第一章 电控汽油发动机常见故障的诊断与排除

一、发动机不能起动故障的诊断

电控汽油发动机不能起动的现象主要有以下几种:起动机带不动发动机转,或能带动,但转动缓慢;起动机能带动发动机正常转动,但不能起动,且无着车征兆;有着车征兆,但不能起动。

造成发动机不能起动的原因很多,有起动系统故障、防盗系统或发动机停机系统故障、电控点火系统故障、电控汽油喷射系统故障及发动机机械故障等。由起动系统故障及防盗系统故障而造成发动机不能起动故障的诊断与排除方法在这里不予详细讲解。发动机机械故障则应在排除了电控汽油喷射系统和电控点火系统的故障后再作进一步的检查。下面就后两种不能起动故障的诊断与排除方法分别加以说明。

1.故障现象

接通起动开关时,起动机能带动发动机正常转动,但不能起动,且无着车征兆(无初始燃烧迹象)或者有着车征兆(有初始燃烧迹象),但不能起动。

2.故障原因

1)油箱中无油或电动汽油泵不工作。

2)起动时节气门全开。

3)∗电动汽油泵或油压调节器不良、汽油滤清器堵塞,导致燃油压力太低。

4)喷油器不工作。

5)∗点火系统故障导致的无高压火、高压火花太弱、点火提前角不正确等。

6)正时带跳齿、断裂或正时机构装配不正确。

7)∗进气管有漏气、EGR阀错误打开、冷起动喷油器不工作、冷却液温度传感器信号不良、空气流量计不良、喷油器漏油等导致的混合气浓度失调而使发动机起动困难或不能起动。

8)进气管压力传感器有故障或真空管脱落。

9)发动机气缸压缩压力过低。

10)∗排气管堵塞(多见于已行驶10万km以上的汽车)。

11)∗电控单元或发动机搭铁不良(多见于事故车维修后)。

3.故障诊断与排除的一般步骤

1)验证故障现象。主要是留意起动机能否带动发动机正常转动,起动时发动机有无着车征兆(有无初始燃烧迹象)。

2)目视检查:线束插头有无松动、脱落,仪表指示情况,真空管连接情况等。

3)读取故障码、数据流,按故障码、数据流的提示查找故障原因。

4)检查高压火。若不正常,则按点火系统故障查找故障原因。

5)检查燃油供给情况、燃油压力。若不正常,则检查燃油供给系统、油泵控制电路等。

6)检查喷油信号。若无喷油信号,则检查控制线路、ECU等。

7)检查点火正时。若不正常则进行相应检查和调整。

8)拆检火花塞,观察其间隙并粗略判断混合气是否过浓或过稀等,如图1-1所示。视情检查冷却液温度传感器、冷起动喷油器及其线路等。

如果火花塞电极表面干燥,说明可能喷油器喷油量太少。对此,应先检查起动时电动汽油泵有无工作。可用一根导线将电动汽油泵的两个检测插孔短接,再起动发动机。如能起动,则说明电动汽油泵在起动时不工作,应检查控制电路。如果电动汽油泵有工作而不能起动,应进一步检查燃油压力。如果燃油压力太低,应检查汽油滤清器、油压调节器及汽油泵有无故障。

图1-1 拆检火花塞

如果火花塞表面有大量潮湿汽油,说明气缸中已出现“呛油”现象,这也会造成发动机不能起动。对此,可拆下所有火花塞,将其烤干,再让气缸中的汽油全部挥发掉,然后装上火花塞,重新起动。如果仍会出现“呛油”现象,应拆卸喷油器,检查喷油器有无漏油。

喷油量太大或太小也可能是空气流量计、冷却液温度传感器或喷油器故障所致。如出现这种情况,应对照维修手册中的有关数据测量相应的传感器和执行器。

即使混合气较稀,火花塞仍然会由于发动机转动时间较长或失火而变湿,因此可能据此错误判断为混合气过浓,所以维修员有必要根据这种情况做出判断。

9)检查气缸压力、气门间隙、配气正时记号和可变配气机构等。

10)检查排气管是否堵塞。拆下某一缸或两个缸火花塞,同时将这一缸或这两缸的喷油器插头拔下,不让其喷油,再起动发动机,如能起动,说明排气管堵塞。也可直接拆下排气管,然后起动,如能起动,则排气管堵塞无疑。

4.故障诊断与排除的相关要点

(1)验证故障现象,迅速找到故障诊断的切入点 验证发动机不能起动的故障现象时,主要是留意起动机能否带动发动机正常转动,起动时发动机有无着车征兆(有无初始燃烧)。

如果起动机带不动发动机旋转,或能带动,但转动缓慢,则应检查起动系统或发动机机械系统。

如果发动机旋转轻快,感觉无压缩阻力,这就要检查正时带是否断裂、气缸压力是否过低。

如果出现不能起动且无着车征兆,其原因一定是发动机的点火系统、燃油系统或机械系统三者之中的一个或一个以上的系统完全丧失了功能。因此,不能起动故障的诊断与排除应重点集中在上述三个系统中。

如果有着车征兆而不能起动,说明点火系统、燃油系统和控制系统虽然工作失常,但并没有完全丧失功能。这种不能起动故障的原因不外乎是高压火花太弱或点火正时不正确、混合气太稀、混合气太浓、气缸压力太低等。一般先检查点火系统,然后再检查进气系统、燃油系统、控制系统,检查排气管是否堵塞,最后检查发动机气缸压力等。

