凌志LS400发动机故障诊断与排除-2

凌志LS400发动机故障诊断与排除

论文导读：另一方面，当点火开关接通而未起动发动机时，燃油泵是不工作的，惟有起动发动机并且使空气流量计感知到进气歧管内有一定的空气流速时，燃油泵才会投人工作，其目的是避免燃油泵的长期运转而产生磨损，同时也有利于节省电能。21-左侧汽缸主氧传感器及线路故障。将积水清除并烘干，在测量相关电器元件后发现，集成电路板上用于驱动3缸和5缸喷油器的功率三极管被冲穿，另有一只二极管的管脚虚焊。更换集成电路板上被击穿的功率三极管，焊好二极管脚上的虚焊点，装上ECU，插好线束插头，并安装好发动机的其他附件。

关键词：二极管，三极管，氧传感器，空气流量计

凌志LS400采用IUZ–FE型发动机为8缸V形水冷电控燃油喷射发动机，排量为4L、最大功率为194kW/(5400r/min),最大扭矩为365N·m/(4600r/min)。1998年后生产的发动机采用了VVT–i智能正时可变气门控制系统，使发动机的最大功率增至209kW/（5900r/min），最大扭矩增至398N·m/(4100r/min)。一、IUZ–FE型发动机的主要结构和特点：1．结构紧凑IUZ–FE型发动机采用了V形8缸的布置（排列顺序为：朝前方左侧1-3-5-7,右侧2-4-6-8)，V形夹角为90°,两列气缸之间用以安装进气歧管，排气歧管安装于气缸的外侧，分电器则设置在左右侧正时皮带轮的内部，布局十分紧凑，从而大大地降低了整机的高度和减少了长度。2．重量轻发动机经科学的强化设计，大胆地采用了大量的铝合金材料，合理的材料利用既满足了强度和刚度要求，又大大地减轻了整机的重量，从而为整车带来了卓越的动力性，也提高了燃料经济性。3．科学的配气机构配气机构为直接驱动气门的双顶置凸轮轴（DOHC）、双气阀（每缸2进2排），工作效率高，并大大地减少了进气阻力，也使排气变得十分通畅，残留废气能减少至最低限度。进气歧管呈“S”形布置，从而增加了进气管的长度，充分利用了进气谐波，有利于增加中低速区段的进气充量，进一步提高了全速范围的动力性。4．卓越的性能1UZ–FE型发动机采用了ECU集中控制的电控燃油喷射系统，其电喷技术已达到世界领先水平价特别是它的输出扭矩，在2000～5400r/min之间变得平缓，达到了最大扭矩值的90%，使得汽车在不同的路面上行驶时，无须经常换挡，进一步提高了整车的平顺性和燃料经济性。采用了VVT–i智能正时可变气门控制系统后，通过ECU的预编程序，在不同的转速下能更有效地调节进气门的启闭时间。使它与发动机的转达到最理想的协调，动力性更好，油耗更省，废气污染更小。改进后的新型发动机最高转速已接近6000r/min，升功率达52kW。二、IUZ–FE型发动机的组成及工作原理1．燃油供给系统燃油系统的功能是为发动机提供适量的和284kPa相对恒定压力的燃油。IUZ-FE型发动机燃油系统主要由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油压力脉动衰减器、喷油器、冷起动喷油器和温度一时间开关以及输油管和燃油箱等组成。燃油系统中的燃油泵安装于燃油箱内，通电后将燃油加压到0.5MPa左右，燃油压力调节器则将燃油压力调节到比进气歧管的压力高284kPa的恒定压力，再通过总输油管分配到各喷油器，多余的燃油便通过回油管回流到燃油箱。喷油器安装于进气歧管的进气门附近，根据ECU的指令，喷油器的电磁阀打开，燃油便持续地由喷嘴喷出，在进气歧管内与空气混合后再进人气缸。