淺談豐田皇冠發(fā)動機(jī)抖動故障原因與排除

唐嘉浩

一、引言

隨著當(dāng)今社會汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車人均擁有量隨之增加，新技術(shù)的運(yùn)用也更加廣泛化。而現(xiàn)代化汽車基本都是采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，而且技術(shù)日趨成熟。與此同時(shí)，汽車維修行業(yè)也面臨著一個(gè)新的挑戰(zhàn)。汽車故障診斷設(shè)備也隨之得到相應(yīng)的發(fā)展，因此，作為一名汽車維修人員不僅要有扎實(shí)的理論知識和一定的維修經(jīng)驗(yàn)，更加應(yīng)該熟悉掌握電腦診斷儀的使用，兩者相結(jié)合運(yùn)用，來分析處理日常工作中所遇到的疑難雜癥，才能夠提高維修效率，保證質(zhì)量，從而減少維修的盲目性。

本文主要介紹一臺豐田皇冠30小轎車，GRS188系列2JZ-GE發(fā)動機(jī)6缸V型排列。屬于電控發(fā)動機(jī)，由于點(diǎn)火線圈與ECU控制模塊連接器端子針腳，被暖水管滴漏冷卻液導(dǎo)致氧化腐蝕，造成接觸點(diǎn)火不良的故障。當(dāng)車輛行駛到80km/h以上加速，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)間歇性抖動故障的診斷與排除過程。

二、豐田皇冠30發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的基本組成和控制原理

豐田皇冠30 2JZ-GE型發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成如圖所示，主要由信號輸入裝置、電子控制單元ECU、執(zhí)行器等組成。（見圖1）

控制原理：采集發(fā)動機(jī)控制信號，根據(jù)信號計(jì)算確定最佳噴油量、噴油時(shí)間和點(diǎn)火正時(shí)等，從而提高發(fā)動機(jī)的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。

三、豐田皇冠30發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)的基本功能

1.電子控制燃油噴射系統(tǒng)（EFI）

豐田皇冠采用的是壓感式電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡稱EFI）。EFI系統(tǒng)主要由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。

（1）空氣供給系統(tǒng)

包括空氣濾清器、進(jìn)氣壓力傳感器、怠速轉(zhuǎn)速控制閥、進(jìn)氣歧管、動力腔、節(jié)氣門體等，向發(fā)動機(jī)提供必要的空氣，并測量進(jìn)入氣缸的空氣量。

（2）燃油供給系統(tǒng)

汽油箱、電動燃油泵、汽油濾清器、輸油管路、回油管路、油壓調(diào)節(jié)器、燃油分配管、噴油嘴等，向發(fā)動機(jī)供給混合氣燃燒提供所需的燃油。

2.電子控制點(diǎn)火系統(tǒng)

（1）組成部件

皇冠30轎車微機(jī)控制無分電器點(diǎn)火系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元（ECU）、點(diǎn)火線圈、火花塞等組成。

（2）工作原理

在發(fā)動機(jī)工作過程中，ECU不斷地檢測各種傳感器的信號，用于判斷發(fā)動機(jī)的工況，并產(chǎn)生與發(fā)動機(jī)工況相對應(yīng)的最佳點(diǎn)火時(shí)間，向點(diǎn)火模塊發(fā)出控制指令，控制點(diǎn)火線圈的初次級電路，使火花塞產(chǎn)生高壓點(diǎn)火花。

3.輔助控制系統(tǒng)

輔助控制系統(tǒng)包括進(jìn)氣控制系統(tǒng)（進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)、廢氣渦輪增壓系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)系統(tǒng)等）、怠速控制系統(tǒng)等。

（1）進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)