(2)目视检查应有的放矢 一定要养成下意识地进行目视检查的习惯,且应做到有的放矢,主要是检查仪表指示情况、线束插头有无松动脱落现象、真空管连接情况等。

如根据发动机故障指示灯点亮情况初步判断EFI主继电器的工作情况及ECU的电源供应是否异常。

如根据安全指示灯的状态判断故障是否在发动机停机系统(防盗系统)。

如果发动机的燃油系统中装有燃油压力脉动衰减器,就可以用脉动衰减器螺钉张力法来初步检查燃油压力。当燃油压力脉动衰减器顶部的螺钉凸出来了,就说明燃油系统有一定的燃油压力了;如果燃油压力脉动衰减器顶部的螺钉凹下去了,说明无燃油压力,应检查燃油系统。

如果发动机转速表的转速信号来自点火模块,就可以根据起动时观察转速表的指针是否摆动来初步判断故障是不是出在初级点火系统。起动时转速表的指针不动说明点火系统未输出初级点火信号。

线束插头有无松动脱落现象、真空管连接情况、高压线是否插错、汽油表指针、油量警告灯等,都在目视检查的范围内。

打开点火开关,若汽油表指针不动或油量警告灯亮,则说明油箱内无油,应加满汽油后再起动。

值得注意的是有的发动机前置后轮驱动的车辆,为便于传动轴布置和保证车辆重心位置,其燃油箱采用马鞍形,传动轴穿过燃油箱底部中央,燃油箱的形状见图1-2。此时,采用喷射泵可将燃油从无燃油泵的油箱侧传输至有燃油泵的油箱侧。喷射泵的结构及运作如图1-2、图1-3所示。喷射泵位于燃油箱内,由于传动轴位于燃油箱底部中央,燃油箱的形状导致燃油被分为A室和B室两个部分。当燃油液面下降时,B室的燃油被停止泵出。为防止此现象的发生,提供一个喷射泵将B室的燃油送往A室。这是通过利用燃油的流动来实现的。通过燃油的流动产生负压,当负压作用于喷管就将燃油从B室吸入,送至A室。由上述原理可知,当燃油泵的泵油量减少、回油量不够时,B室的燃油将不能到达A室,这就需要更换燃油泵了。一般说来,这种燃油箱上装有两个燃油计量器:一个主计量器和一个副计量器(图1-4),这两个燃油计量器串联,将剩余的燃油量信号传送至组合仪表,以提高燃油计量的准确性。主计量器与喷射泵、压力调节器、燃油泵、燃油滤清器装配在一起,如图1-5所示。

图1-3 喷射泵的工作原理

图1-4 燃油计量器

图1-2 马鞍形燃油箱装用的无回油燃油供给系统

(3)通过读取故障码、数据流来缩小故障范围读取故障码(DTC)时,还应检查DTC输出结果与问题症状是否一致。有时DTC输出结果显示异常,但DTC所显示的故障可能不会导致发动机不能起动,在这种情况下就要检查DTC和问题症状之间的关系,区分当前故障码和历史故障码,必要时先将DTC和定格数据记录下来,清除DTC后再起动发动机,然后再次读取DTC以判断故障码是否与故障有关。如果显示相同的故障码,可以判断故障发生在故障码指示的系统中。如果显示的是与故障无关的故障码,或者显示的是正常故障码,则现在的故障是由其他原因引起的。因此,应进行适合于故障症状的故障排除。

图1-5 燃油泵及滤清器总成

读取DTC后,不要急于检查,先读取一下ECU数据,检查ECU相应的输入信号、输出信号,并通过检查ECU的数据确定故障原因。如当检测到了冷却液温度信号不良的故障码后,读取关于冷却液温度信号的数据,如果温度是-40℃,可判断故障为冷却液温度传感器电路开路;如果温度是140℃或更高,可判断故障为短路。

有些DTC被记忆下来时,ECU会同时记录相关的发动机运行数据,这通常称为冻结帧数据,这些将有助于维修员了解故障发生时的状态。

即使DTC没有被识别出来,也可通过ECU数据检查ECU状况。这个功能能够找出无DTC的故障,包括错误的传感器范围和执行器故障。这样可将无法检测到的传感器范围/性能故障以及执行器故障的原因缩小在一定范围内。

(4)发动机正常起动的三个要素

①强且正时的高压火花。

②合适的空燃比。

③足够的气缸压力(当然排气要畅通)。

这三方面均应符合要求,堪称三要素,缺一不可。首先要判断故障出在这三个方面的哪一方面,一般从点火系统入手,先看高压火,再看是否有油进缸。当然,可先看有无喷油信号(可用发光二极管灯等检查),油泵能否建立一定油压(可采用倾听油泵运转声音、脉动衰减器螺钉张力法、拆进回油管查看、用油压表测量等方法检查)。当怀疑无油供给时,可在进气口喷化油器清洗剂,然后看能否起动,如能起动,为燃油供给系统的故障。有火有油时看点火正时,火花强不强,这是细查点火系统;再拆检火花塞有无“淹死”,这是稍细看空燃比。如火花塞没有“淹死”现象,在进气口喷化油器清洗剂也不能起动,高压火花强且正时,就检查排气管有无堵塞,最后测量气缸压力。如起动时有着车征兆但不能起动,伴随有排气“突突”声,车身抖动或冒黑烟或回火放炮等现象,可立即检查点火正时和高压线是否接错,接着检查混合气是否过浓或过稀,再查排气堵塞、气缸压力等。以上经验可总结为:

