的故障后再作進一步的檢查。下面就后兩種不能起動故障的診斷與排除方法分別加以說明。

1.故障現象

接通起動開關時,起動機能帶動發動機正常轉動,但不能起動,且無著車征兆(無初始燃燒跡象)或者有著車征兆(有初始燃燒跡象),但不能起動。

2.故障原因

1)油箱中無油或電動汽油泵不工作。

2)起動時節氣門全開。

3)?電動汽油泵或油壓調節器不良、汽油濾清器堵塞,導致燃油壓力太低。

4)噴油器不工作。

5)?點火系統故障導致的無高壓火、高壓火花太弱、點火提前角不正確等。

6)正時帶跳齒、斷裂或正時機構裝配不正確。

7)?進氣管有漏氣、EGR閥錯誤打開、冷起動噴油器不工作、冷卻液溫度傳感器信號不良、空氣流量計不良、噴油器漏油等導致的混合氣濃度失調而使發動機起動困難或不能起動。

8)進氣管壓力傳感器有故障或真空管脫落。

9)發動機氣缸壓縮壓力過低。

10)?排氣管堵塞(多見于已行駛10萬km以上的汽車)。

11)?電控單元或發動機搭鐵不良(多見于事故車維修后)。

3.故障診斷與排除的一般步驟

1)驗證故障現象。主要是留意起動機能否帶動發動機正常轉動,起動時發動機有無著車征兆(有無初始燃燒跡象)。

2)目視檢查:線束插頭有無松動、脫落,儀表指示情況,真空管連接情況等。

3)讀取故障碼、數據流,按故障碼、數據流的提示查找故障原因。

4)檢查高壓火。若不正常,則按點火系統故障查找故障原因。

5)檢查燃油供給情況、燃油壓力。若不正常,則檢查燃油供給系統、油泵控制電路等。

6)檢查噴油信號。若無噴油信號,則檢查控制線路、ECU等。

7)檢查點火正時。若不正常則進行相應檢查和調整。

8)拆檢火花塞,觀察其間隙并粗略判斷混合氣是否過濃或過稀等,如圖1-1所示。視情檢查冷卻液溫度傳感器、冷起動噴油器及其線路等。

如果火花塞電極表面干燥,說明可能噴油器噴油量太少。對此,應先檢查起動時電動汽油泵有無工作。可用一根導線將電動汽油泵的兩個檢測插孔短接,再起動發動機。如能起動,則說明電動汽油泵在起動時不工作,應檢查控制電路。如果電動汽油泵有工作而不能起動,應進一步檢查燃油壓力。如果燃油壓力太低,應檢查汽油濾清器、油壓調節器及汽油泵有無故障。

圖1-1 拆檢火花塞

如果火花塞表面有大量潮濕汽油,說明氣缸中已出現“嗆油”現象,這也會造成發動機不能起動。對此,可拆下所有火花塞,將其烤干,再讓氣缸中的汽油全部揮發掉,然后裝上火花塞,重新起動。如果仍會出現“嗆油”現象,應拆卸噴油器,檢查噴油器有無漏油。

噴油量太大或太小也可能是空氣流量計、冷卻液溫度傳感器或噴油器故障所致。如出現這種情況,應對照維修手冊中的有關數據測量相應的傳感器和執行器。

即使混合氣較稀,火花塞仍然會由于發動機轉動時間較長或失火而變濕,因此可能據此錯誤判斷為混合氣過濃,所以維修員有必要根據這種情況做出判斷。

9)檢查氣缸壓力、氣門間隙、配氣正時記號和可變配氣機構等。

10)檢查排氣管是否堵塞。拆下某一缸或兩個缸火花塞,同時將這一缸或這兩缸的噴油器插頭拔下,不讓其噴油,再起動發動機,如能起動,說明排氣管堵塞。也可直接拆下排氣管,然后起動,如能起動,則排氣管堵塞無疑。

4.故障診斷與排除的相關要點

(1)驗證故障現象,迅速找到故障診斷的切入點 驗證發動機不能起動的故障現象時,主要是留意起動機能否帶動發動機正常轉動,起動時發動機有無著車征兆(有無初始燃燒)。

如果起動機帶不動發動機旋轉,或能帶動,但轉動緩慢,則應檢查起動系統或發動機機械系統。

如果發動機旋轉輕快,感覺無壓縮阻力,這就要檢查正時帶是否斷裂、氣缸壓力是否過低。

如果出現不能起動且無著車征兆,其原因一定是發動機的點火系統、燃油系統或機械系統三者之中的一個或一個以上的系統完全喪失了功能。因此,不能起動故障的診斷與排除應重點集中在上述三個系統中。

如果有著車征兆而不能起動,說明點火系統、燃油系統和控制系統雖然工作失常,但并沒有完全喪失功能。這種不能起動故障的原因不外乎是高壓火花太弱或點火正時不正確、混合氣太稀、混合氣太濃、氣缸壓力太低等。一般先檢查點火系統,然后再檢查進氣系統、燃油系統、控制系統,檢查排氣管是否堵塞,最后檢查發動機氣缸壓力等。

(2)目視檢查應有的放矢 一定要養成下意識地進行目視檢查的習慣,且應做到有的放矢,主要是檢查儀表指示情況、線束插頭有無松動脫落現象、真空管連接情況等。

如根據發動機故障指示燈點亮情況初步判斷EFI主繼電器的工作情況及ECU的電源供應是否異常。

如根據安全指示燈的狀態判斷故障是否在發動機停機系統(防盜系統)。

如果發動機的燃油系統中裝有燃油壓力脈動衰減器,就可以用脈動衰減器螺釘張力法來初步檢查燃油壓力。當燃油壓力脈動衰減器頂部的螺釘凸出來了,就說明燃油系統有一定的燃油壓力了;如果燃油壓力脈動衰減器頂部的螺釘凹下去了,說明無燃油壓力,應檢查燃油系統。

