一波三折的發(fā)動(dòng)機(jī)故障

一輛1992年產(chǎn)豐田凌志(現(xiàn)稱雷克薩斯)ES300轎車，行駛里程25萬 km，搭載了3VZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)和A540E自動(dòng)變速器。據(jù)用戶反映，近段時(shí)間該車發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增加，行駛中急加速不良且排氣管有大量黑煙冒出。
    首先，維修人員在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)找到診斷座，跨接診斷座中的TE1和E1端子。打開點(diǎn)火開關(guān)，通過觀察儀表板上的故障指示燈來讀取發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)故障碼，故障燈以2次/s的頻率持續(xù)閃爍，這說明發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)正常。
    根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致油耗增加和加速不良等故障的常見原因有火花塞和點(diǎn)火線圈等點(diǎn)火系統(tǒng)部件工作不良、節(jié)氣門體和怠速控制閥臟污以及燃油系統(tǒng)工作不良等，因?yàn)榇塑嚨墓收显�因可能涉及到多個(gè)系統(tǒng)，于是維修人員決定先進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的常規(guī)檢查。對(duì)節(jié)氣門體和怠速控制閥進(jìn)行了清洗，更換了火花塞、燃油濾清器以及點(diǎn)火器，測(cè)量燃油壓力正常，結(jié)果裝復(fù)后故障依舊。維修人員又對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)線路進(jìn)行了檢查，檢查完成后，再起動(dòng)時(shí)居然無法著車了，于是該車轉(zhuǎn)到了筆者手中。
    為什么對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行檢查后就無法著車了呢?帶著這個(gè)疑問，筆者詢問了維修人員在檢查點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)都做了些什么。據(jù)維修人員講，為了觀察點(diǎn)火能量是否足夠，他進(jìn)行了高壓線跳火試驗(yàn)，開始時(shí)能看見很強(qiáng)的高壓電，后來就觀察不到跳火了。筆者仔細(xì)觀察了點(diǎn)火器上連接的線路，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火器上的5條線路的外皮都因?yàn)槔匣�的原因而破損了，于是筆者懷疑進(jìn)行高壓線跳火試驗(yàn)時(shí)的操作不當(dāng)，導(dǎo)致高壓電打到點(diǎn)火器上的破損線路上，從而導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的損壞。
    因?yàn)橐呀?jīng)沒有高壓電，于是筆者決定先對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行檢查。從點(diǎn)火系統(tǒng)電路圖(圖1)中可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元向點(diǎn)火器輸出電壓信號(hào)(IGT信號(hào))，點(diǎn)火器控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組接地，當(dāng)需要點(diǎn)火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元斷開IGT信號(hào)，點(diǎn)火器就斷開點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組接地，從而使點(diǎn)火線圈次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓電。與此同時(shí)，點(diǎn)火器向發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)送約5 V的脈沖電壓(IGF)作為點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)。根據(jù)上面的分析，將點(diǎn)火開關(guān)擰到起動(dòng)擋，用萬用表測(cè)量點(diǎn)火器2號(hào)腳，結(jié)果無點(diǎn)火電壓輸出，看來發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元沒有將點(diǎn)火信號(hào)輸送到點(diǎn)火器。測(cè)量點(diǎn)火器2號(hào)腳到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元24Pin線束插頭A(圖2)中的18號(hào)腳之間的線路，沒有斷路現(xiàn)象。

    根據(jù)上面的檢查結(jié)果，并結(jié)合維修人員進(jìn)行跳火試驗(yàn)后就沒有高壓電的情況，筆者決定解體發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。打開發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元外殼后，從電路板的外觀可以看到有3個(gè)電容擊穿，還有1個(gè)電阻損壞(圖3)。更換了相同型號(hào)的電容和電阻后，將發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元裝復(fù)后裝車，將點(diǎn)火開關(guān)擰到起動(dòng)擋時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元仍然沒有點(diǎn)火信號(hào)輸出。于是，筆者再次將發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元拆下，通過控制單元上的線束插頭A和印刷電路板追查點(diǎn)火信號(hào)，檢查到電路板上的點(diǎn)火功率三極管時(shí)，發(fā)現(xiàn)與其相連的印刷電路被高壓電擊穿，測(cè)量斷點(diǎn)之前的印刷電路，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打到起動(dòng)擋時(shí)，印刷電路中有信號(hào)輸出。測(cè)量點(diǎn)火功率三極管沒有損壞，于是將電路板上被高壓電擊穿的印刷電路接駁好(圖4)。再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)量點(diǎn)火器的2號(hào)插腳中有點(diǎn)火電壓信號(hào)輸出(0.8～1.5 V)，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍然不能著車，更換了點(diǎn)火器后，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利起動(dòng)。進(jìn)行路試，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，故障現(xiàn)象與剛進(jìn)廠時(shí)一樣，仍然急加速不良和冒黑煙，這說明筆者已經(jīng)將之前維修人員造成的損壞修復(fù)了。