利用進(jìn)氣的慣性來提高進(jìn)氣效率，從而提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。進(jìn)氣慣性效應(yīng)與壓力波傳播路線的長度有關(guān)，轉(zhuǎn)速高低要求不同的波長度。要改變進(jìn)氣壓力波傳播路線的長度，以適應(yīng)不同轉(zhuǎn)速慣性增壓的需求。對于現(xiàn)代車型的技術(shù)發(fā)展，在電子控制的汽油機(jī)中，可以通過改變進(jìn)氣管的長度，或改變壓力波的波長來加以實(shí)現(xiàn)。而諧波增壓裝置是一種利用空氣動力學(xué)原理形成的，它是利用氣流慣性產(chǎn)生的壓力波來提高進(jìn)氣效率，以提高發(fā)動機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩，而皇冠轎車正是采用了諧波增壓系統(tǒng)（簡稱ACIS）。

（2）廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)

它是車用發(fā)動機(jī)廣泛采用的主要增壓方式，利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣部分能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而帶動同軸的壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)將壓縮后的空氣充入氣缸來實(shí)現(xiàn)增壓。

（3）可變氣門正時(shí)系統(tǒng)

VVT-i系統(tǒng)是指“智能可變氣門正時(shí)系統(tǒng)”。VVT-i系統(tǒng)是豐田獨(dú)有的領(lǐng)先發(fā)動機(jī)技術(shù)。主要組成包括傳感器、ECU、凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥、控制器等部分。根據(jù)發(fā)動機(jī)曲軸位置傳感器、空氣流量計(jì)、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器和水溫傳感器等信號，ECU計(jì)算出各種行駛條件下的最佳氣門正時(shí)，控制凸輪軸正時(shí)油壓控制閥的動作?？刂崎y根據(jù)ECU指令控制機(jī)油槽閥的位置，也就是改變液壓的流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVT-i控制器不同的油道上，使進(jìn)氣凸輪軸在40度范圍內(nèi)保持最佳氣門正時(shí)，以提高發(fā)動機(jī)的性能。

四、故障診斷與分析

根據(jù)電控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的組成，工作原理以及主要功能，再結(jié)合本次故障現(xiàn)象，導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因主要在燃油供給系統(tǒng)，氣缸壓力，點(diǎn)火系統(tǒng)及電子控制系統(tǒng)等幾方面。因此，按照先易后難、先簡后繁工作思路，進(jìn)行初步的檢查排除，以確定發(fā)生故障的范圍及部位。

1.燃油系統(tǒng)檢查

皇冠30轎車采用的是電子控制燃油噴射系統(tǒng)，通過之前的分析，該車燃油供給系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性比較小。因?yàn)橛捎谌加捅孟到y(tǒng)中單獨(dú)設(shè)置了一個(gè)微電腦，用來控制燃油泵的工作，結(jié)合發(fā)動機(jī)電腦共同控制。也就是可以根據(jù)發(fā)動機(jī)行駛的工況變化，使燃油泵高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動機(jī)大負(fù)荷時(shí)，發(fā)動機(jī)電腦向燃油泵電腦輸出高電位信號，使燃油泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)，增大供油量;當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速、小負(fù)荷工作時(shí)，產(chǎn)生低電位信號，相應(yīng)減小輸油量;當(dāng)發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃油泵始終保持恒速工作，使燃油量和燃油壓力保持正常。如果發(fā)動機(jī)行駛過程中燃油系統(tǒng)故障，電腦會記錄數(shù)據(jù)并出現(xiàn)故障碼。因此，為了確認(rèn)自己的分析，特接上燃油壓力表，測量燃油壓力為300kpa（標(biāo)準(zhǔn)65-304kpa）。并且按照車輛出現(xiàn)故障行駛的條件進(jìn)行路試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)動機(jī)抖動時(shí)，燃油壓力并沒有出現(xiàn)大幅度的變化，也就說明燃油系統(tǒng)并不是造成此故障的原因。

2.氣缸壓縮壓力檢查

利用氣缸壓力表測量該車發(fā)動機(jī)各缸壓縮壓力，各缸壓力均為960kpa左右，符合標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍，也就排除了氣缸壓力存在故障的可能性。