如果發動機轉速表的轉速信號來自點火模塊,就可以根據起動時觀察轉速表的指針是否擺動來初步判斷故障是不是出在初級點火系統。起動時轉速表的指針不動說明點火系統未輸出初級點火信號。

線束插頭有無松動脫落現象、真空管連接情況、高壓線是否插錯、汽油表指針、油量警告燈等,都在目視檢查的范圍內。

打開點火開關,若汽油表指針不動或油量警告燈亮,則說明油箱內無油,應加滿汽油后再起動。

值得注意的是有的發動機前置后輪驅動的車輛,為便于傳動軸布置和保證車輛重心位置,其燃油箱采用馬鞍形,傳動軸穿過燃油箱底部中央,燃油箱的形狀見圖1-2。此時,采用噴射泵可將燃油從無燃油泵的油箱側傳輸至有燃油泵的油箱側。噴射泵的結構及運作如圖1-2、圖1-3所示。噴射泵位于燃油箱內,由于傳動軸位于燃油箱底部中央,燃油箱的形狀導致燃油被分為A室和B室兩個部分。當燃油液面下降時,B室的燃油被停止泵出。為防止此現象的發生,提供一個噴射泵將B室的燃油送往A室。這是通過利用燃油的流動來實現的。通過燃油的流動產生負壓,當負壓作用于噴管就將燃油從B室吸入,送至A室。由上述原理可知,當燃油泵的泵油量減少、回油量不夠時,B室的燃油將不能到達A室,這就需要更換燃油泵了。一般說來,這種燃油箱上裝有兩個燃油計量器:一個主計量器和一個副計量器(圖1-4),這兩個燃油計量器串聯,將剩余的燃油量信號傳送至組合儀表,以提高燃油計量的準確性。主計量器與噴射泵、壓力調節器、燃油泵、燃油濾清器裝配在一起,如圖1-5所示。

圖1-3 噴射泵的工作原理

圖1-4 燃油計量器

圖1-2 馬鞍形燃油箱裝用的無回油燃油供給系統

(3)通過讀取故障碼、數據流來縮小故障范圍讀取故障碼(DTC)時,還應檢查DTC輸出結果與問題癥狀是否一致。有時DTC輸出結果顯示異常,但DTC所顯示的故障可能不會導致發動機不能起動,在這種情況下就要檢查DTC和問題癥狀之間的關系,區分當前故障碼和歷史故障碼,必要時先將DTC和定格數據記錄下來,清除DTC后再起動發動機,然后再次讀取DTC以判斷故障碼是否與故障有關。如果顯示相同的故障碼,可以判斷故障發生在故障碼指示的系統中。如果顯示的是與故障無關的故障碼,或者顯示的是正常故障碼,則現在的故障是由其他原因引起的。因此,應進行適合于故障癥狀的故障排除。

圖1-5 燃油泵及濾清器總成

讀取DTC后,不要急于檢查,先讀取一下ECU數據,檢查ECU相應的輸入信號、輸出信號,并通過檢查ECU的數據確定故障原因。如當檢測到了冷卻液溫度信號不良的故障碼后,讀取關于冷卻液溫度信號的數據,如果溫度是-40℃,可判斷故障為冷卻液溫度傳感器電路開路;如果溫度是140℃或更高,可判斷故障為短路。

有些DTC被記憶下來時,ECU會同時記錄相關的發動機運行數據,這通常稱為凍結幀數據,這些將有助于維修員了解故障發生時的狀態。

即使DTC沒有被識別出來,也可通過ECU數據檢查ECU狀況。這個功能能夠找出無DTC的故障,包括錯誤的傳感器范圍和執行器故障。這樣可將無法檢測到的傳感器范圍/性能故障以及執行器故障的原因縮小在一定范圍內。

(4)發動機正常起動的三個要素

①強且正時的高壓火花。

②合適的空燃比。

③足夠的氣缸壓力(當然排氣要暢通)。

這三方面均應符合要求,堪稱三要素,缺一不可。首先要判斷故障出在這三個方面的哪一方面,一般從點火系統入手,先看高壓火,再看是否有油進缸。當然,可先看有無噴油信號(可用發光二極管燈等檢查),油泵能否建立一定油壓(可采用傾聽油泵運轉聲音、脈動衰減器螺釘張力法、拆進回油管查看、用油壓表測量等方法檢查)。當懷疑無油供給時,可在進氣口噴化油器清洗劑,然后看能否起動,如能起動,為燃油供給系統的故障。有火有油時看點火正時,火花強不強,這是細查點火系統;再拆檢火花塞有無“淹死”,這是稍細看空燃比。如火花塞沒有“淹死”現象,在進氣口噴化油器清洗劑也不能起動,高壓火花強且正時,就檢查排氣管有無堵塞,最后測量氣缸壓力。如起動時有著車征兆但不能起動,伴隨有排氣“突突”聲,車身抖動或冒黑煙或回火放炮等現象,可立即檢查點火正時和高壓線是否接錯,接著檢查混合氣是否過濃或過稀,再查排氣堵塞、氣缸壓力等。以上經驗可總結為:

排氣突突車抖動，屢次著車車難著。先查點火不正時，再查空燃混合比。回火放炮點火錯，排氣不暢、缸壓低。

(5)電控發動機控制系統主要元件的故障表現 電控發動機電子控制系統的各項功能是由許多元件相互配合完成的,如果元件發生故障,必將影響整個系統的工作,但是,并不是所有的元件故障都會導致發動機不能起動。因此,了解電控發動機控制系統主要元件發生故障時的表現是正確、迅速地診斷故障的基礎,這在汽車維修中是非常必要的。舉例來說,當發動機無高壓火,也不能因為爆燃傳感器是點火系統的元件而首先就對它進行檢查,而應抓住問題的關鍵,才能有的放矢,盡快診斷出故障。為此,將發動機電子控制系統主要元件產生故障時的主要表現歸納在表1-1內,后面所述的其他故障診斷也可參考此表。

表1-1 發動機電控系統主要元件的故障現象

(續)

(續)

(6)點火系統的檢查 導致不能起動的最常見原因是點火系統不能點火。因此,在作進一步的檢查之前,應先排除點火系統的故障。在檢查電控汽油噴射式發動機的點火系統有無高壓火花時,應采用正確的方法,不可沿用檢查傳統觸點式點火系統高壓火花的做法,以防損壞點火系統中的電子元件。正確的檢查方法是:拔下高壓分線或拆下無分電器單缸獨立點火系統的點火線圈,將一個火花塞接在高壓分線或點火線圈上;將火花塞接地;接通起動開關,用起動機帶動發動機轉動,同時觀察火花塞電極處有無強烈的藍色高壓火花(圖1-6)。注意:高壓跳火試驗時,轉動曲軸不得超過5～10s。

圖1-6 高壓跳火試驗

如果沒有高壓火花或火花很弱,說明點火系統有故障。汽油噴射式發動機的故障自診斷系統通常能檢測出點火系統中的曲軸位置傳感器及點火器的故障。如有故障碼,則可按顯示的故障碼查找故障部位;如無故障碼,則應分別檢查點火系統中的高壓線、分電器蓋、高壓線圈、點火器、分電器、曲軸位置傳感器及點火控制系統的ECU。點火系統最容易損壞的部件是點火器、點火線圈,應重點檢查。

沒有高壓火花的另一個原因是發動機正時帶斷裂或輪齒滑脫,導致由凸輪軸驅動的分電器軸不轉動,使分電器內的曲軸位置傳感器無輸出信號。可打開分電器蓋或加機油口蓋、上正時帶罩,然后搖轉曲軸,同時檢查分電器軸有無轉動。如不轉動,說明正時帶斷裂或輪齒滑脫,應拆檢正時機構和氣門機構,查找導致正時帶折斷的原因,排除故障后,再更換新的正時帶。

有些車型當正時鏈輪或正時帶錯齒后,曲軸位置傳感器信號與凸輪軸位置傳感器信號不同步,也會出現無高壓火的故障。

點火系統的傳感器及輸入信號主要有:空氣流量計或進氣歧管絕對壓力傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器、車速傳感器、爆燃傳感器、起動開關信號、空調開關信號、空檔起動開關信號等。雖然參與點火控制的傳感器很多,但習慣上僅將曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器歸于點火系統,其他傳感器主要是用來修正點火提前角,而不控制是否點火。所以通常說的點火系統包括ECU、點火器、分電器、點火線圈、高壓線、火花塞、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆燃傳感器等,其中分電器只是用于有分電器的點火系統中。圖1-7為豐田皇冠3.0L轎車2JZ-GE發動機的點火系統原理圖,在這一系統中,引起發動機不能起動的主要是無高壓火、點火不正時、點火錯亂等。

圖1-7 豐田皇冠3.0L轎車2JZ-GE發動機的點火系統原理圖

如果進行跳火試驗,中央高壓線無火,可先目視點火線圈、點火器、分電器的插頭有無松脫,接著檢查點火線圈、點火器的電源供應;如無電源供應,則檢查點火線圈之前的線路;如點火線圈及點火器的電源線正常,再檢查點火線圈本身是否正常,可分別測量初級和次級線圈的電阻或直接做跳火試驗,然后檢查IGT信號電壓,起動時應有脈沖電壓,一般為0.7～1.0V。如有IGT信號且點火線圈正常,則是點火器損壞了,可以進一步檢查點火器,將點火器上的IGT線斷開,直接用電源線去觸碰點火器的IGT端子,看點火線圈能不能跳火。若無IGT信號則檢查NE、G1、G2信號(值得注意的是該點火器外殼必須搭鐵),檢查如圖1-8所示。

圖1-8 豐田皇冠2JZ-GE發動機轉速及曲軸位置、凸輪軸位置傳感器的檢測

①檢查傳感器線圈電阻:室溫下,NE-G一:155～250Ω;G1G一一:12～5～200Ω;G2-一:125～200Ω。

②檢查傳感器線圈磁隙:應為0.2～0.4mm。

也可用示波器檢查NE、G1、G2、IGT、IGF信號。

只有當G1、G2兩信號同時沒有時,才會導致無高壓火。發動機起動時,同時需要NE(曲軸位置)信號和任一個G(凸輪軸位置)信號,起動后,發動機便記憶了凸輪軸位置,此時即使G信號全部消失,發動機也不會熄火,但熄火后將不能再起動。

既然只需要一個G信號和NE信號,發動機就可起動和正常運轉,那為什么還要設置兩個G信號呢?設置兩個G信號的好處包括兩個方面:一方面當一個損壞時,另一個仍可起作用,增加了可靠性;另一方面,不管發動機熄火時曲軸處于哪個位置(角度),下次起動時曲軸最多只要轉動一周,便可識別出各缸壓縮上止點位置,就能進行點火控制。如果只用一個G信號,起動時可能要轉動接近兩周才會得到凸輪軸位置信號,才能點火,起動顯得慢點,可能使冷起動時的排氣污染增大(例如裝有冷起動噴油器的車,在剛剛冷起動時冷起動噴油器就噴油,發動機卻并沒有立即正常點火)。

