丰田凯美瑞电控发动机无法启动故障检测与维修毕业设计

常州工学院学士学位论文第一部分设计任务与调研设计任务设计思路及方法本设计方案通过对丰田凯美瑞发动机故障分析从而进行修理的任务设计的思路与方法根据指导老师提供的课题在网上和图书馆查阅相关文献，对丰田凯美瑞这款车型进行调查与参观实习、整理文献和相关问卷，先通过实地考察以及查阅相关资料来了解这款车的各种故障再进行对顾客的问卷抽查，最后总结它起动不着的因素和修理的分析。参考文献及图片本设计方案采用了汽车发动机电控技术、发动机性能、简明汽车维修实用手册等相关书籍及图片。调研的目的和总结调研目的：对这项技术有明确的了解，了解和分析这款车的故障及修理，让客户满意；通过调研可以进一步的增强汽车维修知识的认知以及提高顾客满意度，进而达到毕业设计的目的。第二部分设计说明本文通过对汽车的了解去分析汽车。利用这个知识点对汽车的故障进行诊断，文中对凯美瑞分析的比较全面，还对该车的故障进行了一些举例。本文以丰田凯美瑞轿车为研究对象，对凯美瑞轿车发动机的结构及工作原理进行介绍与分析，对该车发动机无法起动故障进行了举例分析。关键词：汽车构造的了解丰田凯美瑞无法起动的检修实例故障第三部分设计成果凯美瑞发动机的特点丰田凯美瑞发动机介绍凯美瑞2AZ-FE发动机拥有：高性能高稳定性、低噪音低振动、轻量化紧凑化、易于维修、燃油经环保等特性。一、EG（本体）：锥度压进形活塞头、树脂齿轮平衡轴1、锥度压进形活塞头：活塞由铝合金制成，其活塞裙区域结构紧凑、重量轻；活塞头部分为锥度压进型，具有高性能高稳定性，能够提高抗爆性，燃油经济性效果明显。2、树脂齿轮平衡轴：为了消除振动，在曲轴旁加两根平衡轴,其中一根平衡轴与发动机的转速相同，可以消除发动机的一阶振动；另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍,可以消除发动机的二阶振动，到理想减振效果。可这样就减少了发动机振动，降低发动机的噪音，延长发动机使用寿命，提升驾乘者的舒适度。此外，曲轴和平衡轴的传动是通过高强度树脂齿轮，实现了轻量化和低噪音。二、气门：VVT-i系统每个气缸都配备有2个进气门和2个排气门，进气和排气面积较大，因此提高了进气和排气效果，由链条驱动进气和排气凸轮轴，进气凸轮轴采用VVT-i系统，以提高燃油经济性和发动机性能，减少废气排放。VVT-i系统，VVT全称是“VariableValveTiming”，中文意思是“可变气门正时”，该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“intelligent”(电子智能)的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。VVT-i是一种通过电子智能控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。三、进排气系统1、塑料制进气歧管：采用高质量塑料制成的进气歧管，实现轻量化紧凑化，降低来自发动机的热量，提高进气容积率，进气设有共振器，利用进气脉冲提高中高速的扭力表现。2、双向排气控制：长排气管结构，减小排气噪音和振动，通过控制主消声器内的阀门调节，使在不同工况下实现最佳排气效率以及降噪效果，发动机低速运转时，消声器背压较低，此时控制阀关闭，实现更好的消音效果；高发动机中高速运提高时，消声器中的背压增加，控制阀打开，大量废气流经旁路，从而使排气效率得到提升。四、点火系统DIS直接点火系统：高性能高稳定性，易于维修，燃油经济、环保，直接点火系统，提高点火时机的准确性，减少高压损耗，一般的分配式点火系统点火线圈产生的高压电由配电器按发动机作功顺序分配给各缸火花塞跳火，仍然要产生较多电火花，不仅浪费能量，而且还产生电磁干扰信号。而直接式点火系统没有配电器，点火线圈次级绕组的两端直接与火花塞相连，发动机运转时，ECU根据传感器信号，直接控制各个点火线圈产生高压电，使相应火花塞跳火。五、发动机控制1、ETCS-I智能电子节气门控制系统：高性能高稳定性，燃油经济、环保，结合加速踏板作用力以及发动机转速，将节气门控制在最佳开度，主要功能有：正常节气门控制，ISC怠速控制，发动机ECU控制节气门，从而恒定地维持理想的怠速转速。2、TRC牵引力控制：作为TRC系统的一部分，驱动轮出现过量滑动时，由来自防滑控制ECU的请求信号关闭节气门，便于车辆确保优异的车辆稳定性和驱动力。3、VSC车辆防滑控制：为了最好地发挥VSC系统控制的效用，通过防滑控制ECU协调控制性能来控制节气门角度。六、巡航控制带有集成巡航控制ECU的发动机，ECU直接执行节气门来进行巡航控制。凯美瑞电控发动机基本结构原理一、凯美瑞电控系统的基本组成与类型系统主要包括由控制器（包括ECU）、传感器、点火线圈、分电器、油压调节器及喷油嘴等部件组成。