    接下來該查找故障的真正原因了。筆者再次讀取發(fā)動(dòng)機(jī)故障碼，故障指示燈仍然顯示沒有故障碼。筆者認(rèn)為，因?yàn)樵撥嚰奔铀俨涣记颐昂跓煟�那么就�?yīng)該由混合氣的空燃比入手檢修，只要發(fā)動(dòng)機(jī)不再冒黑煙，油耗高的問題也就解決了。首先，使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作，用萬用表測(cè)量診斷座中的OX1端子和OX2端子分別與E1端子之間的電壓，以此來判斷空燃比的狀態(tài)，測(cè)量結(jié)果OX1和OX2的電壓值都在0.8～0.9之間變化，這說明可燃混合氣過濃，于是筆者決定對(duì)影響空燃比的傳感器進(jìn)行檢查。
    3VZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是L型燃油噴射系統(tǒng)，首先對(duì)空氣流量計(jì)和節(jié)氣門位置傳感器進(jìn)行檢查。
    (1)該車采用的是6線(7Pin)翼板式空氣流量計(jì)，打開點(diǎn)火開關(guān)，測(cè)量空氣流量計(jì)4號(hào)腳(VC)電壓為5.0 V，5號(hào)腳(E2)接地良好，6號(hào)腳(VS)的電壓為1.5 V，而維修手冊(cè)給出的VS電壓應(yīng)為3.7 V。使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作，測(cè)量空氣流量計(jì)6號(hào)腳(VS)的輸出電壓在1.0～2.0 V之間變化，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min時(shí)電壓幾乎沒有變化，而維修手冊(cè)給出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3 000 r/min時(shí)的VS電壓應(yīng)為0.3～1.0 V，由此可以斷定空氣流量計(jì)已經(jīng)損壞。折開空氣流量計(jì)的上蓋，可以看到空氣流量計(jì)電位傳感器的觸點(diǎn)(圖5)被人為調(diào)整過，而且不能回到初始位置，所以空氣流量計(jì)輸出的信號(hào)始終是負(fù)荷狀態(tài)下的信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元不能收到正確的信號(hào)來控制噴油。更換了空氣流量計(jì)，測(cè)量各腳電壓完全符合維修手冊(cè)的數(shù)據(jù)。
                                              

    (2)接下來檢查節(jié)氣門位置傳感器。打開點(diǎn)火開關(guān)，測(cè)量節(jié)氣門位置傳感器的3號(hào)腳(VTA)的電壓在0.8～3.8 V之間變化，且電壓隨節(jié)氣門開度的增大而增大。測(cè)量節(jié)氣門位置傳感器的2號(hào)腳(IDL)，節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)的電壓為12.0 V，節(jié)氣門打開時(shí)的電壓值仍然是12.0 V，這是不正常的。測(cè)量節(jié)氣門各端子之間的阻值，4號(hào)腳(VC)與1號(hào)腳(E2)之間阻值為4.5 kΩ，3號(hào)腳與1號(hào)腳之間的阻值隨節(jié)氣門開度的增大而增大，當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)2號(hào)與1號(hào)腳之間導(dǎo)通，這些數(shù)據(jù)都在正常范圍內(nèi)。既然各腳的阻值正常，這就說明節(jié)氣門位置傳感器正常，問題應(yīng)該在調(diào)整方面。根據(jù)維修手冊(cè)講解的方法調(diào)整好節(jié)氣門位置傳感器，再次測(cè)量2號(hào)腳的電壓，當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)電壓為0 V，當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)電壓為11.5 V，這完全符合維修手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)。調(diào)整節(jié)氣門位置傳感器的方法如下：①松開節(jié)氣門位置傳感器的固定螺釘，注意不要拆下。②在節(jié)氣門位置傳感器的IDL和E2端子之間連接歐姆表，將節(jié)氣門位置傳感器逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到歐姆表恰好顯示電阻無窮大。③擰緊節(jié)氣門位置傳感器的固定螺釘。
    進(jìn)行完上面的這些檢修工作后，使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工作幾分鐘，排氣管再?zèng)]有黑煙冒出。進(jìn)行路試，急加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)迅速，至此故障徹底排除。
    回顧故障檢修的過程，為什么自診斷系統(tǒng)沒有存儲(chǔ)故障碼呢?筆者認(rèn)為，該車的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)并不是預(yù)置了傳感器在各個(gè)工況下的數(shù)據(jù)范圍，而只是預(yù)置了整體的數(shù)據(jù)范圍，如果傳感器在某個(gè)工況下的數(shù)據(jù)不正常但是卻沒有超出預(yù)置的數(shù)據(jù)范圍，自診斷系統(tǒng)就無法檢測(cè)出來。