并不是所有的發動機都需要凸輪軸位置傳感器信號才能點火，如通用魯米娜轎車3800V6發動機，其凸輪軸位置傳感器信號只是用來為噴油器定序，從而進行順序噴射，點火時用不著它。因為在發動機轉速和曲軸位置傳感器中有18X信號和3X信號，它們能感知發動機轉速和各缸活塞上止點位置，從而滿足雙缸同時點火的無分電器點火系統的需要。如果凸輪軸位置傳感器失效，在曲軸轉兩周后PCM邏輯電路開始給噴油器定序。PCM邏輯電路有六分之一的機會使噴油器按正確順序搭鐵。當PCM邏輯電路沒有按正確順序使噴油器搭鐵時，發動機加速惡化、怠速抖動，但并不會十分嚴重，因為噴油器的噴油是在缸外的進氣門前方進行的。

維修時可按下述方法檢查發動機轉速與曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器及線路。

1)電磁式傳感器的檢測

①元件檢測。關閉點火開關,拔下傳感器插頭,用歐姆表測量傳感器感應線圈的電阻值,測量值應符合原廠規定。其阻值一般在300～1500Ω之間。

②在線檢測

a.用交流電壓表2V擋測量其輸出電壓:起動時應高于0.1V,運轉時應為0.4～0.8V。

b.用頻率表測其工作頻率。

c.用示波器檢測其輸出信號波形。豐田皇冠3.0L轎車2JZ-GE發動機的電磁式發動機轉速與曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器及對應的波形如圖1-9、圖1-10所示。

d.如果在傳感器上能檢測到電壓信號,而在ECU插接器上檢測不到信號,則應檢查傳感器至ECU之間的導線及插頭。

2)光電式傳感器的檢測

①拔下傳感器插頭,打開點火開關,檢查插頭上電源端子與搭鐵端子之間的電壓,應為5V或12V(視車型而異,一般為12V)。若無電壓則應檢查傳感器至ECU的導線和ECU上相應端子的電壓,若ECU端子有電壓,則為ECU至傳感器導線斷路,否則為ECU故障。

②拔下傳感器插頭,打開點火開關,檢查插頭上信號線端子與搭鐵端子之間的電壓,應為5V。

③插回傳感器插頭,起動發動機,轉速保持在2500r/min左右,測量傳感器輸出端子的電壓,應為2～3V,否則為傳感器損壞。如日產VG30發動機的曲軸和凸輪軸位置傳感器(圖1-11),其120°信號在起動時為0.2～0.4V,1°信號為1～3V。

圖1-9 電磁式發動機轉速與曲軸位置、凸輪軸位置傳感器

1、7—G轉子 2、11—G2感應線圈 3、6—G1感應線圈 4、8—N轉子 5、9—NE感應線圈 10—分電器

圖1-10 G、NE信號與曲軸轉角的關系

④用示波器檢測其信號波形,應為5V方波。

3)霍爾式傳感器的檢測

①拔下傳感器插頭,打開點火開關,檢查插頭上電源端子與搭鐵端子之間的電壓,應為9V或12V(視車型而異)。若無電壓則應檢查傳感器至ECU之間的線路及ECU上相應端子的電壓,若ECU相應端子有電壓,則為傳感器至ECU之間線路斷路,否則為ECU故障。

②拔下傳感器插頭,打開點火開關,檢查插頭上信號線端子與搭鐵端子之間的電壓,應為5V。若無電壓則應檢查傳感器至ECU之間的線路及ECU上相應端子的電壓,若ECU相應端子有電壓,則為傳感器至ECU之間線路斷路,無電壓則為ECU故障。

③插回傳感器插頭,起動發動機,測量傳感器輸出端子信號電壓,應為3～6V,若無信號電壓,則為傳感器故障。

④用示波器檢查傳感器輸出電壓波形。馬自達轎車V6發動機JE DOHC的凸輪軸位置傳感器及對應輸出信號波形如圖1-12所示。

圖1-11 日產光電式曲軸位置、凸輪軸位置傳感器

光電式、霍爾式轉速傳感器都是有源傳感器,只要分別弄清其上的電源、信號、搭鐵端子,就可進行模擬檢查。把電源端子與蓄電池正極連接,信號端子串接一個3～10kΩ的電阻后再與蓄電池正極連接,搭鐵端子與蓄電池負極連接,轉動轉子,同時用萬用表檢查信號端子與搭鐵端子之間的電壓變動情況,應輸出相應的信號脈沖,一般是當槽孔處于傳感器元件中間時傳感器對外輸出高電位,這一點可由圖1-12看出,但老款的桑塔納等非電控發動機的點火系統的霍爾傳感器與此相反。

絕大多數車輛在發動機轉速與曲軸位置傳感器失效后將不能起動,如在運行中突然失去發動機轉速與曲軸位置傳感器信號,發動機也會立即熄火。但捷達前衛兩氣門發動機在運轉中如果突然失去發動機轉速傳感器信號會熄火,卻可以再次起動,只是可能要多起動幾秒鐘,且加速性能稍稍變差一點,因為此時發動機ECU用霍爾傳感器替代轉速傳感器的工作。