信号输入装置——各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU。

电子控制单元——ECU，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令。

执行元件——由ECU控制，执行某项控制功能的装置。

开环控制——ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。

闭环控制——也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU，进行原先的控制修正。二、凯美瑞电控发动机的工作原理发动机采用了日本丰田公司独步全球的VVT-i智能可变气门正时电子控制系统。该系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成，

ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT－i控制器的不同油道上（图3-1）。可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。涡漩角度等大大提升进气的速度与产生涡漩增加雾化效果。达到提升引擎效益。图3-1ECU控制液压油量VVT－i系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式VVT－i，丰田凯美瑞就是安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVT－i，丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样，但作用是相同的。叶片式VVT－i控制器（图3-2）由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成，来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上，导致VVT－i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。当油压施加在提前侧油腔转动壳体时，沿提前方向转动进气凸轮轴；当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时，沿滞后方向转动进气凸轮轴；当发动机停止时，凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。图3-2叶片式VVT－i控制器螺旋槽式VVT－i控制器（图3-3）包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧，迫使活塞右移，由于活塞上的螺旋形花键的作用，进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的石侧，迫使活塞左移，就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时，凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡，活塞停止移动。图3-3螺旋槽式VVT－i控制器丰田VVT-i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时，并控制凸轮轴正时液压控制阀，并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时，然后再执行反馈控制，补偿系统误差，达到最佳气门正时的位置，从而能有效地提高汽车的功率与性能，尽量减少耗油量和废气排放。凯美瑞电控发动机无法启动故障检修1、凯美瑞发动机无法启动故障诊断一无着车征兆，无法启动发动机（一）故障现象接通启动开关时，起动机能带动发电机正常运转，但不能启动发动机，且无着车征兆。（二）故障原因1.油箱中无油2.熔丝熔断3.启动时节气门全开4.电动燃油泵不工作5.喷油器不工作6.油路压力过低7.点火系统故障；无高压火正时与标准相差大8.正时皮带过松或断裂，发生跳齿故障9.