排气突突车抖动，屡次着车车难着。先查点火不正时，再查空燃混合比。回火放炮点火错，排气不畅、缸压低。

(5)电控发动机控制系统主要元件的故障表现 电控发动机电子控制系统的各项功能是由许多元件相互配合完成的,如果元件发生故障,必将影响整个系统的工作,但是,并不是所有的元件故障都会导致发动机不能起动。因此,了解电控发动机控制系统主要元件发生故障时的表现是正确、迅速地诊断故障的基础,这在汽车维修中是非常必要的。举例来说,当发动机无高压火,也不能因为爆燃传感器是点火系统的元件而首先就对它进行检查,而应抓住问题的关键,才能有的放矢,尽快诊断出故障。为此,将发动机电子控制系统主要元件产生故障时的主要表现归纳在表1-1内,后面所述的其他故障诊断也可参考此表。

表1-1 发动机电控系统主要元件的故障现象

(续)

(续)

(6)点火系统的检查 导致不能起动的最常见原因是点火系统不能点火。因此,在作进一步的检查之前,应先排除点火系统的故障。在检查电控汽油喷射式发动机的点火系统有无高压火花时,应采用正确的方法,不可沿用检查传统触点式点火系统高压火花的做法,以防损坏点火系统中的电子元件。正确的检查方法是:拔下高压分线或拆下无分电器单缸独立点火系统的点火线圈,将一个火花塞接在高压分线或点火线圈上;将火花塞接地;接通起动开关,用起动机带动发动机转动,同时观察火花塞电极处有无强烈的蓝色高压火花(图1-6)。注意:高压跳火试验时,转动曲轴不得超过5～10s。

图1-6 高压跳火试验

如果没有高压火花或火花很弱,说明点火系统有故障。汽油喷射式发动机的故障自诊断系统通常能检测出点火系统中的曲轴位置传感器及点火器的故障。如有故障码,则可按显示的故障码查找故障部位;如无故障码,则应分别检查点火系统中的高压线、分电器盖、高压线圈、点火器、分电器、曲轴位置传感器及点火控制系统的ECU。点火系统最容易损坏的部件是点火器、点火线圈,应重点检查。

没有高压火花的另一个原因是发动机正时带断裂或轮齿滑脱,导致由凸轮轴驱动的分电器轴不转动,使分电器内的曲轴位置传感器无输出信号。可打开分电器盖或加机油口盖、上正时带罩,然后摇转曲轴,同时检查分电器轴有无转动。如不转动,说明正时带断裂或轮齿滑脱,应拆检正时机构和气门机构,查找导致正时带折断的原因,排除故障后,再更换新的正时带。

有些车型当正时链轮或正时带错齿后,曲轴位置传感器信号与凸轮轴位置传感器信号不同步,也会出现无高压火的故障。

点火系统的传感器及输入信号主要有:空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、爆燃传感器、起动开关信号、空调开关信号、空档起动开关信号等。虽然参与点火控制的传感器很多,但习惯上仅将曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器归于点火系统,其他传感器主要是用来修正点火提前角,而不控制是否点火。所以通常说的点火系统包括ECU、点火器、分电器、点火线圈、高压线、火花塞、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆燃传感器等,其中分电器只是用于有分电器的点火系统中。图1-7为丰田皇冠3.0L轿车2JZ-GE发动机的点火系统原理图,在这一系统中,引起发动机不能起动的主要是无高压火、点火不正时、点火错乱等。

图1-7 丰田皇冠3.0L轿车2JZ-GE发动机的点火系统原理图

如果进行跳火试验,中央高压线无火,可先目视点火线圈、点火器、分电器的插头有无松脱,接着检查点火线圈、点火器的电源供应;如无电源供应,则检查点火线圈之前的线路;如点火线圈及点火器的电源线正常,再检查点火线圈本身是否正常,可分别测量初级和次级线圈的电阻或直接做跳火试验,然后检查IGT信号电压,起动时应有脉冲电压,一般为0.7～1.0V。如有IGT信号且点火线圈正常,则是点火器损坏了,可以进一步检查点火器,将点火器上的IGT线断开,直接用电源线去触碰点火器的IGT端子,看点火线圈能不能跳火。若无IGT信号则检查NE、G1、G2信号(值得注意的是该点火器外壳必须搭铁),检查如图1-8所示。

图1-8 丰田皇冠2JZ-GE发动机转速及曲轴位置、凸轮轴位置传感器的检测

①检查传感器线圈电阻:室温下,NE-G㊀:155～250Ω;G1G㊀㊀:12～5～200Ω;G2-㊀:125～200Ω。

②检查传感器线圈磁隙:应为0.2～0.4mm。

也可用示波器检查NE、G1、G2、IGT、IGF信号。

只有当G1、G2两信号同时没有时,才会导致无高压火。发动机起动时,同时需要NE(曲轴位置)信号和任一个G(凸轮轴位置)信号,起动后,发动机便记忆了凸轮轴位置,此时即使G信号全部消失,发动机也不会熄火,但熄火后将不能再起动。

