凌志LS400發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與排除-2

凌志LS400發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷與排除

論文導(dǎo)讀：另一方面，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通而未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，燃油泵是不工作的，惟有起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且使空氣流量計(jì)感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時(shí)，燃油泵才會(huì)投人工作，其目的是避免燃油泵的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生磨損，同時(shí)也有利于節(jié)省電能。21-左側(cè)汽缸主氧傳感器及線(xiàn)路故障。將積水清除并烘干，在測(cè)量相關(guān)電器元件后發(fā)現(xiàn)，集成電路板上用于驅(qū)動(dòng)3缸和5缸噴油器的功率三極管被沖穿，另有一只二極管的管腳虛焊。更換集成電路板上被擊穿的功率三極管，焊好二極管腳上的虛焊點(diǎn)，裝上ECU，插好線(xiàn)束插頭，并安裝好發(fā)動(dòng)機(jī)的其他附件。

關(guān)鍵詞：二極管，三極管，氧傳感器，空氣流量計(jì)

凌志LS400采用IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)為8缸V形水冷電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為4L、最大功率為194kW/(5400r/min),最大扭矩為365N·m/(4600r/min)。1998年后生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了VVT–i智能正時(shí)可變氣門(mén)控制系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率增至209kW/（5900r/min），最大扭矩增至398N·m/(4100r/min)。一、IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：1．結(jié)構(gòu)緊湊IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了V形8缸的布置（排列順序?yàn)椋撼胺阶髠?cè)1-3-5-7,右側(cè)2-4-6-8)，V形夾角為90°,兩列氣缸之間用以安裝進(jìn)氣歧管，排氣歧管安裝于氣缸的外側(cè)，分電器則設(shè)置在左右側(cè)正時(shí)皮帶輪的內(nèi)部，布局十分緊湊，從而大大地降低了整機(jī)的高度和減少了長(zhǎng)度。2．重量輕發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)科學(xué)的強(qiáng)化設(shè)計(jì)，大膽地采用了大量的鋁合金材料，合理的材料利用既滿(mǎn)足了強(qiáng)度和剛度要求，又大大地減輕了整機(jī)的重量，從而為整車(chē)帶來(lái)了卓越的動(dòng)力性，也提高了燃料經(jīng)濟(jì)性。3．科學(xué)的配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)為直接驅(qū)動(dòng)氣門(mén)的雙頂置凸輪軸（DOHC）、雙氣閥（每缸2進(jìn)2排），工作效率高，并大大地減少了進(jìn)氣阻力，也使排氣變得十分通暢，殘留廢氣能減少至最低限度。進(jìn)氣歧管呈“S”形布置，從而增加了進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，充分利用了進(jìn)氣諧波，有利于增加中低速區(qū)段的進(jìn)氣充量，進(jìn)一步提高了全速范圍的動(dòng)力性。4．卓越的性能1UZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了ECU集中控制的電控燃油噴射系統(tǒng)，其電噴技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平價(jià)特別是它的輸出扭矩，在2000～5400r/min之間變得平緩，達(dá)到了最大扭矩值的90%，使得汽車(chē)在不同的路面上行駛時(shí)，無(wú)須經(jīng)常換擋，進(jìn)一步提高了整車(chē)的平順性和燃料經(jīng)濟(jì)性。采用了VVT–i智能正時(shí)可變氣門(mén)控制系統(tǒng)后，通過(guò)ECU的預(yù)編程序，在不同的轉(zhuǎn)速下能更有效地調(diào)節(jié)進(jìn)氣門(mén)的啟閉時(shí)間。使它與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)達(dá)到最理想的協(xié)調(diào)，動(dòng)力性更好，油耗更省，廢氣污染更小。改進(jìn)后的新型發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速已接近6000r/min，升功率達(dá)52kW。