豐田1ZR發(fā)動機(jī)起動困難的原因分析及排除

孫漢青

摘 要 本文主要介紹一輛豐田卡羅拉轎車，水溫傳感器出故障，造成該車?yán)滠嚻饎永щy，熱車啟動相對好些。我們通過檢測，發(fā)現(xiàn)水溫傳感器電阻值減小，更換新的傳感器，從而將故障排除。使該發(fā)動機(jī)恢復(fù)良好的冷起動性能。

關(guān)鍵詞 冷起動困難 起動噴油脈寬 水溫傳感器 空燃比

中圖分類號：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

發(fā)動機(jī)的水溫傳感器出故障，使得該車?yán)淦饎永щy，要起動三四次才能著車，這樣不但油耗高排氣污染大，還會大大縮短蓄電池和起動機(jī)的使用壽命。我們通過更換新件，將故障排除。使該發(fā)動機(jī)恢復(fù)良好的冷起動性能。

1故障現(xiàn)象

一臺豐田卡羅拉轎車?yán)滠嚻饎永щy，熱車啟動相對好些。冷車要要起動三四次才能著車。起動后怠速有些不穩(wěn)，其它方面則無明顯異常。但這樣會使油耗高、排氣污染大，還會大大縮短蓄電池和起動機(jī)的使用壽命。

2故障檢測與分析

電控發(fā)動機(jī)的工作過程：電控發(fā)動機(jī)上采用電子控制裝置，取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)（如化油器、壓力開關(guān)），發(fā)動機(jī)電腦對曲軸位置信號，進(jìn)氣溫度、水溫和空氣流量等工作參數(shù)不斷地進(jìn)行實時檢測，將這些物理量轉(zhuǎn)變成電信號輸入電子控制裝置。電腦再按設(shè)定程序進(jìn)行運(yùn)算，計算出最佳點火提前角、噴油提前角、點火線圈導(dǎo)通時刻、怠速空氣閥占空比等等。并轉(zhuǎn)換成控制信號，控制噴油器、點火器大功率三極管、繼電器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。還要將控制結(jié)果反饋給電腦，形成閉環(huán)控制。從而使發(fā)動機(jī)在各種工況下皆能獲得最佳性能。

根據(jù)汽油機(jī)的工作原理，發(fā)動機(jī)要能順利起動，必須具備以下條件：（1）合適的氣缸壓力；（2）正確的噴油壓力、燃料霧化良好；（3）工質(zhì)的濃度要符合該工況所需的空燃比；（4）準(zhǔn)確的點火時間和足夠的火花能量；（5）足夠高的啟動轉(zhuǎn)速。我們就按照這個思路，根據(jù)具體的現(xiàn)象進(jìn)行如下檢測：

①連續(xù)起動發(fā)動機(jī)3次，排氣管連煙都沒冒一下，也沒有啪啪的著火聲，沒有任何著車跡象。

②用手觸摸噴油器，起動時可感覺到針閥“嗒、嗒”的震動，噴油器動作正常。

③用萬用表測量，起動時蓄電池電壓為11.6V，正常。

④用轉(zhuǎn)速表邊起動邊檢測轉(zhuǎn)速，起動轉(zhuǎn)速達(dá)到150r＼min，正常。

⑤在停油、停火情況下，測得4個氣缸的壓力依次為1108kPa、1112kPa、1110kPa、1113kPa。查閱維修資料，標(biāo)準(zhǔn)值在1225kPa與1030kPa之間，正常。

⑥拆出獨立點火器，把火花塞的旁電極接觸缸體，起動發(fā)動機(jī)試火，火花塞發(fā)出藍(lán)白色的火花，聲音響亮且連續(xù)、不斷火。檢查4個缸火花塞，沒有發(fā)現(xiàn)濕潤和積碳現(xiàn)象，且裙部為灰白色，點火和燃燒質(zhì)量正常。

⑦由于啟動后發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)，其它方面并無明顯異常，所以起動時的燃油壓力肯定也正常。但是，為了可靠起見，我們還是檢測了燃油壓力。我們把燃油壓力表用三通管連接在燃油濾清器至輸油管之間，打開點火開關(guān)但不著車，重復(fù)2次，壓力表讀數(shù)為294kPa，且燃油壓力不下降，與標(biāo)準(zhǔn)值295kPa相比是正常的。

⑧分析以上測試結(jié)果，發(fā)動機(jī)起動時噴油壓力、火花能量、壓縮壓力等均正常 ，故障原因只能是混合氣的濃度過稀所致。因為發(fā)動機(jī)啟動工況的噴油量計算方法和正常工況的噴油量計算方法是兩個完全不同的程序：發(fā)動機(jī)啟動時轉(zhuǎn)速很低，進(jìn)氣量忽大忽小，波動很大，空氣流量計很難精確地檢測到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量。這時電腦就不能考慮空氣流量計的信號，系統(tǒng)則給出一個固定的進(jìn)氣量，從而只對應(yīng)一個基本噴油量，然后再根據(jù)冷卻水溫對基本啟動噴油量進(jìn)行修正（也即：水溫高時，修正噴油量就減少，反之則增加），過稀過濃都不行。如果發(fā)動機(jī)啟動時不能準(zhǔn)確地檢測到冷卻水溫，那麼混合氣的濃度就不能滿足要求，起動就會失敗。于是，我們拆開進(jìn)氣總管，用化清劑邊噴、邊加濃、邊起動，結(jié)果一起動，即能著車，再重復(fù)2次，都能順利起動，證明混合氣濃度過稀的判斷是正確的。