燃油压力脉动衰减器的作用是消除由于喷油器的喷油而产生的燃油压力波动，使空燃比控制得更精确。冷起动喷油器和温度正时开关的作用是，于冷起动时，ECU会向冷起动喷油器发出喷油指令，以改善冷起动性能。冷起动温度正时开关为双金属温度开关，当发动机温度高于40℃时，会断开冷起动喷油器的供电回路，使它停止喷油。发表论文。目前生产的IUZ-FE型发动机已取消了冷起动喷油器和温度—时间开关，而采用全电脑控制的冷起动。在冷态下起动时，ECU会发出增加喷油的指令，从而使冷起动的空燃比控制得更为精确，排气净化功能更好。燃油系统又设置了燃油泵ECU，以便对燃油泵的运作进行高、低速的二级控制，使燃油泵的转速可变，既减少了燃油泵的磨损，又能满足发动机不同工况下所需的供油量。另一方面，当点火开关接通而未起动发动机时，燃油泵是不工作的，惟有起动发动机并且使空气流量计感知到进气歧管内有一定的空气流速时，燃油泵才会投人工作，其目的是避免燃油泵的长期运转而产生磨损，同时也有利于节省电能。2．空气供给系统IUZ-FE型发动机进气系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气室、各种连接管和真空软管等组成。此外还有计量节气门开度的节气门位置传感器和用于发动机怠速控制的怠速控制阀（ISC阀）。IUZ-FE型发动机采用了热线式空气流量计，进气阻力小，怠速特性好。在节气门体内装有主节气门和副节气门，用于控制进气量（发动机的负荷）的大小，外部装有主节气门位置传感器、副节气门位置传感器、节气门缓冲器和主节气门强制开启器。进气系统是将新鲜空气进人流量计后其流量获得了计量，ECU感知到流量信号后便向喷油器发出喷油指令，将可燃混合气的空燃比精确控制在理论空燃比附近。节气门体内装有节气门，根据车辆的行驶工况控制进气流量的大小。进气室为一大容量的空间，用于减少进气的脉动，使发动机工作得更为平稳。为了充分利用进气谐波增加进气充量，IUZ-FE发动机采用了尺寸较长，呈“S”形布置的进气歧管。3．电子控制系统电子控制系统主要由电子控制单元、各类传感器和控制开关和各类执行器，传感器有节气门开关、辅助节气门开度、进气温度、水温、爆震、氧、发动机转速和凸轮轴位置、车速等传感器以及空挡起动、A/C空调和动力转向等控制开关。执行器有喷油器、怠速控制阀（ISC）、燃油泵、点火器等。三、故障分析及检查方法发动机发生的一些较典型的故障案例，本论文就这些故障案例加以分析论述如下：故障1：一辆1994款丰田凌志LS400轿车，搭载IUZ-FEV8发动机、A341E自动变速器，行驶里程12万km。车主反映，该车近一段时间很难启动。首先在驾驶员侧仪表板下方找到故障诊断插座并短接相应插脚，打开点火开关，通过仪表板上CHECK警告灯读取故障码，共有4个故障码显示，分别为11、21、26和27。发表论文。这些故障码的含义为：11-ECU电源电路有瞬间中断现象；21-左侧汽缸主氧传感器及线路故障；26-可燃混合气过浓；27-左侧汽缸副氧传感器及线路故障。为了确认这些故障码和用户反映情况是否一致，将故障码清除后进行路试。该车发动机在中低转速时严重振动甚至熄火，并在驾驶室内可闻到汽油味，排气管内有大量的白烟冒出，仪表板上的CHECK警告灯有时会闪烁，但没有常亮。重新读取故障存储，又出现原来的那些故障码，这说明导致这些故障存储的原因确实存在。按照故障码首先检查ECU供电电路，检查电路中的EFI（20A）保险丝正常，各连接导线也没有断路或接头松动的现象。