发动机气缸压缩压力过低10.三元催化转化器堵塞11.电脑或发动机搭铁不良12.曲轴或凸轮轴位置传感器故障13.防盗系统故障（三）故障诊断与排除电控燃油喷射式发动机在设计上具有很好的启动性能。电控然油喷射系统的一般故障通常不能导致发动机不能启动。如果出现发动机不能启动且无着车征兆的故障，其原因一定是发动机的点火系统、燃油系统、控制系统或机械系统四者之中的一个或一个以上完全丧失了功能。因此，发动机不能启动的故障诊断与排除应重点集中在上述四个系统中。1.检查油箱的存油情况。打开点火开关，若燃油表指针不动或油量警告灯点亮，则说明油箱内无油，应加足燃油后再启动。2.采用正确的启动操作方法，通常电控燃油喷射式发动机控制系统要求启动时不踩加速踏板。如果在启动时将加速踏板完全踩下或反复踩加速踏板以求增加油量，则往往会使控制系统的溢油消除功能起作用，从而导致喷油器不喷油或少喷油，造成发动机不能启动。3.检查点火系统①检查点火信号：曲轴位置传感器故障会导致不产生点火信号、ECU故障。②点火模块损坏而不能控制点火线圈初级绕组正常地通断，点火线圈损坏，也会导致无法点火。4.读故障码如有故障码，则可按显示的故障码查找故障部位。如无故障码，则分别检查点火系统的各缸点火线圈、火花塞、点火器、曲轴位置传感器及点火控制系统电脑。易损部件为点火器应重点检查。5.检查分轴正时皮带断裂的方法启动马达的时候感觉发动机无压缩，软绵绵的。打开气门室盖查看，正式皮带断裂，更换皮带，启动车子一切正常。6.检查电动燃油泵工作是否正常如果电动燃油泵不工作，应检查熔丝、继电器以及电动燃油泵控制电路等。如果电路正常说明电动燃油泵有故障，应更换。7.检查点火正时如果点火提前角与标准相差太大，则也会出现启动时毫无启动征兆的故障现象。8.检查喷油器是否喷油检查喷油器控制电路。喷油器检查项目主要是：喷射压力、喷射行程、喷油锥角、雾化状态及喷油嘴的密封性能。9.检查燃油系统压力正常压力初始油压正常值为250-300KPa左右，若油压表指示在250-300KPa之间，说明油压调节器工作正常。测量初始油压结束5min后，观察油压表指示的燃油系统保持压力，应不低于147KPa。若油压过高，应检查油压调节路工作是否正常；若油压过低，应检查电动汽油泵保持压力、油压凋节器保持压力及喷油器有无泄漏。10.检查气缸压缩压力若上述检查均正常，则应检查气缸压缩压力。若气缸压缩压力低于0.8MPa则说明发动机机械部分有故障，应拆检发动机。2、有着车征兆，但不能启动发动机（一）故障现象启动发动机时，起动机能带动发电机正常运转，有轻微着车征兆，但不能启动发动机。（二）故障原因1.进气漏气2.点火提前角不正确3.高压火太弱4.电动燃油泵油压调节器工作不良，燃油滤芯器堵塞，导致燃油压力太低5.冷却温度传感器有故障6.空气滤芯器堵塞7.空气流量传感器有故障8.进气歧管压力传感器有故障或真空管脱落9.喷油器堵塞10.喷油控制系统有故障11.排气管堵塞12.发动机气缸压力低（三）故障诊断与排除有着车征兆而不能启动，说明点火系统、燃油系统和控制系统虽然工作失常，但并完全丧失功能。这种不能启动故障的原因不外乎是高压火花太弱、点火正时不正确、混合气太稀、混合气太浓、气缸压力太低等系统控制系统，之后检查排气管是否堵塞，最后检查发动机气缸压力。1.先进行故障自诊断，检查有无故障码。CKP、CMP、THW、ＭＡＦ／有可能引起发动机在启动后瞬间不能平稳运转而导致启动失败。看起来就像有启动征兆，但不能启动。而发动机电脑判断失效保护功能或备用系统，这时发动机一般都能起动。2.检查高压火花。3.检查空气滤清器。如果滤芯堵塞，可拆掉滤芯后再启动发动机。如果此时发动机正常启动，则应更换滤芯。4.检查进气系统有无漏气。对采用空气流量计测量进气量的电控系统在空流计之后的进气管管道有漏气就会影响进气量测量的准确性，严重的漏气会导致发动机不能启动。检查部件进气软管有无破裂，各处接头卡箍有无松脱，轴箱强制通风软管是否接好。此外，AP系统和EGR系统出现故障也会影响启动系统。5.检查火花塞电极间隙。火花塞正常间隙一般为0.8MM1.2MM。观察火花塞表面只有少量的燃油，则说明喷油器油量太少。6.调整点火正时，如果点火器提前角调大或调小后，发动机就能启动，则说明点火正时不正确，应将点火正时调整准确。7.