既然只需要一个G信号和NE信号,发动机就可起动和正常运转,那为什么还要设置两个G信号呢?设置两个G信号的好处包括两个方面:一方面当一个损坏时,另一个仍可起作用,增加了可靠性;另一方面,不管发动机熄火时曲轴处于哪个位置(角度),下次起动时曲轴最多只要转动一周,便可识别出各缸压缩上止点位置,就能进行点火控制。如果只用一个G信号,起动时可能要转动接近两周才会得到凸轮轴位置信号,才能点火,起动显得慢点,可能使冷起动时的排气污染增大(例如装有冷起动喷油器的车,在刚刚冷起动时冷起动喷油器就喷油,发动机却并没有立即正常点火)。

并不是所有的发动机都需要凸轮轴位置传感器信号才能点火，如通用鲁米娜轿车3800V6发动机，其凸轮轴位置传感器信号只是用来为喷油器定序，从而进行顺序喷射，点火时用不着它。因为在发动机转速和曲轴位置传感器中有18X信号和3X信号，它们能感知发动机转速和各缸活塞上止点位置，从而满足双缸同时点火的无分电器点火系统的需要。如果凸轮轴位置传感器失效，在曲轴转两周后PCM逻辑电路开始给喷油器定序。PCM逻辑电路有六分之一的机会使喷油器按正确顺序搭铁。当PCM逻辑电路没有按正确顺序使喷油器搭铁时，发动机加速恶化、怠速抖动，但并不会十分严重，因为喷油器的喷油是在缸外的进气门前方进行的。

维修时可按下述方法检查发动机转速与曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器及线路。

1)电磁式传感器的检测

①元件检测。关闭点火开关,拔下传感器插头,用欧姆表测量传感器感应线圈的电阻值,测量值应符合原厂规定。其阻值一般在300～1500Ω之间。

②在线检测

a.用交流电压表2V挡测量其输出电压:起动时应高于0.1V,运转时应为0.4～0.8V。

b.用频率表测其工作频率。

c.用示波器检测其输出信号波形。丰田皇冠3.0L轿车2JZ-GE发动机的电磁式发动机转速与曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器及对应的波形如图1-9、图1-10所示。

d.如果在传感器上能检测到电压信号,而在ECU插接器上检测不到信号,则应检查传感器至ECU之间的导线及插头。

2)光电式传感器的检测

①拔下传感器插头,打开点火开关,检查插头上电源端子与搭铁端子之间的电压,应为5V或12V(视车型而异,一般为12V)。若无电压则应检查传感器至ECU的导线和ECU上相应端子的电压,若ECU端子有电压,则为ECU至传感器导线断路,否则为ECU故障。

②拔下传感器插头,打开点火开关,检查插头上信号线端子与搭铁端子之间的电压,应为5V。

③插回传感器插头,起动发动机,转速保持在2500r/min左右,测量传感器输出端子的电压,应为2～3V,否则为传感器损坏。如日产VG30发动机的曲轴和凸轮轴位置传感器(图1-11),其120°信号在起动时为0.2～0.4V,1°信号为1～3V。

图1-9 电磁式发动机转速与曲轴位置、凸轮轴位置传感器

1、7—G转子 2、11—G2感应线圈 3、6—G1感应线圈 4、8—N转子 5、9—NE感应线圈 10—分电器

图1-10 G、NE信号与曲轴转角的关系

④用示波器检测其信号波形,应为5V方波。

3)霍尔式传感器的检测

①拔下传感器插头,打开点火开关,检查插头上电源端子与搭铁端子之间的电压,应为9V或12V(视车型而异)。若无电压则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压,若ECU相应端子有电压,则为传感器至ECU之间线路断路,否则为ECU故障。

②拔下传感器插头,打开点火开关,检查插头上信号线端子与搭铁端子之间的电压,应为5V。若无电压则应检查传感器至ECU之间的线路及ECU上相应端子的电压,若ECU相应端子有电压,则为传感器至ECU之间线路断路,无电压则为ECU故障。

③插回传感器插头,起动发动机,测量传感器输出端子信号电压,应为3～6V,若无信号电压,则为传感器故障。

④用示波器检查传感器输出电压波形。马自达轿车V6发动机JE DOHC的凸轮轴位置传感器及对应输出信号波形如图1-12所示。

图1-11 日产光电式曲轴位置、凸轮轴位置传感器

光电式、霍尔式转速传感器都是有源传感器,只要分别弄清其上的电源、信号、搭铁端子,就可进行模拟检查。把电源端子与蓄电池正极连接,信号端子串接一个3～10kΩ的电阻后再与蓄电池正极连接,搭铁端子与蓄电池负极连接,转动转子,同时用万用表检查信号端子与搭铁端子之间的电压变动情况,应输出相应的信号脉冲,一般是当槽孔处于传感器元件中间时传感器对外输出高电位,这一点可由图1-12看出,但老款的桑塔纳等非电控发动机的点火系统的霍尔传感器与此相反。

绝大多数车辆在发动机转速与曲轴位置传感器失效后将不能起动,如在运行中突然失去发动机转速与曲轴位置传感器信号,发动机也会立即熄火。但捷达前卫两气门发动机在运转中如果突然失去发动机转速传感器信号会熄火,却可以再次起动,只是可能要多起动几秒钟,且加速性能稍稍变差一点,因为此时发动机ECU用霍尔传感器替代转速传感器的工作。