那么，影響混合氣濃度的因素有哪些呢？節(jié)氣門位置傳感器、絕對壓力傳感器、空氣流量計、水溫傳感器等都有可能。但從該車故障現(xiàn)象和已檢測的結(jié)果分析，起動后發(fā)動機(jī)怠速有些不穩(wěn)，發(fā)動機(jī)故障燈又沒有亮起，傳感器至少沒有硬件故障（即物理系統(tǒng)沒問題）。根據(jù)電控發(fā)動機(jī)的工作原理，發(fā)動機(jī)起動時，電腦收到起動信號后，同時檢測水溫信號。根據(jù)水溫，提供起動加濃補(bǔ)償噴油脈寬，補(bǔ)償量的大小取決于發(fā)動機(jī)冷卻水溫高低，冷啟動時的噴油量是所有工況中最大的。

水溫傳感器能否正常工作？起動時電腦是否收到起動信號？提供的噴油脈寬補(bǔ)償量夠不夠？最后只剩下這三個疑問了，按上述思路再繼續(xù)檢查。

我們查看了發(fā)動機(jī)電腦端子功能，用萬能表測量電腦的啟動信號端子，在起動時的電壓為ll.5V，證明有起動信號送至電腦。拔掉水溫傳感器插頭，打開點火開關(guān)，測量傳感器電源端子電壓為4.91V（正常為5.0V左右）。測量此時水溫傳感器的電阻為1.02k%R，用萬用表檢測發(fā)動機(jī)的水溫為20.1℃。查閱維修資料，20℃時的標(biāo)準(zhǔn)電阻值為2.32至2.59 k%R。關(guān)閉點火開關(guān)，拆下蓄電池負(fù)極，用電阻檔測量水溫傳感器倆個端子到電腦對應(yīng)的端子的電阻，阻值小于1.0%R，線路正常。水溫傳感器的實際電阻比標(biāo)準(zhǔn)電阻少了1千多歐姆。水溫傳感器內(nèi)部采用的是負(fù)溫系數(shù)的熱敏電阻，溫度越高電阻越小，反之則越大。那么，電阻小了這么多，意味著水溫高了很多。于是，電腦會誤以為此時水溫很高，起動發(fā)動機(jī)時所提供的補(bǔ)償加濃噴油量就很少，混合氣過稀，需要進(jìn)行多次起動多次噴油才能達(dá)到所需的起動工況濃度。

用解碼器讀取數(shù)據(jù)流，查看噴油脈寬。連接好配線，打開點火開關(guān)，點擊菜單進(jìn)入發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)流。顯示當(dāng)前溫度為20.1℃，起動發(fā)動機(jī)，噴油脈寬為，7.5ms。查閱維修手冊的噴油脈寬數(shù)據(jù)資料，在20℃下正常起動時的噴油脈寬數(shù)值為10.2 ms.發(fā)現(xiàn)噴油脈寬明顯少于標(biāo)準(zhǔn)值，也證明了混合氣濃度過稀。

3故障排除

經(jīng)過上述檢測，確定是水溫傳感器損壞，更換一個新的水溫傳感器。為了可靠起見，我么將水溫傳感器發(fā)放入熱水中檢測，數(shù)據(jù)正確，裝上發(fā)動機(jī)。

4維修效果

啟動發(fā)動機(jī)的同時，查看數(shù)據(jù)流，噴油脈寬10.1 ms，順利著車。再重復(fù)啟動2次，同樣順利、怠速穩(wěn)定，一切正常。

5故障總結(jié)

通過以上檢測與數(shù)據(jù)對比分析，由于水溫傳感器出現(xiàn)故障，使電腦得到一個錯誤的高溫信號，不能運(yùn)算出對應(yīng)起動溫度所需要的噴油脈寬，從而減少了補(bǔ)償加濃噴油量，使冷起動時的混合器過稀，不適應(yīng)冷起動工況的需求，要經(jīng)過多次啟動待混合氣濃度加大了才能著車。起動后發(fā)動機(jī)在暖機(jī)過程中，同樣也需要提供補(bǔ)償加濃噴油量，這個補(bǔ)償量隨著水溫的的升高而逐漸減少。所以，暖機(jī)時的實際噴油量也是小于該溫度下的正常噴油量，混合氣還是偏稀，怠速不穩(wěn)。熱車啟動相對好些，但也不理想。

診斷故障需要熟悉結(jié)構(gòu)組成與控制原理，要善于利用維修資料，敢于實踐。實際操作時要從簡單到復(fù)雜、從調(diào)整到拆裝、從表面到內(nèi)部，這樣才能做到事半功倍、省時省力！

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