发动机不能起动发动机不能起动是排除故障码是排除故障码读取故障码，是否有？读取故障码，是否有？否否是是解除防盗系统检查发动机防盗系统是否起作用？解除防盗系统检查发动机防盗系统是否起作用？否否否否排除起动系故障检查起动机运转是否正常？排除起动系故障检查起动机运转是否正常？是是检查油箱是否有燃油、是否有严重漏油、漏气、真空泄漏、进气管路堵塞及电器、蓄电池接头是否松动现象？检查油箱是否有燃油、是否有严重漏油、漏气、真空泄漏、进气管路堵塞及电器、蓄电池接头是否松动现象？排除是排除如有损坏、潮湿，更换或检修，必要时检查缸压如有损坏、潮湿，更换或检修，必要时检查缸压否否各缸火花塞是否正常？ 否否否各缸火花塞是否正常？检查高压火是否正常？ 是是否检查高压火是否正常？是否 是否更换油泵或检修油泵电路汽油泵是否工作？更换油泵或检修油泵电路汽油泵是否工作？是是否喷油器是否工作正常？否喷油器是否工作正常？更换或检查线路及ECU更换油压调节器是否检查油压调节器工作是否正常？是更换油压调节器是否检查油压调节器工作是否正常？是是管路油压是否过低？是管路油压是否过低？检修进油管路是否堵塞，如汽滤、油泵滤网、汽油太脏或油管凹瘪否检修进油管路是否堵塞，如汽滤、油泵滤网、汽油太脏或油管凹瘪否汽油泵压力太低否否是否有起动信号进ECU检修起动电路汽油泵压力太低否否是否有起动信号进ECU检修起动电路是是检查点火提前角是否正常？检查点火提前角是否正常？更换ECU或检修机械故障更换ECU或检修机械故障图3-4发动机不能启动故障诊断流程图