启动发动机，运转一段时间后用手摸位于驾驶员侧仪表板下的2号接线盒中的EFI主继电器，感到很烫手，这是不正常的。于是更换了新的继电器，又使发动机运转一段时间后用手感觉EFI主继电器，感到微热，这说明ECU电源电路因为EFI主继电器工作不良造成了瞬间中断。氧传感器的故障码一般是由于燃烧不良造成的，于是检查各缸火花塞工作情况。拆下火花塞发现，3缸和5缸火花塞上有被汽油浸湿的明显痕迹，其余各缸火花塞是干的，呈灰白色，这说明3缸和5缸工作不正常。进行跑火试验，各缸高压电的能量都很强，使用缸压表测量各缸缸压也正常，看来应该是喷油量过多。发表论文。造成喷油量过多的原因有喷油器自身故障或喷油器的控制电路故障造成喷油时间过长，这会使大量未燃烧的汽油直接进入排气管，与其他缸排出的灼热废气混合后呈现白色烟雾排出，就必然会影响氧传感器的正常工作，甚至会造成氧传感器失效。检查3缸和5缸的喷油器及其控制电路。用万用表测量两个喷油器电磁线圈的电阻值，均为14.0Ω左右（正常为13.4～14.2Ω，20℃时）。用12V电源驱动喷油器可以清晰地听到喷油器针阀动作的声音，说明2个喷油器本身没有故障。测量喷油器插头两端子间的电压，始终保持在12V，但是没有脉冲信号。这说明喷油器驱动电路有故障。拆除ECU上的线束插头，检查从2个喷油器的公用地线到ECU上40号端子之间的连接导线是否短路，结果正常。检查3缸和5缸喷油器驱动电路。拆下位于前排乘客侧仪表下的发动机ECU，打开ECU外壳盖板后发现，ECU内有少量积水（可能是洗车造成的）。将积水清除并烘干，在测量相关电器元件后发现，集成电路板上用于驱动3缸和5缸喷油器的功率三极管被冲穿，另有一只二极管的管脚虚焊。更换集成电路板上被击穿的功率三极管，焊好二极管脚上的虚焊点，装上ECU，插好线束插头，并安装好发动机的其他附件。启动发动机并运转一段时间后，排气管中的白烟逐渐消失，发动机怠速可以稳定在750r/min。接通A/C开关后怠速可以正常升高。经过路试，证明发动机已经恢复正常，故障彻底排除。IUZ-FEV8发动机控制电路中对喷油器的控制分成4组，即1和7、2和8,3和5以及4和6，2个喷油器同时失效的可能性很小。而且经测量，3缸和5缸喷油器本身并无故障，功率三极管被击穿以及二极管管脚虚焊，造成了上述两个汽缸喷油器控制地线短路，使这两个汽缸的喷油失去了控制，造成这两个缸不工作，从而使发动机启动困难。故障2：怠速不稳，起步易熄火，动力不足。通过解码器调取故障码为“31”，空气流量计信号不良。该车使用的是卡门式空气流量计。经检测其信号在怠速下为28～32Hz，其平均电压信号为2.2～2.4V，没有发现不良现象。为了慎重起见，更换了空气流量计，故障现象依旧。随后测了油压及火花，均正常。清除故障码后路试，再调取故障码，仍为“31”号码。经过分析故障码，认为此故障码很有可能是相关码（与其他信号有关）。于是检测了节气门位置传感器信号，怠速为0.3V（标准0.5～0.7V），全负荷时为3.5V（标准4.5V）。看来节气门位置传感器信号整体偏低，混合气较稀，大负荷动力不足。重新调节传感器的位置，使其信号电压为0.6V，同时注意怠速触点在闭合状态。试车时怠速明显好转，动力性增强，清除故障码后不再出现“31”号故障，一切正常。但是起步易熄火没有完全解决。反复试车中发现，只要怠速下挂挡，发动机转速下降，松开离合器起步便易熄火。若是稍踩加速踏板起步时，一切正常。从试车中给我一个启示，就是有负荷时无提速。为证明判断，开空调时也是如此。检查怠速触点是否调好，经检查正常，同时也检测了ECU插头的怠速信号，也正常。于是考虑是否步进电机脏、卡失控原因。经检查，不脏也不卡，怠速下电机有动作。取下步进电机试验，当点火开关打开时，没有伸缩量，关闭点火开关时电机也无动作（正常时为开度最大）。拔下插头检测，四组线圈阻值相同，均为十几欧姆，正常。检测线束插头有火。四组控制插头三组有脉冲信号，其中一组无信号，为了慎重起见，又测了一下各脚的电阻，无信号的一组插头常接地，电阻为0。顺线检查，此线有一处搭铁，经处理后，步进电机工作正常，再试车，起步易熄火现象不再发生，故障排除。由于怠速步进电机的四组线圈是顺序交替地工作，当有一组线圈常搭铁时，它的磁极不会改变，使转子的永久磁铁被固定在一个位置上。根据怠速转速较稳定来看，步进电机一直停留在怠速工况的开度上，当有负荷信号时，ECU已输出开大步进电机步数的信