图1-12 马自达轿车V6发动机JE DOHC凸轮轴位置传感器的NE、G信号波形

图1-13为丰田卡罗拉1ZR-FE发动机的曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器。其曲轴位置传感器采用耦合线圈型,即磁电式曲轴位置传感器。曲轴的正时转子有34个齿并空缺2个齿。每转过一个齿,曲轴旋转10°,这样曲轴位置传感器就会输出曲轴转角与转速信号,空缺的齿用于判定上止点。其采用了磁阻元件(MRE)型进气和排气凸轮轴位置传感器。为了检测凸轮轴位置,曲轴每旋转2周,进气和排气凸轮轴上的各正时转子便会产生3个(3个高输出、3个低输出)脉冲。其曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器的输出信号波形如图1-14所示。

图1-13 丰田卡罗拉1ZR-FE发动机的曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器

图1-14 丰田卡罗拉1ZR-FE发动机的曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器输出信号波形

MRE型凸轮轴位置传感器由磁阻元件(MRE)、磁铁和传感器组成。通过传感器的磁场方向随正时转子外形(凸起和未凸起部分)的不同而改变。因此,MRE电阻改变,输出至ECU的电压也随之升高或降低,ECU根据此输出电压检测凸轮轴的位置。其电路如图1-15所示。

MRE型(可变磁阻式)凸轮轴位置传感器在发动机转速很低时开始持续输出数字信号,而耦合线圈型(磁电式)凸轮轴位置传感器输出的是模拟信号,且随发动机转速的变化而变化,如图1-16所示。

图1-15 MRE型凸轮轴位置传感器电路

图1-16 MRE型和耦合线圈型(磁电式)凸轮轴位置传感器输出波形比较

在丰田车系电控点火系统中,点火器按发动机电子控制单元(ECU)输出的点火信号(IGT精确地中断流往点火线圈的初级电流,其控制过程如图1-17所示。

图1-17 点火控制过程

点火正时信号(IGT):当IGT信号从断转换至通时,点火器起动初级电流。

恒电流控制器:当初级电流到达规定值时,点火器将调节电流以限定最大电流值。

凸轮闭合角控制器:当发动机转速升高时,如果初级电流导通所对应的凸轮轴转角不变的话,初级电流导通所对应的持续时间渐趋降低,这样初级电流也将下降,将无法保证足够的点火能量。为保证有正确的初级电流持续时间,凸轮闭合角控制器调节初级电流持续的时间长度(凸轮闭合角),即根据发动机转速和蓄电池电压调节点火闭合角,以保证足够的点火能量。在某些发动机型号上,此控制器已通过IGT信号来操作。

当IGT信号从通转换至断时,点火器关断初级电流。初级电流被关断的瞬间,在初级线圈中产生上百伏的电压,而在次级线圈中产生上千伏的电压,足以使火花塞引燃火花。

点火器按发动机ECU的IGT信号,精确地中断点火线圈中的初级电流。然后,点火器又按初级电流的电流值,向发动机的ECU输送1个点火确认信号(IGF)。当来自点火器的初级电流达到预定值IF2时,IGF信号即被输出。当初级电流超过预定值IF1时,此系统就判定所许的电流量已流过,因而允许IGF信号回至其原来的电压,如图1-18所示。注意:IGF信号的波形随发动机型号不同而不同。

图1-18 IGT信号与IGF信号波形

如果发动机ECU未收到IGF信号,则可认定点火系统内存在故障。为防止喷油器继续喷油导致三元催化转化器过热等不良影响,发动机ECU会自动控制停止燃料喷射,并将故障码储存在ECU中。但是,发动机ECU不能探测次级电流电路中的故障,只能监视初级电流电路中的IGF信号。

注意:在有些发动机型号上,IGF信号是通过初级电压判定的。

丰田卡罗拉1ZR-FE发动机采用直接点火系统,其电路原理示意图如图1-19所示。该系统中的IGT与IGF信号的输出关系如图1-20所示。

图1-19 丰田卡罗拉1ZR-FE发动机直接点火系统电路原理图

图1-20 丰田卡罗拉1ZR-FE发动机直接点火系统的IGT与IGF信号的输出关系

丰田车系有分电器的电控点火系统缺少点火确认(反馈)信号,即IGF信号时的故障现象是:第一次起动发动机时能起动约1s左右,也就是说还没来得及松手让点火钥匙回位,发动机就熄火了,一直将点火开关置于起动挡不再有起动征兆;若将点火开关先完全关掉并停留片刻再置于起动挡,这时又可起动1s左右然后不再有起动征兆。也就是说在起动后几个IGT信号间ECU检测不到IGF信号,喷油器电路将被切断,而使发动机无法起动。

在无分电器单缸独立点火系统中，一个缸的点火线圈或点火模块故障是不会导致发动机不能起动的，但这仅是对大多数发动机而言。个别车型的发动机记忆了一个缸的点火系统初级电路不良的故障码后，将切断所有气缸的燃油喷射，因而发动机不能起动。这应引起维修人员的注意。

(7)点火不正时的原因分析 点火不正时导致发动机不能起动的原因比较简单,一般为装配不正确所致。无论是配气正时错误或曲轴、凸轮轴位置传感器安装上的位置偏差或是看起来相同而不具有互换性的配件相互用错,都应在考虑之内。这里要指出的是磁电式曲轴或凸轮轴位置传感器的两信号线也不能对调错接,否则将引起曲轴、凸轮轴位置信号波形正负颠倒,反映位置失准,从而导致点火不正时,有些车型连高压火都没有了。如果磁电式发动机转速及曲轴位置传感器的信号轮上的齿数本来就不多且不对称的情况下,这个问题就显得特别突出,因点火提前角相差太大而不能起动。