3、丰田凯美瑞发动机起动困难案例分析1、故障案例一=1\*GB3①故障现象：一辆丰田凯美瑞轿车发动机有着火迹象，但不能运转起来。=2\*GB3②故障诊断：由于电控发动机的控制系统比较复杂，而且可靠性比较高，我们本着先易后难的原则进行检查。首先查看高压线跳火是否正常。拔下单缸高压线进行跳火试验，发现火花强烈、明亮，证明点火系正常。然后检查进气通道是否通畅。取出空气滤芯，发现上面尘土比较多，用高压空气吹净后装上，起动发动机，故障依旧。接着检查油路。把油压表接到燃油管路上，起动发动机，测出燃油压力只有10kMPa（正常值为230～250kPa之间）。检查管路并无泄漏之处，打开点火开关能听到电动汽油泵运转的声音；所以认为可能是由于汽油滤清器或油管堵塞，造成系统建立不起油压。=3\*GB3③故障排除：更换汽油滤清器，清洗管路，并用高压空气吹净，但装车后仍起动不着。这时再测油压值为110kPa，断定是电动汽油泵损坏，建立不起压力。从燃油箱中取出汽油泵，仔细观察发现汽油泵出油口处有裂缝，估计燃油从此处外泄，又回到油箱中，经试验果断然如此，更换一新的汽油泵，故障排除。2、故障案例二=1\*GB3①故障现象：一车主反映其凯美瑞轿车出现了发动机起动困难、挂档、加速经常熄火的现象，该车同时还伴有急加速转速不升高，进气管回火的现象。=2\*GB3②故障诊断：根据我们的维修经验，造成该故障的原因应当是混合比过稀，而导致混合比过稀的原因则有：燃油压力不足；电控系统异常；喷油器堵塞；进气管漏气；发动机机械故障。于是我们首先检查电控系统：起动发动机后，故障灯“CHECK”熄灭，提取故障码，为正常码，电控系统正常；测量供油系统压力：用压力表连接在汽油滤油器出油口上，无论怠速还是加速，油压均为0.25MPa，油压正常；遂将喷油器拆下，用清洗剂在断续通电状态下清洗干净，装车试验，效果略有好转，但未根本解决问题；检查机械部分，气缸压力、配气相位、点火正时，均在标准范围内。所有影响混合比的系统均已检查完毕，但尚未找到故障原因，于是再次检查电控系统；用仪器测量水温传感器、空气流量计电压、电阻值，均在正常范围内，而且将插接件去掉，电脑可以记忆其故障码，测量节气门位置传感器电阻，完全符合要求，但在测量线束电压时，发现在插接件分开的情况下，输入电脑的信号电压为1.6V，与标准值不符，而且插接件断开后，电脑始终不能记忆其故障码41，检查电线也无异常，那原因只可能是电脑内部故障，因该车为老款车，车况己相当老化，车主无意更换电脑，只能采取其他办法：为提高混合比，将一只l0K的滑动电阻连接在水温传感器插接件上，调整滑动电阻，使其阻值变化，直到发动机加速灵敏，而且尾气排放正常为止，记下此时滑动电阻阻值。=3\*GB3③故障排除：用相近阻值的固定电阻串联在水温传感器电路中，启动试车，故障排除。3、故障案例三=1\*GB3①故障现象：一辆丰田凯美瑞起动困难，发动机在中、低速运转时抖动比较严重，汽车在行驶中发动机偶尔会出现自行熄火现象，仪表板上的故障指示灯（CHECK）有时闪烁，但不常亮，并且排气管内有较多白烟排出，有较浓的汽油味，燃油消耗量很大。=2\*GB3②故障诊断：发动机在中、低速运转时抖动比较严重，这说明发动机的8个气缸中有某些气缸不工作或工作不良，造成发动机运转不平稳而产生抖动。通常造成发动机气缸不工作或工作不良的原因多为点火系统、燃油供给系统工作不良或各气缸的压缩压力不一致等。因为排气管内有较多的白烟排出，并且汽油味很浓，说明可能是进入某个或某几个气缸的汽油太多，造成可燃混合气太浓，燃烧不完全或者根本就不能燃烧。造成这种情况的直接原因很可能是喷油器工作失效，或喷油器控制电路有故障，也可能是某些气缸的火花塞不跳火。

a.首先利用发动机ECU的故障自诊断系统检查发动机控制系统中是否有故障。检查结果，仪表板上的故障指示灯显示故障代码为11、21、26和27。为了判断这几组故障代码是否真实，先清除ECU中存储的所有故障代码，然后重新起动发动机，并让其在低、中、高各种转速条件下工作一段时间，熄火后重新调取故障代码，这时仪表板上的故障指示灯显示故障代码为11和26。再进行道路试验，在试车过程中发现汽车存在加速迟缓、惰车及自行熄火等诸多故障，并且仪表板上的故障指示灯有时闪烁（但不常亮），试车完毕再调取故障代码为11、21、26及27，说明这几组故障代码确实存在。故障代码11表示ECU电源电路有瞬间中断现象，21表示左侧主氧传感器及电路故障，26表示可燃混合气过浓，27表示左侧副氧传感器及电路故障。b.检查ECU电源电路中的EFI熔丝（2OA）完好，各联接导线无断路、短路，接头、插接器无松动现象，线路正常。起动发动机，运转一段时间后用手触摸位于2#接线盒中的EFI主继电器，感觉很烫手，说明EFI主继电器有故障。更换一个新的EF