圖1-12 馬自達轎車V6發動機JE DOHC凸輪軸位置傳感器的NE、G信號波形

圖1-13為豐田卡羅拉1ZR-FE發動機的曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器。其曲軸位置傳感器采用耦合線圈型,即磁電式曲軸位置傳感器。曲軸的正時轉子有34個齒并空缺2個齒。每轉過一個齒,曲軸旋轉10°,這樣曲軸位置傳感器就會輸出曲軸轉角與轉速信號,空缺的齒用于判定上止點。其采用了磁阻元件(MRE)型進氣和排氣凸輪軸位置傳感器。為了檢測凸輪軸位置,曲軸每旋轉2周,進氣和排氣凸輪軸上的各正時轉子便會產生3個(3個高輸出、3個低輸出)脈沖。其曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器的輸出信號波形如圖1-14所示。

圖1-13 豐田卡羅拉1ZR-FE發動機的曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器

圖1-14 豐田卡羅拉1ZR-FE發動機的曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器輸出信號波形

MRE型凸輪軸位置傳感器由磁阻元件(MRE)、磁鐵和傳感器組成。通過傳感器的磁場方向隨正時轉子外形(凸起和未凸起部分)的不同而改變。因此,MRE電阻改變,輸出至ECU的電壓也隨之升高或降低,ECU根據此輸出電壓檢測凸輪軸的位置。其電路如圖1-15所示。

MRE型(可變磁阻式)凸輪軸位置傳感器在發動機轉速很低時開始持續輸出數字信號,而耦合線圈型(磁電式)凸輪軸位置傳感器輸出的是模擬信號,且隨發動機轉速的變化而變化,如圖1-16所示。

圖1-15 MRE型凸輪軸位置傳感器電路

圖1-16 MRE型和耦合線圈型(磁電式)凸輪軸位置傳感器輸出波形比較

在豐田車系電控點火系統中,點火器按發動機電子控制單元(ECU)輸出的點火信號(IGT精確地中斷流往點火線圈的初級電流,其控制過程如圖1-17所示。

圖1-17 點火控制過程

點火正時信號(IGT):當IGT信號從斷轉換至通時,點火器起動初級電流。

恒電流控制器:當初級電流到達規定值時,點火器將調節電流以限定最大電流值。

凸輪閉合角控制器:當發動機轉速升高時,如果初級電流導通所對應的凸輪軸轉角不變的話,初級電流導通所對應的持續時間漸趨降低,這樣初級電流也將下降,將無法保證足夠的點火能量。為保證有正確的初級電流持續時間,凸輪閉合角控制器調節初級電流持續的時間長度(凸輪閉合角),即根據發動機轉速和蓄電池電壓調節點火閉合角,以保證足夠的點火能量。在某些發動機型號上,此控制器已通過IGT信號來操作。

當IGT信號從通轉換至斷時,點火器關斷初級電流。初級電流被關斷的瞬間,在初級線圈中產生上百伏的電壓,而在次級線圈中產生上千伏的電壓,足以使火花塞引燃火花。

點火器按發動機ECU的IGT信號,精確地中斷點火線圈中的初級電流。然后,點火器又按初級電流的電流值,向發動機的ECU輸送1個點火確認信號(IGF)。當來自點火器的初級電流達到預定值IF2時,IGF信號即被輸出。當初級電流超過預定值IF1時,此系統就判定所許的電流量已流過,因而允許IGF信號回至其原來的電壓,如圖1-18所示。注意:IGF信號的波形隨發動機型號不同而不同。

圖1-18 IGT信號與IGF信號波形

如果發動機ECU未收到IGF信號,則可認定點火系統內存在故障。為防止噴油器繼續噴油導致三元催化轉化器過熱等不良影響,發動機ECU會自動控制停止燃料噴射,并將故障碼儲存在ECU中。但是,發動機ECU不能探測次級電流電路中的故障,只能監視初級電流電路中的IGF信號。

注意:在有些發動機型號上,IGF信號是通過初級電壓判定的。

豐田卡羅拉1ZR-FE發動機采用直接點火系統,其電路原理示意圖如圖1-19所示。該系統中的IGT與IGF信號的輸出關系如圖1-20所示。

圖1-19 豐田卡羅拉1ZR-FE發動機直接點火系統電路原理圖

圖1-20 豐田卡羅拉1ZR-FE發動機直接點火系統的IGT與IGF信號的輸出關系

豐田車系有分電器的電控點火系統缺少點火確認(反饋)信號,即IGF信號時的故障現象是:第一次起動發動機時能起動約1s左右,也就是說還沒來得及松手讓點火鑰匙回位,發動機就熄火了,一直將點火開關置于起動擋不再有起動征兆;若將點火開關先完全關掉并停留片刻再置于起動擋,這時又可起動1s左右然后不再有起動征兆。也就是說在起動后幾個IGT信號間ECU檢測不到IGF信號,噴油器電路將被切斷,而使發動機無法起動。

在無分電器單缸獨立點火系統中，一個缸的點火線圈或點火模塊故障是不會導致發動機不能起動的，但這僅是對大多數發動機而言。個別車型的發動機記憶了一個缸的點火系統初級電路不良的故障碼后，將切斷所有氣缸的燃油噴射，因而發動機不能起動。這應引起維修人員的注意。

(7)點火不正時的原因分析 點火不正時導致發動機不能起動的原因比較簡單,一般為裝配不正確所致。無論是配氣正時錯誤或曲軸、凸輪軸位置傳感器安裝上的位置偏差或是看起來相同而不具有互換性的配件相互用錯,都應在考慮之內。這里要指出的是磁電式曲軸或凸輪軸位置傳感器的兩信號線也不能對調錯接,否則將引起曲軸、凸輪軸位置信號波形正負顛倒,反映位置失準,從而導致點火不正時,有些車型連高壓火都沒有了。如果磁電式發動機轉速及曲軸位置傳感器的信號輪上的齒數本來就不多且不對稱的情況下,這個問題就顯得特別突出,因點火提前角相差太大而不能起動。