3.點(diǎn)火系統(tǒng)檢查

采用高壓跳火法，逐個(gè)檢查并未見異常。將點(diǎn)火線圈和火花塞拆卸下來，進(jìn)行詳細(xì)查看。此時(shí)發(fā)現(xiàn)第五缸點(diǎn)火線圈和火花塞有些異常，火花塞絕緣體表面有燒蝕痕跡。帶著疑問，仔細(xì)分析，故障可能由于第五缸點(diǎn)火不良，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)瞬間抖動。那么火花塞絕緣體為何出現(xiàn)有燒蝕現(xiàn)象？發(fā)動機(jī)為何又檢測不到故障碼？

先將零部件清潔安裝好后，接上電腦診斷儀，進(jìn)入到發(fā)動機(jī)點(diǎn)火波形系統(tǒng)，查看波形分析圖。一邊路試一邊觀察波形變化，當(dāng)車輛加速行駛到80km/h以上，故障再現(xiàn)，發(fā)動機(jī)瞬間出現(xiàn)抖動。第五缸點(diǎn)火波形圖有些異常，頻率幅值與其他各缸有明顯差異。此現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間很短及消失，但基本上可以斷定是由于第五缸點(diǎn)火不良所造成的故障。為了一探究竟，打開發(fā)動機(jī)前蓋，查看第五缸點(diǎn)火線圈。

果然發(fā)現(xiàn)問題：位于第五缸點(diǎn)火線圈上方的，冷卻液暖水軟管正在滴冷卻液，漏的位置剛好位于點(diǎn)火線圈與ECU連接端子處。仔細(xì)查看，斷開連接器，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火線圈四個(gè)針腳端子，已經(jīng)有腐蝕和氧化現(xiàn)象。接下來繼續(xù)檢驗(yàn)火花塞，絕緣體也有一些潮濕未干的冷卻液痕跡。故障原因也就可想而知，暖水箱軟管老化穿孔，泄漏冷卻液滴至點(diǎn)火線圈總成，造成連接器端子針腳，長期潮濕發(fā)生氧化腐蝕，火花塞絕緣體出現(xiàn)漏電，從而導(dǎo)致點(diǎn)火不良致使發(fā)動機(jī)出現(xiàn)抖動。為什么只有行駛到80km/h以上才會有此現(xiàn)象呢？

經(jīng)過思考分析：在低速時(shí)，暖水軟管內(nèi)冷卻液的工作壓力和溫度，并未達(dá)到穿透軟管細(xì)孔的壓力條件，所以行駛并無異常。而在加速時(shí)，隨著管路壓力和溫度不斷升高，軟管的受壓程度劇增，直接導(dǎo)致老化穿孔位置出現(xiàn)滲漏，泄漏點(diǎn)位于第五缸點(diǎn)火線圈與ECU連接器端子處。由于發(fā)動機(jī)缸體溫度高，滴下的少量冷卻液基本被缸體高溫所吸收蒸發(fā)掉。外觀目測很難被直接發(fā)現(xiàn)，只有在滿足一定的行駛條件下80km/h以上加速，故障現(xiàn)象才出現(xiàn)。為了驗(yàn)證故障原因，重新更換所有火花塞及點(diǎn)火線圈總成后，再試車，故障排除。

五、結(jié)束語

以上是筆者在豐田汽車維修廠，維修經(jīng)驗(yàn)其中比較疑難故障排除的一些個(gè)體案例。作為一名汽車維修技術(shù)人員，要不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，要不斷地學(xué)習(xí)新技術(shù)，遇到問題要勤于思考，認(rèn)真分析，從故障現(xiàn)象入手，做到先思而后行，先外后內(nèi)，先簡后繁。診斷過程要注重借助維修手冊和查閱相關(guān)資料，盡量多使用現(xiàn)代化電子診斷技術(shù)和儀器設(shè)備。這樣維修過程中不會走太多彎路，既節(jié)約了時(shí)間又提高了工作的效率。

責(zé)任編輯 何麗華