二、IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的組成及工作原理1．燃油供給系統(tǒng)燃油系統(tǒng)的功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供適量的和284kPa相對(duì)恒定壓力的燃油。IUZ-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)主要由燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油壓力脈動(dòng)衰減器、噴油器、冷起動(dòng)噴油器和溫度一時(shí)間開(kāi)關(guān)以及輸油管和燃油箱等組成。燃油系統(tǒng)中的燃油泵安裝于燃油箱內(nèi)，通電后將燃油加壓到0.5MPa左右，燃油壓力調(diào)節(jié)器則將燃油壓力調(diào)節(jié)到比進(jìn)氣歧管的壓力高284kPa的恒定壓力，再通過(guò)總輸油管分配到各噴油器，多余的燃油便通過(guò)回油管回流到燃油箱。噴油器安裝于進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門(mén)附近，根據(jù)ECU的指令，噴油器的電磁閥打開(kāi)，燃油便持續(xù)地由噴嘴噴出，在進(jìn)氣歧管內(nèi)與空氣混合后再進(jìn)人氣缸。燃油壓力脈動(dòng)衰減器的作用是消除由于噴油器的噴油而產(chǎn)生的燃油壓力波動(dòng)，使空燃比控制得更精確。冷起動(dòng)噴油器和溫度正時(shí)開(kāi)關(guān)的作用是，于冷起動(dòng)時(shí)，ECU會(huì)向冷起動(dòng)噴油器發(fā)出噴油指令，以改善冷起動(dòng)性能。冷起動(dòng)溫度正時(shí)開(kāi)關(guān)為雙金屬溫度開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高于40℃時(shí)，會(huì)斷開(kāi)冷起動(dòng)噴油器的供電回路，使它停止噴油。發(fā)表論文。目前生產(chǎn)的IUZ-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)已取消了冷起動(dòng)噴油器和溫度—時(shí)間開(kāi)關(guān)，而采用全電腦控制的冷起動(dòng)。在冷態(tài)下起動(dòng)時(shí)，ECU會(huì)發(fā)出增加噴油的指令，從而使冷起動(dòng)的空燃比控制得更為精確，排氣凈化功能更好。燃油系統(tǒng)又設(shè)置了燃油泵ECU，以便對(duì)燃油泵的運(yùn)作進(jìn)行高、低速的二級(jí)控制，使燃油泵的轉(zhuǎn)速可變，既減少了燃油泵的磨損，又能滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下所需的供油量。另一方面，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通而未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，燃油泵是不工作的，惟有起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且使空氣流量計(jì)感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時(shí)，燃油泵才會(huì)投人工作，其目的是避免燃油泵的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生磨損，同時(shí)也有利于節(jié)省電能。2．空氣供給系統(tǒng)IUZ-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)體、進(jìn)氣室、各種連接管和真空軟管等組成。此外還有計(jì)量節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的節(jié)氣門(mén)位置傳感器和用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制的怠速控制閥（ISC閥）。IUZ-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)，進(jìn)氣阻力小，怠速特性好。在節(jié)氣門(mén)體內(nèi)裝有主節(jié)氣門(mén)和副節(jié)氣門(mén)，用于控制進(jìn)氣量（發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷）的大小，外部裝有主節(jié)氣門(mén)位置傳感器、副節(jié)氣門(mén)位置傳感器、節(jié)氣門(mén)緩沖器和主節(jié)氣門(mén)強(qiáng)制開(kāi)啟器。進(jìn)氣系統(tǒng)是將新鮮空氣進(jìn)人流量計(jì)后其流量獲得了計(jì)量，ECU感知到流量信號(hào)后便向噴油器發(fā)出噴油指令，將可燃混合氣的空燃比精確控制在理論空燃比附近。節(jié)氣門(mén)體內(nèi)裝有節(jié)氣門(mén)，根據(jù)車(chē)輛的行駛工況控制進(jìn)氣流量的大小。進(jìn)氣室為一大容量的空間，用于減少進(jìn)氣的脈動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作得更為平穩(wěn)。