(8)檢查噴油器是否噴油 如果點火系統和電動汽油泵工作正常,則應進一步檢查噴油控制系統。在起動發動機時,檢查各噴油器有無工作的聲音。如果噴油器不工作,可用一個大阻抗的測試燈或雙向發光二極管測試燈(圖1-21)接在噴油器的線束插頭上。如果在起動發動機時測試燈能閃亮,說明噴油控制系統正常,噴油器有故障,應更換。

圖1-21 雙向發光二極管測試燈電路

如果測試燈不閃亮,則說明噴油控制系統或控制線路有故障。對此,應檢查噴油器電源熔絲有無燒斷,噴油器降壓電阻(如果有的話)有無燒斷,噴油器與電源之間的接線是否良好,噴油器與ECU之間的接線是否良好,ECU的電源繼電器與ECU之間的接線是否良好。如果外部電路均正常,則可能是ECU內部有故障,可用ECU檢測儀或采用測量ECU各接腳電壓的方法來檢測ECU有無故障;也可以用一個好的ECU換上試一下。如能起動,可確定為ECU故障。對此,應更換ECU。

圖1-22 穩壓腔靠下方的進氣歧管

(9)水淹車的處理 有經驗的駕駛人都知道在汽車涉水時發動機突然熄火,是不能接著再起動發動機的。因為如果水進缸后不可壓縮而使連桿彎曲,彎曲的連桿又使活塞與曲軸平衡重碰撞,可能使連桿折斷、缸體撞破。此時應將車從水中推出或拖出,然后進行檢查。首先檢查空氣濾清器中有無水,拆去空氣濾清器濾芯,清除其中的水,再拆下所有缸的火花塞,切斷噴油器控制電路或油泵控制電路,用起動機帶動發動機曲軸旋轉使氣缸中的水排出。還應注意進氣歧管的穩壓腔中是否還有積水,如圖1-22所示,穩壓腔靠下方的進氣歧管若進水后就不易排出,可將真空管從節氣門處伸進去用真空泵吸出來;如果進氣歧管的穩壓腔中的積水沒被排出,當裝上火花塞后起動時將被吸進氣缸,還是可能造成連桿彎曲。總之,應將水排盡。同時還要視情況把點火系統等電氣系統沾上的水清除干凈,如各個電器插頭、分電器蓋內高壓線、ECU等。

如果汽車遭水沒頂浸泡后,不及時處理,車輛(尤其是進口高級轎車)就會遭到毀滅性打擊——全車ECU元件銹爛、電動機卡死、線頭霉爛,對汽車的音響系統、空調系統等造成極大的損害。此時,維修技師應對每個系統、每個元件進行清理。先切斷蓄電池電源,所有的ECU、儀表、開關、電器及插頭均應拆下,用壓縮空氣吹干。拆下座椅、門窗、地毯、車內燈,保養所有電動機,先用除銹劑清洗電路插頭、開關,再用化油器清洗劑或酒精清洗。將地毯、座椅拆下曬干,拆下所有ECU元件、控制繼電器、熔絲座并進行清洗,一定要將銹跡除去,如發動機、變速器、電動座椅、定速、ABS與TRAC、氣囊、防盜、動力轉向、轉向盤自動伸縮與傾斜、電動后視鏡、空調等。ECU盡量換掉,若不需更換,清洗一下也可以,清洗時小心不要弄斷插頭針腳。對于儀表,如有損壞的應更換;儀表是較為精密的元件,一般不要去修理它,盡量更換。更換全車各種油液,如機油、自動變速器油、動力轉向油、制動油、齒輪油等,放干凈燃油箱內的積水或更換燃油。對發動機進氣系統、排氣系統、氣缸中的積水進行處理,方可加注新的油液,然后接好蓄電池進行起動。在生銹的地方,噴除銹劑,以除掉銹跡。總而言之,處理這種車輛一定要及時。

(10)曲軸位置傳感器信號與凸輪軸位置傳感器信號不同步 有些車型的發動機,當正時鏈輪或正時帶上的正時記號對錯時,ECU接收到的曲軸位置信號與凸輪軸位置信號不同步,無法進行氣缸、上止點位置的識別,便不點火、不噴油,因而無法起動。

如一奧迪V6發動機在行駛中熄火后,不能起動,經查無高壓火不噴油,正時帶沒斷,發動機轉速傳感器、點火正時傳感器(曲軸位置、上止點信號)、霍爾傳感器(凸輪軸位置氣缸識別信號)均有信號輸出,仔細檢查發現正時帶上脫掉了兩個齒牙導致配氣相位失準,識別信號不同步,ECU不能正常工作。

這種情況可用示波器檢查曲軸位置、凸輪軸位置信號是否同步,但必須熟知各機型曲軸位置、凸輪軸位置信號的相位關系才能進行。

(11)對正時帶跳齒、斷裂導致氣門彎曲的說明 當正時帶跳齒、斷裂時,不單單是調整校正配氣正時、更換正時帶,還應檢查氣門是否被頂彎損壞,對非常熟悉的有過相應維修經驗的發動機,可能不用看,就可知道不會引起氣門被頂彎的現象,因為這種發動機在設計時就保證了即使氣門全開、活塞在上止點時也不會產生運動干涉。但現在絕大多數的轎車汽油發動機和所有的柴油發動機在正時帶斷裂時,都會造成氣門與活塞的機械運動干涉,導致頂彎氣門、擠裂氣門導管、擊傷缸蓋、撞傷活塞、擠壞活塞環等機械故障。當運行中正時帶跳齒,一般是使配氣相位變遲,可能引起排氣門全部彎曲,而進氣門沒問題。如果正時帶斷裂,情況就比較復雜。氣門是否被頂彎,只需拆下氣門室蓋,檢查氣門間隙是否過大,并不一定要測量氣缸壓力,如果氣門間隙很大就說明氣門被頂彎了,這時還需進一步拆下氣缸蓋,檢查氣門導管是否被擠裂、缸蓋是否被擊傷,如活塞邊緣撞傷較嚴重,應拆檢活塞,檢查第一道活塞環是否被擠死在環槽內。