(8)检查喷油器是否喷油 如果点火系统和电动汽油泵工作正常,则应进一步检查喷油控制系统。在起动发动机时,检查各喷油器有无工作的声音。如果喷油器不工作,可用一个大阻抗的测试灯或双向发光二极管测试灯(图1-21)接在喷油器的线束插头上。如果在起动发动机时测试灯能闪亮,说明喷油控制系统正常,喷油器有故障,应更换。

图1-21 双向发光二极管测试灯电路

如果测试灯不闪亮,则说明喷油控制系统或控制线路有故障。对此,应检查喷油器电源熔丝有无烧断,喷油器降压电阻(如果有的话)有无烧断,喷油器与电源之间的接线是否良好,喷油器与ECU之间的接线是否良好,ECU的电源继电器与ECU之间的接线是否良好。如果外部电路均正常,则可能是ECU内部有故障,可用ECU检测仪或采用测量ECU各接脚电压的方法来检测ECU有无故障;也可以用一个好的ECU换上试一下。如能起动,可确定为ECU故障。对此,应更换ECU。

图1-22 稳压腔靠下方的进气歧管

(9)水淹车的处理 有经验的驾驶人都知道在汽车涉水时发动机突然熄火,是不能接着再起动发动机的。因为如果水进缸后不可压缩而使连杆弯曲,弯曲的连杆又使活塞与曲轴平衡重碰撞,可能使连杆折断、缸体撞破。此时应将车从水中推出或拖出,然后进行检查。首先检查空气滤清器中有无水,拆去空气滤清器滤芯,清除其中的水,再拆下所有缸的火花塞,切断喷油器控制电路或油泵控制电路,用起动机带动发动机曲轴旋转使气缸中的水排出。还应注意进气歧管的稳压腔中是否还有积水,如图1-22所示,稳压腔靠下方的进气歧管若进水后就不易排出,可将真空管从节气门处伸进去用真空泵吸出来;如果进气歧管的稳压腔中的积水没被排出,当装上火花塞后起动时将被吸进气缸,还是可能造成连杆弯曲。总之,应将水排尽。同时还要视情况把点火系统等电气系统沾上的水清除干净,如各个电器插头、分电器盖内高压线、ECU等。

如果汽车遭水没顶浸泡后,不及时处理,车辆(尤其是进口高级轿车)就会遭到毁灭性打击——全车ECU元件锈烂、电动机卡死、线头霉烂,对汽车的音响系统、空调系统等造成极大的损害。此时,维修技师应对每个系统、每个元件进行清理。先切断蓄电池电源,所有的ECU、仪表、开关、电器及插头均应拆下,用压缩空气吹干。拆下座椅、门窗、地毯、车内灯,保养所有电动机,先用除锈剂清洗电路插头、开关,再用化油器清洗剂或酒精清洗。将地毯、座椅拆下晒干,拆下所有ECU元件、控制继电器、熔丝座并进行清洗,一定要将锈迹除去,如发动机、变速器、电动座椅、定速、ABS与TRAC、气囊、防盗、动力转向、转向盘自动伸缩与倾斜、电动后视镜、空调等。ECU尽量换掉,若不需更换,清洗一下也可以,清洗时小心不要弄断插头针脚。对于仪表,如有损坏的应更换;仪表是较为精密的元件,一般不要去修理它,尽量更换。更换全车各种油液,如机油、自动变速器油、动力转向油、制动油、齿轮油等,放干净燃油箱内的积水或更换燃油。对发动机进气系统、排气系统、气缸中的积水进行处理,方可加注新的油液,然后接好蓄电池进行起动。在生锈的地方,喷除锈剂,以除掉锈迹。总而言之,处理这种车辆一定要及时。

(10)曲轴位置传感器信号与凸轮轴位置传感器信号不同步 有些车型的发动机,当正时链轮或正时带上的正时记号对错时,ECU接收到的曲轴位置信号与凸轮轴位置信号不同步,无法进行气缸、上止点位置的识别,便不点火、不喷油,因而无法起动。

如一奥迪V6发动机在行驶中熄火后,不能起动,经查无高压火不喷油,正时带没断,发动机转速传感器、点火正时传感器(曲轴位置、上止点信号)、霍尔传感器(凸轮轴位置气缸识别信号)均有信号输出,仔细检查发现正时带上脱掉了两个齿牙导致配气相位失准,识别信号不同步,ECU不能正常工作。

这种情况可用示波器检查曲轴位置、凸轮轴位置信号是否同步,但必须熟知各机型曲轴位置、凸轮轴位置信号的相位关系才能进行。

(11)对正时带跳齿、断裂导致气门弯曲的说明 当正时带跳齿、断裂时,不单单是调整校正配气正时、更换正时带,还应检查气门是否被顶弯损坏,对非常熟悉的有过相应维修经验的发动机,可能不用看,就可知道不会引起气门被顶弯的现象,因为这种发动机在设计时就保证了即使气门全开、活塞在上止点时也不会产生运动干涉。但现在绝大多数的轿车汽油发动机和所有的柴油发动机在正时带断裂时,都会造成气门与活塞的机械运动干涉,导致顶弯气门、挤裂气门导管、击伤缸盖、撞伤活塞、挤坏活塞环等机械故障。当运行中正时带跳齿,一般是使配气相位变迟,可能引起排气门全部弯曲,而进气门没问题。如果正时带断裂,情况就比较复杂。气门是否被顶弯,只需拆下气门室盖,检查气门间隙是否过大,并不一定要测量气缸压力,如果气门间隙很大就说明气门被顶弯了,这时还需进一步拆下气缸盖,检查气门导管是否被挤裂、缸盖是否被击伤,如活塞边缘撞伤较严重,应拆检活塞,检查第一道活塞环是否被挤死在环槽内。