為了充分利用進(jìn)氣諧波增加進(jìn)氣充量，IUZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)采用了尺寸較長(zhǎng)，呈“S”形布置的進(jìn)氣歧管。3．電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)主要由電子控制單元、各類(lèi)傳感器和控制開(kāi)關(guān)和各類(lèi)執(zhí)行器，傳感器有節(jié)氣門(mén)開(kāi)關(guān)、輔助節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、進(jìn)氣溫度、水溫、爆震、氧、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置、車(chē)速等傳感器以及空擋起動(dòng)、A/C空調(diào)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等控制開(kāi)關(guān)。執(zhí)行器有噴油器、怠速控制閥（ISC）、燃油泵、點(diǎn)火器等。三、故障分析及檢查方法發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生的一些較典型的故障案例，本論文就這些故障案例加以分析論述如下：故障1：一輛1994款豐田凌志LS400轎車(chē)，搭載IUZ-FEV8發(fā)動(dòng)機(jī)、A341E自動(dòng)變速器，行駛里程12萬(wàn)km。車(chē)主反映，該車(chē)近一段時(shí)間很難啟動(dòng)。首先在駕駛員側(cè)儀表板下方找到故障診斷插座并短接相應(yīng)插腳，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，通過(guò)儀表板上CHECK警告燈讀取故障碼，共有4個(gè)故障碼顯示，分別為11、21、26和27。發(fā)表論文。這些故障碼的含義為：11-ECU電源電路有瞬間中斷現(xiàn)象；21-左側(cè)汽缸主氧傳感器及線(xiàn)路故障；26-可燃混合氣過(guò)濃；27-左側(cè)汽缸副氧傳感器及線(xiàn)路故障。為了確認(rèn)這些故障碼和用戶(hù)反映情況是否一致，將故障碼清除后進(jìn)行路試。該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速時(shí)嚴(yán)重振動(dòng)甚至熄火，并在駕駛室內(nèi)可聞到汽油味，排氣管內(nèi)有大量的白煙冒出，儀表板上的CHECK警告燈有時(shí)會(huì)閃爍，但沒(méi)有常亮。重新讀取故障存儲(chǔ)，又出現(xiàn)原來(lái)的那些故障碼，這說(shuō)明導(dǎo)致這些故障存儲(chǔ)的原因確實(shí)存在。按照故障碼首先檢查ECU供電電路，檢查電路中的EFI（20A）保險(xiǎn)絲正常，各連接導(dǎo)線(xiàn)也沒(méi)有斷路或接頭松動(dòng)的現(xiàn)象。

啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后用手摸位于駕駛員側(cè)儀表板下的2號(hào)接線(xiàn)盒中的EFI主繼電器，感到很燙手，這是不正常的。于是更換了新的繼電器，又使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后用手感覺(jué)EFI主繼電器，感到微熱，這說(shuō)明ECU電源電路因?yàn)镋FI主繼電器工作不良造成了瞬間中斷。氧傳感器的故障碼一般是由于燃燒不良造成的，于是檢查各缸火花塞工作情況。拆下火花塞發(fā)現(xiàn)，3缸和5缸火花塞上有被汽油浸濕的明顯痕跡，其余各缸火花塞是干的，呈灰白色，這說(shuō)明3缸和5缸工作不正常。進(jìn)行跑火試驗(yàn)，各缸高壓電的能量都很強(qiáng)，使用缸壓表測(cè)量各缸缸壓也正常，看來(lái)應(yīng)該是噴油量過(guò)多。發(fā)表論文。造成噴油量過(guò)多的原因有噴油器自身故障或噴油器的控制電路故障造成噴油時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這會(huì)使大量未燃燒的汽油直接進(jìn)入排氣管，與其他缸排出的灼熱廢氣混合后呈現(xiàn)白色煙霧排出，就必然會(huì)影響氧傳感器的正常工作，甚至?xí)斐裳鮽鞲衅魇?。檢查3缸和5缸的噴油器及其控制電路。用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)蓚€(gè)噴油器電磁線(xiàn)圈的電阻值，均為14.0Ω左右（正常為13.4～14.2Ω，20℃時(shí)）。用12V電源驅(qū)動(dòng)噴油器可以清晰地聽(tīng)到噴油器針閥動(dòng)作的聲音，說(shuō)明2個(gè)噴油器本身沒(méi)有故障。測(cè)量噴油器插頭兩端子間的電壓，始終保持在12V，但是沒(méi)有脈沖信號(hào)。這說(shuō)明噴油器驅(qū)動(dòng)電路有故障。拆除ECU上的線(xiàn)束插頭，檢查從2個(gè)噴油器的公用地線(xiàn)到ECU上40號(hào)端子之間的連接導(dǎo)線(xiàn)是否短路，結(jié)果正常。檢查3缸和5缸噴油器驅(qū)動(dòng)電路。拆下位于前排乘客側(cè)儀表下的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，打開(kāi)ECU外殼蓋板后發(fā)現(xiàn)，ECU內(nèi)有少量積水（可能是洗車(chē)造成的）。