所以,當正時帶跳齒較多或斷裂時,應同時檢查氣門間隙,判斷氣門是否被頂彎,并視情作進一步檢查。

在實際的維修工作中，裝配和檢查配氣正時一定要仔細。一般應注意以下幾點：

1)在裝缸蓋總成時，一般應先把第1缸活塞搖至上止點后再反轉曲軸一定角度（通常4缸發動機反轉90。，6缸發動機反轉60。，8缸發動機反轉45。），也就是使各缸活塞均不處于上止點位置，待缸蓋螺栓擰緊后再轉動各凸輪軸至第1缸壓縮上止點位置，然后再把曲軸搖回至第1缸上止點，裝好配氣正時驅動部分，以免裝配過程中氣門與活塞發生干涉。

2)對不熟悉的機型要查閱相關的維修手冊，如實在一時無法查閱，也要憑原理分析，注意雙頂置凸輪軸發動機各凸輪軸正常工作時的旋轉方向，分析各個行程氣門的開閉情況。

3)維修中還要考慮各種因素對配氣相位的影響，如氣門間隙的大小、正時帶或正時鏈條的磨損情況。頂置凸輪軸式發動機在氣缸蓋下平面磨削后不但會影響壓縮比，也會影響配氣相位。

4)有一些車的凸輪軸正時帶輪或正時鏈輪上有2～3個鍵槽或定位銷槽，并有相應的標記，這有幾種可能：一是適應左、右列氣缸進、排氣凸輪軸正時記號不同的需要，其上通常有英文縮寫的字母作標記，如馬自達轎車；二是適用于不同國家和地區配氣相位，可作3°～4°的微調。裝配時不可疏忽大意而裝錯。

5)對帶有凸輪軸位置調整器的可變配氣相位系統，在檢調正時機構時，進氣凸輪軸位置調整器必須處于延遲位置。

6)很多車型的正時帶張緊器為液壓自動張緊器，如豐田皇冠2JZ-GE發動機、凌志1UZ-FE發動機等。

每次安裝正時帶張緊器之前,都要對其進行檢查。用手握住張緊器,將推桿用力抵在地面或墻上,檢查推桿是否會縮進去。若輕易就能縮進去,應將其更換,見圖1-23a。此外,還需檢查其油封部分是否漏油(若只有少量油跡,那是正常的),并測量其凸出部分長度(圖1-23b),應在標準范圍內,若不合規格,需更換。

圖1-23 正時帶液壓自動張緊器的安裝技巧

正時帶張緊器本身張力很大,故在安裝過程中要注意技巧,不能強行安裝,否則會損壞零件,有時甚至會造成嚴重的機械事故。若按以下步驟操作,則安裝時將省時省力,安裝工藝如下:

①用壓床或臺虎鉗將正時帶張緊器的推桿緩慢壓回,直到推桿上的孔與外殼的孔對準。

②將一把?1.5mm的六角扳手穿進兩個孔內,固定推桿(圖1-23c)。

③給張緊器套上防塵罩,將它裝到發動機上,最后抽出六角扳手。

(12)根據燃油泵控制電路圖查找燃油泵不工作的故障 維修員必須熟悉一些常見車型發動機燃油泵的控制電路,以便以后快速地查找燃油泵不工作的故障。

常見的燃油泵基本控制電路如圖1-24所示。控制燃油泵的繼電器,在豐田車上通常稱為開路繼電器,其燃油泵的工作一般受發動機轉速信號或點火信號的控制。當發動機運轉時,ECU通過接收發動機轉速或點火信號來控制燃油泵繼電器使燃油泵工作;當關閉發動機時,發動機轉速或點火信號消失,ECU即控制燃油泵停止工作。

有的燃油泵控制電路具有燃油泵轉速控制功能,它可控制燃油泵在發動機不同工況下以兩種不同轉速運轉。當發動機低速運轉時,使燃油泵速度變慢,可以減少燃油泵的磨損,降低電能消耗。

如圖1-25所示,當電流經燃油泵控制繼電器的B觸點和電阻,流入燃油泵時,燃油泵處于低速運轉。在發動機起動或高速運轉時,發動機ECU使燃油泵控制繼電器的觸點切換到A觸點,使燃油泵處于高速運轉。

圖1-24 燃油泵基本控制電路

圖1-25 具有燃油泵轉速控制功能的燃油泵控制電路

某些型號的燃油泵中,燃油泵的速度是通過燃油泵ECU控制的,而不是由開路繼電器、燃油泵控制繼電器和電阻控制的。采用一個專門的燃油泵ECU來控制燃油泵的工作,它可控制燃油泵在發動機多種工況下以不同轉速運轉,如豐田皇冠3.0L發動機、1993年后的凌志LS400發動機、日產無限Q45發動機等。