所以,当正时带跳齿较多或断裂时,应同时检查气门间隙,判断气门是否被顶弯,并视情作进一步检查。

在实际的维修工作中，装配和检查配气正时一定要仔细。一般应注意以下几点：

1)在装缸盖总成时，一般应先把第1缸活塞摇至上止点后再反转曲轴一定角度（通常4缸发动机反转90。，6缸发动机反转60。，8缸发动机反转45。），也就是使各缸活塞均不处于上止点位置，待缸盖螺栓拧紧后再转动各凸轮轴至第1缸压缩上止点位置，然后再把曲轴摇回至第1缸上止点，装好配气正时驱动部分，以免装配过程中气门与活塞发生干涉。

2)对不熟悉的机型要查阅相关的维修手册，如实在一时无法查阅，也要凭原理分析，注意双顶置凸轮轴发动机各凸轮轴正常工作时的旋转方向，分析各个行程气门的开闭情况。

3)维修中还要考虑各种因素对配气相位的影响，如气门间隙的大小、正时带或正时链条的磨损情况。顶置凸轮轴式发动机在气缸盖下平面磨削后不但会影响压缩比，也会影响配气相位。

4)有一些车的凸轮轴正时带轮或正时链轮上有2～3个键槽或定位销槽，并有相应的标记，这有几种可能：一是适应左、右列气缸进、排气凸轮轴正时记号不同的需要，其上通常有英文缩写的字母作标记，如马自达轿车；二是适用于不同国家和地区配气相位，可作3°～4°的微调。装配时不可疏忽大意而装错。

5)对带有凸轮轴位置调整器的可变配气相位系统，在检调正时机构时，进气凸轮轴位置调整器必须处于延迟位置。

6)很多车型的正时带张紧器为液压自动张紧器，如丰田皇冠2JZ-GE发动机、凌志1UZ-FE发动机等。

每次安装正时带张紧器之前,都要对其进行检查。用手握住张紧器,将推杆用力抵在地面或墙上,检查推杆是否会缩进去。若轻易就能缩进去,应将其更换,见图1-23a。此外,还需检查其油封部分是否漏油(若只有少量油迹,那是正常的),并测量其凸出部分长度(图1-23b),应在标准范围内,若不合规格,需更换。

图1-23 正时带液压自动张紧器的安装技巧

正时带张紧器本身张力很大,故在安装过程中要注意技巧,不能强行安装,否则会损坏零件,有时甚至会造成严重的机械事故。若按以下步骤操作,则安装时将省时省力,安装工艺如下:

①用压床或台虎钳将正时带张紧器的推杆缓慢压回,直到推杆上的孔与外壳的孔对准。

②将一把ϕ1.5mm的六角扳手穿进两个孔内,固定推杆(图1-23c)。

③给张紧器套上防尘罩,将它装到发动机上,最后抽出六角扳手。

(12)根据燃油泵控制电路图查找燃油泵不工作的故障 维修员必须熟悉一些常见车型发动机燃油泵的控制电路,以便以后快速地查找燃油泵不工作的故障。

常见的燃油泵基本控制电路如图1-24所示。控制燃油泵的继电器,在丰田车上通常称为开路继电器,其燃油泵的工作一般受发动机转速信号或点火信号的控制。当发动机运转时,ECU通过接收发动机转速或点火信号来控制燃油泵继电器使燃油泵工作;当关闭发动机时,发动机转速或点火信号消失,ECU即控制燃油泵停止工作。

有的燃油泵控制电路具有燃油泵转速控制功能,它可控制燃油泵在发动机不同工况下以两种不同转速运转。当发动机低速运转时,使燃油泵速度变慢,可以减少燃油泵的磨损,降低电能消耗。

如图1-25所示,当电流经燃油泵控制继电器的B触点和电阻,流入燃油泵时,燃油泵处于低速运转。在发动机起动或高速运转时,发动机ECU使燃油泵控制继电器的触点切换到A触点,使燃油泵处于高速运转。

图1-24 燃油泵基本控制电路

图1-25 具有燃油泵转速控制功能的燃油泵控制电路

某些型号的燃油泵中,燃油泵的速度是通过燃油泵ECU控制的,而不是由开路继电器、燃油泵控制继电器和电阻控制的。采用一个专门的燃油泵ECU来控制燃油泵的工作,它可控制燃油泵在发动机多种工况下以不同转速运转,如丰田皇冠3.0L发动机、1993年后的凌志LS400发动机、日产无限Q45发动机等。