將積水清除并烘干，在測(cè)量相關(guān)電器元件后發(fā)現(xiàn)，集成電路板上用于驅(qū)動(dòng)3缸和5缸噴油器的功率三極管被沖穿，另有一只二極管的管腳虛焊。更換集成電路板上被擊穿的功率三極管，焊好二極管腳上的虛焊點(diǎn)，裝上ECU，插好線(xiàn)束插頭，并安裝好發(fā)動(dòng)機(jī)的其他附件。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，排氣管中的白煙逐漸消失，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速可以穩(wěn)定在750r/min。接通A/C開(kāi)關(guān)后怠速可以正常升高。經(jīng)過(guò)路試，證明發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)恢復(fù)正常，故障徹底排除。IUZ-FEV8發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路中對(duì)噴油器的控制分成4組，即1和7、2和8,3和5以及4和6，2個(gè)噴油器同時(shí)失效的可能性很小。而且經(jīng)測(cè)量，3缸和5缸噴油器本身并無(wú)故障，功率三極管被擊穿以及二極管管腳虛焊，造成了上述兩個(gè)汽缸噴油器控制地線(xiàn)短路，使這兩個(gè)汽缸的噴油失去了控制，造成這兩個(gè)缸不工作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。故障2：怠速不穩(wěn)，起步易熄火，動(dòng)力不足。通過(guò)解碼器調(diào)取故障碼為“31”，空氣流量計(jì)信號(hào)不良。該車(chē)使用的是卡門(mén)式空氣流量計(jì)。經(jīng)檢測(cè)其信號(hào)在怠速下為28～32Hz，其平均電壓信號(hào)為2.2～2.4V，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象。為了慎重起見(jiàn)，更換了空氣流量計(jì)，故障現(xiàn)象依舊。隨后測(cè)了油壓及火花，均正常。清除故障碼后路試，再調(diào)取故障碼，仍為“31”號(hào)碼。經(jīng)過(guò)分析故障碼，認(rèn)為此故障碼很有可能是相關(guān)碼（與其他信號(hào)有關(guān)）。于是檢測(cè)了節(jié)氣門(mén)位置傳感器信號(hào)，怠速為0.3V（標(biāo)準(zhǔn)0.5～0.7V），全負(fù)荷時(shí)為3.5V（標(biāo)準(zhǔn)4.5V）。看來(lái)節(jié)氣門(mén)位置傳感器信號(hào)整體偏低，混合氣較稀，大負(fù)荷動(dòng)力不足。重新調(diào)節(jié)傳感器的位置，使其信號(hào)電壓為0.6V，同時(shí)注意怠速觸點(diǎn)在閉合狀態(tài)。試車(chē)時(shí)怠速明顯好轉(zhuǎn)，動(dòng)力性增強(qiáng)，清除故障碼后不再出現(xiàn)“31”號(hào)故障，一切正常。但是起步易熄火沒(méi)有完全解決。反復(fù)試車(chē)中發(fā)現(xiàn)，只要怠速下掛擋，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，松開(kāi)離合器起步便易熄火。若是稍踩加速踏板起步時(shí)，一切正常。從試車(chē)中給我一個(gè)啟示，就是有負(fù)荷時(shí)無(wú)提速。為證明判斷，開(kāi)空調(diào)時(shí)也是如此。檢查怠速觸點(diǎn)是否調(diào)好，經(jīng)檢查正常，同時(shí)也檢測(cè)了ECU插頭的怠速信號(hào)，也正常。于是考慮是否步進(jìn)電機(jī)臟、卡失控原因。經(jīng)檢查，不臟也不卡，怠速下電機(jī)有動(dòng)作。取下步進(jìn)電機(jī)試驗(yàn)，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，沒(méi)有伸縮量，關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)電機(jī)也無(wú)動(dòng)作（正常時(shí)為開(kāi)度最大）。拔下插頭檢測(cè)，四組線(xiàn)圈阻值相同，均為十幾歐姆，正常。檢測(cè)線(xiàn)束插頭有火。四組控制插頭三組有脈沖信號(hào)，其中一組無(wú)信號(hào)，為了慎重起見(jiàn)，又測(cè)了一下各腳的電阻，無(wú)信號(hào)的一組插頭常接地，電阻為0。順線(xiàn)檢查，此線(xiàn)有一處搭鐵，經(jīng)處理后，步進(jìn)電機(jī)工作正常，再試車(chē)，起步易熄火現(xiàn)象不再發(fā)生，故障排除。由于怠速步進(jìn)電機(jī)的四組線(xiàn)圈是順序交替地工作，當(dāng)有一組線(xiàn)圈常搭鐵時(shí)，它的磁極不會(huì)改變，使轉(zhuǎn)子的永久磁鐵被固定在一個(gè)位置上。根據(jù)怠速轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定來(lái)看，步進(jìn)電機(jī)一直停留在怠速工況的開(kāi)度上，當(dāng)有負(fù)荷信號(hào)時(shí)，ECU已輸出開(kāi)大步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的信