近年來還有一些車采用ECU直接控制油泵的驅動電壓來控制油泵的轉速的方式,可減小電能消耗和油泵噪聲。

有些汽車的燃油泵控制電路還具有燃油泵切斷控制功能。當安全氣囊充氣脹開時或車輛發生碰撞或翻車時使燃油泵停止運轉,以保證安全。

如圖1-26所示,燃油泵控制電路就具有安全氣囊充氣脹開時切斷燃油泵的控制功能。

當駕駛人側安全氣囊、前排乘客側安全氣囊或座椅側安全氣囊充氣脹開時,燃油切斷控制裝置使燃油泵停止運轉。

當發動機ECU從安全氣囊中央傳感器總成探測到充氣信號時,發動機ECU便會斷開開路繼電器,使燃油泵停止運作。

當燃油斷開控制開始運轉時,也可通過關閉點火開關而取消,使燃油泵重新開始運轉。

圖1-27為豐田漢蘭達1AR-FE發動機的燃油泵控制電路圖。在此系統中,中央安全氣囊傳感器與ECM之間采用CAN通信方式,ECM檢測到來自安全氣囊傳感器的氣囊展開信號,并關閉電路斷路繼電器。激活燃油切斷控制功能后,將點火開關從OFF切換至ON可取消燃油切斷控制,并可重新起動發動機。

圖1-26 具有燃油泵切斷控制功能的燃油泵控制電路

圖1-27 豐田漢蘭達1AR-FE發動機的燃油泵控制電路

一些車型的燃油泵電路中有一個慣性開關,如一些福特車型上、中國的神龍富康、中華、菲亞特等車型上。慣性開關通常與燃油泵繼電器的電磁線圈控制電路串聯,其為一常閉開關,當然它的電源由點火開關ON檔提供。當汽車碰撞、翻車或高速駛過凹凸很大的路面時,此安全慣性開關會斷開,燃油泵停止工作。也有的慣性開關接在燃油泵ECU的“FPC”控制線路中,如圖1-28所示。

圖1-28 帶有慣性開關的燃油泵電路

若想重新接通慣性開關使燃油泵恢復運轉,必須按下開關頂上的復位開關。在大部分福特轎車上,慣性開關位于行李箱內,慣性開關內的一個鋼球靠一永磁體固定。如果汽車發生碰撞,鋼球脫離永磁體撞擊一個沖擊板,使開關的觸點斷開。這樣,燃油泵電路即被切斷,燃油泵停止供油。

圖1-29 豐田車系診斷座中的燃油泵檢查端子

由于電動燃油泵拆裝不便,因此為了方便維修時判斷故障,有的車型設計有燃油泵檢查插頭,給燃油泵檢查插頭直接施加12V電壓,即可在發動機不運轉的情況下使燃油泵工作,從而可判斷燃油泵的工作情況(如通用、三菱車系)。也有的是通過自診斷系統的診斷座中的燃油泵檢查端子來單獨控制燃油泵的工作,其作用是相同的,但有的是將這一端子接電源“+”極,有的是通過將這一端子搭鐵來使油泵暫時工作的。如豐田車系的診斷座中有“+B”和“FP”,如圖1-29所示,可以用跨接線連接這兩個端子,再將點火開關接通就能使油泵運轉,并測量油壓。還可以在點火開關關閉的情況下直接用萬用表測量“FP”端子與搭鐵之間的電阻來快速判斷燃油泵的好壞,也可在起動過程中測量“FP”端子的電壓以判斷燃油泵的供電是否正常。

利用診斷座和油泵檢查插頭可以快速查出油泵控制系統的故障部位。

(13)從數據流分析判斷火花塞淹死的方法 對于新型的豐田汽車,實際上通過豐田的專用診斷儀上的數據流可以快速判斷火花塞淹死故障。調出所有數據,其中有Catalyst Temp(B1S1)與Catalyst Temp(B1 S2)兩項,即ECU推算的三元催化轉化器催化劑溫度,當這兩項顯示為-40.0℃時,就說明已導致火花塞淹死。正常時冷車起動前應與環境溫度大致相同。圖1-30為豐田卡羅拉轎車出現火花塞淹死導致發動機不能起動時讀到的數據。

圖1-30 從數據流分析判斷火花塞淹死的方法

(14)起動困難檢查歌訣 記下以下的起動困難檢查歌訣,在判斷故障時也許有一定參考作用。

油泵燃油壓力低，不能保持殘壓力：

高壓火弱難起動，混合過稀或過濃：

過稀試用化清劑，過濃油門踩到底①：

冷車起動噴油少，起動信號無加濃：

水溫氣溫傳感器，進氣歧管漏空氣：

冷車起動噴油器，廢氣循環亂進氣：

進氣通道積炭里，氣門粘滯缸壓低：

怠速馬達噴油器，節氣門體要清洗：

油嘴泄漏會過濃，正時不準可不行：

輕踩油門輕易發，檢查怠速控制閥：

全踩油門可起動，應是過濃非過稀：

若是起動又熄火，點火開關流量計②；

油泵開關繼電器，進氣通道漏空氣；

點火反饋信號無，大眾防盜未解除③㈢。

注釋:

①若懷疑混合氣過稀,可拆下空氣濾清器濾芯,在進氣口處試噴化油器清洗劑,然后看發動機能否起動,如能起動,即為混合氣過稀;如若懷疑混合氣過濃,可將加速踏板(油門)踩到底,同時起動發動機,使電控系統進入溢油清除模式,這時噴油器將不噴油或少噴油,如能起動或起動征兆更明顯,則說明混合氣過濃。

②起動一下,立即又熄火了,注意點火開關回到“ON”就熄火,保持在“STA”位置稍長點時間也不會熄火,說明可能點火開關“ON”時電源電路存在故障。空氣流量計不良也常會導致起動又熄火的故障。

③豐田車系發動機在起動后幾個點火正時信號(IGT)信號間電腦檢測不到點火反饋信號(IGF)信號,噴油器電路將被切斷,也就是發動機起動一下又熄火了。而防盜系統(發動機停機系統)故障的話,很多車也是能起動一下又熄火了,如大眾車系等。