近年来还有一些车采用ECU直接控制油泵的驱动电压来控制油泵的转速的方式,可减小电能消耗和油泵噪声。

有些汽车的燃油泵控制电路还具有燃油泵切断控制功能。当安全气囊充气胀开时或车辆发生碰撞或翻车时使燃油泵停止运转,以保证安全。

如图1-26所示,燃油泵控制电路就具有安全气囊充气胀开时切断燃油泵的控制功能。

当驾驶人侧安全气囊、前排乘客侧安全气囊或座椅侧安全气囊充气胀开时,燃油切断控制装置使燃油泵停止运转。

当发动机ECU从安全气囊中央传感器总成探测到充气信号时,发动机ECU便会断开开路继电器,使燃油泵停止运作。

当燃油断开控制开始运转时,也可通过关闭点火开关而取消,使燃油泵重新开始运转。

图1-27为丰田汉兰达1AR-FE发动机的燃油泵控制电路图。在此系统中,中央安全气囊传感器与ECM之间采用CAN通信方式,ECM检测到来自安全气囊传感器的气囊展开信号,并关闭电路断路继电器。激活燃油切断控制功能后,将点火开关从OFF切换至ON可取消燃油切断控制,并可重新起动发动机。

图1-26 具有燃油泵切断控制功能的燃油泵控制电路

图1-27 丰田汉兰达1AR-FE发动机的燃油泵控制电路

一些车型的燃油泵电路中有一个惯性开关,如一些福特车型上、中国的神龙富康、中华、菲亚特等车型上。惯性开关通常与燃油泵继电器的电磁线圈控制电路串联,其为一常闭开关,当然它的电源由点火开关ON档提供。当汽车碰撞、翻车或高速驶过凹凸很大的路面时,此安全惯性开关会断开,燃油泵停止工作。也有的惯性开关接在燃油泵ECU的“FPC”控制线路中,如图1-28所示。

图1-28 带有惯性开关的燃油泵电路

若想重新接通惯性开关使燃油泵恢复运转,必须按下开关顶上的复位开关。在大部分福特轿车上,惯性开关位于行李箱内,惯性开关内的一个钢球靠一永磁体固定。如果汽车发生碰撞,钢球脱离永磁体撞击一个冲击板,使开关的触点断开。这样,燃油泵电路即被切断,燃油泵停止供油。

图1-29 丰田车系诊断座中的燃油泵检查端子

由于电动燃油泵拆装不便,因此为了方便维修时判断故障,有的车型设计有燃油泵检查插头,给燃油泵检查插头直接施加12V电压,即可在发动机不运转的情况下使燃油泵工作,从而可判断燃油泵的工作情况(如通用、三菱车系)。也有的是通过自诊断系统的诊断座中的燃油泵检查端子来单独控制燃油泵的工作,其作用是相同的,但有的是将这一端子接电源“+”极,有的是通过将这一端子搭铁来使油泵暂时工作的。如丰田车系的诊断座中有“+B”和“FP”,如图1-29所示,可以用跨接线连接这两个端子,再将点火开关接通就能使油泵运转,并测量油压。还可以在点火开关关闭的情况下直接用万用表测量“FP”端子与搭铁之间的电阻来快速判断燃油泵的好坏,也可在起动过程中测量“FP”端子的电压以判断燃油泵的供电是否正常。

利用诊断座和油泵检查插头可以快速查出油泵控制系统的故障部位。

(13)从数据流分析判断火花塞淹死的方法 对于新型的丰田汽车,实际上通过丰田的专用诊断仪上的数据流可以快速判断火花塞淹死故障。调出所有数据,其中有Catalyst Temp(B1S1)与Catalyst Temp(B1 S2)两项,即ECU推算的三元催化转化器催化剂温度,当这两项显示为-40.0℃时,就说明已导致火花塞淹死。正常时冷车起动前应与环境温度大致相同。图1-30为丰田卡罗拉轿车出现火花塞淹死导致发动机不能起动时读到的数据。

图1-30 从数据流分析判断火花塞淹死的方法

(14)起动困难检查歌诀 记下以下的起动困难检查歌诀,在判断故障时也许有一定参考作用。

油泵燃油压力低，不能保持残压力：

高压火弱难起动，混合过稀或过浓：

过稀试用化清剂，过浓油门踩到底①：

冷车起动喷油少，起动信号无加浓：

水温气温传感器，进气歧管漏空气：

冷车起动喷油器，废气循环乱进气：

进气通道积炭里，气门粘滞缸压低：

怠速马达喷油器，节气门体要清洗：

油嘴泄漏会过浓，正时不准可不行：

轻踩油门轻易发，检查怠速控制阀：

全踩油门可起动，应是过浓非过稀：

若是起动又熄火，点火开关流量计②；

油泵开关继电器，进气通道漏空气；

点火反馈信号无，大众防盗未解除③㈢。

注释:

①若怀疑混合气过稀,可拆下空气滤清器滤芯,在进气口处试喷化油器清洗剂,然后看发动机能否起动,如能起动,即为混合气过稀;如若怀疑混合气过浓,可将加速踏板(油门)踩到底,同时起动发动机,使电控系统进入溢油清除模式,这时喷油器将不喷油或少喷油,如能起动或起动征兆更明显,则说明混合气过浓。

②起动一下,立即又熄火了,注意点火开关回到“ON”就熄火,保持在“STA”位置稍长点时间也不会熄火,说明可能点火开关“ON”时电源电路存在故障。空气流量计不良也常会导致起动又熄火的故障。

③丰田车系发动机在起动后几个点火正时信号(IGT)信号间电脑检测不到点火反馈信号(IGF)信号,喷油器电路将被切断,也就是发动机起动一下又熄火了。而防盗系统(发动机停机系统)故障的话,很多车也是能起动一下又熄火了,如大众车系等。