凌志LS400發(fā)動機(jī)故障診斷與排除_5

1、凌志LS400發(fā)動機(jī)故障診斷與排除論文導(dǎo)讀：惟有起動發(fā)動機(jī)并且使空氣流量計感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時。21-左側(cè)汽缸主氧傳感器及線路故障。集成電路板上用于驅(qū)動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。關(guān)鍵詞：二極管，三極管，氧傳感器，空氣流量計凌志LS400采用IUZFE型發(fā)動機(jī)為8缸V形水冷電控燃油噴射發(fā)動機(jī)，排量為4L、最大功率為194 kW/(5400r/min),最大扭矩為365Nm/ (4600 r/min)。1998年后生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)采用了VVTi智能正時可變氣門控制系統(tǒng)，使發(fā)動機(jī)的最大功率增至209kW/（5900r/min），最大扭矩增至398Nm/(

2、4100r/min) 。一、IUZFE型發(fā)動機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：1結(jié)構(gòu)緊湊IUZFE型發(fā)動機(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)的高度和減少了長度。2重量輕發(fā)動機(jī)經(jīng)科學(xué)的強(qiáng)化設(shè)計，大膽地采用了大量的鋁合金材料，合理的材料利用既滿足了強(qiáng)度和剛度要求，又大大地減輕了整機(jī)的重量，從而為整車帶來了卓越的動力性，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)動氣門的雙頂置凸輪軸（DOHC）、雙氣閥（每缸2進(jìn)2排

3、），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力性。4卓越的性能1UZFE型發(fā)動機(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)先水平價特別是它的輸出扭矩，在20005400 r/min之間變得平緩，達(dá)到了最大扭矩值的90%，使得汽車在不同的路面上行駛時，無須經(jīng)常換擋，進(jìn)一步提高了整車的平順性和燃料經(jīng)濟(jì)性。采用了VVTi智能正時可變氣門控制系統(tǒng)后，通過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)氣門的啟閉時間

4、。使它與發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)達(dá)到最理想的協(xié)調(diào)，動力性更好，油耗更省，廢氣污染更小。改進(jìn)后的新型發(fā)動機(jī)最高轉(zhuǎn)速已接近6000 r/min，升功率達(dá)52kW。二、IUZFE型發(fā)動機(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)動機(jī)提供適量的和284 kPa相對恒定壓力的燃油。IUZ - FE型發(fā)動機(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、燃油壓力脈動衰減器、噴油器、冷起動噴油器和溫度一時間開關(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0.5 MPa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284 kPa的恒定壓力，再通過總輸油管分配到各噴油器，

5、多余的燃油便通過回油管回流到燃油箱。噴油器安裝于進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門附近，根據(jù)ECU的指令，噴油器的電磁閥打開，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，使空燃比控制得更精確。冷起動噴油器和溫度正時開關(guān)的作用是，于冷起動時，ECU會向冷起動噴油器發(fā)出噴油指令，以改善冷起動性能。冷起動溫度正時開關(guān)為雙金屬溫度開關(guān)，當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度高于40時，會斷開冷起動噴油器的供電回路，使它停止噴油。目前生產(chǎn)的IUZ-FE型發(fā)動機(jī)已取消了冷起動噴油器和溫度時間開關(guān)，而采用全電腦控制的冷起動。在冷態(tài)下起動時，ECU會發(fā)出增加噴油的指令，

6、從而使冷起動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，以便對燃油泵的運(yùn)作進(jìn)行高、低速的二級控制，使燃油泵的轉(zhuǎn)速可變，既減少了燃油泵的磨損，又能滿足發(fā)動機(jī)不同工況下所需的供油量。另一方面，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通而未起動發(fā)動機(jī)時，燃油泵是不工作的，惟有起動發(fā)動機(jī)并且使空氣流量計感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時，燃油泵才會投人工作，其目的是避免燃油泵的長期運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生磨損，同時也有利于節(jié)省電能。2空氣供給系統(tǒng)IUZ - FE型發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門體、進(jìn)氣室、各種連接管和真空軟管等組成。此外還有計量節(jié)氣門開度的節(jié)氣門位置傳感器和用于發(fā)動機(jī)怠速控制的怠

7、速控制閥（ISC閥）。IUZ - FE型發(fā)動機(jī)采用了熱線式空氣流量計，進(jìn)氣阻力小，怠速特性好?？萍颊撐?。在節(jié)氣門體內(nèi)裝有主節(jié)氣門和副節(jié)氣門，用于控制進(jìn)氣量（發(fā)動機(jī)的負(fù)荷）的大小，外部裝有主節(jié)氣門位置傳感器、副節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門緩沖器和主節(jié)氣門強(qiáng)制開啟器。進(jìn)氣系統(tǒng)是將新鮮空氣進(jìn)人流量計后其流量獲得了計量，ECU感知到流量信號后便向噴油器發(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)氣門體內(nèi)裝有節(jié)氣門，根據(jù)車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，使發(fā)動機(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)動機(jī)采用了尺寸較長，呈

8、“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、各類傳感器和控制開關(guān)和各類執(zhí)行器，傳感器有節(jié)氣門開關(guān)、輔助節(jié)氣門開度、進(jìn)氣溫度、水溫、爆震、氧、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置、車速等傳感器以及空擋起動、A/C空調(diào)和動力轉(zhuǎn)向等控制開關(guān)。科技論文。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，搭載IUZ-FE V8發(fā)動機(jī)、A341E自動變速器，行駛里程12萬km。車主反映，該車近一段時間很難啟動。首先在駕駛員側(cè)儀表板下方找到故障診斷插座

9、并短接相應(yīng)插腳，打開點(diǎn)火開關(guān)，通過儀表板上CHECK警告燈讀取故障碼，共有4個故障碼顯示，分別為11、21、26和27。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路故障；26-可燃混合氣過濃；27-左側(cè)汽缸副氧傳感器及線路故障。為了確認(rèn)這些故障碼和用戶反映情況是否一致，將故障碼清除后進(jìn)行路試。該車發(fā)動機(jī)在中低轉(zhuǎn)速時嚴(yán)重振動甚至熄火，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警告燈有時會閃爍，但沒有常亮。重新讀取故障存儲，又出現(xiàn)原來的那些故障碼，這說明導(dǎo)致這些故障存儲的原因確實(shí)存在。按照故障碼首先檢查ECU供電電路，檢查電路

10、中的EFI（20A）保險絲正常，各連接導(dǎo)線也沒有斷路或接頭松動的現(xiàn)象。啟動發(fā)動機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后用手摸位于駕駛員側(cè)儀表板下的2號接線盒中的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)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后用手感覺EFI主繼電器，感到微熱，這說明ECU電源電路因?yàn)镋FI主繼電器工作不良造成了瞬間中斷?？萍颊撐摹Ｑ鮽鞲衅鞯墓收洗a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)，使用缸壓表測量各缸缸壓也正常，看來應(yīng)該是噴

11、油量過多。造成噴油量過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間過長，這會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。用萬用表測量兩個噴油器電磁線圈的電阻值，均為14.0左右（正常為13.414.2，20時）。用12V電源驅(qū)動噴油器可以清晰地聽到噴油器針閥動作的聲音，說明2個噴油器本身沒有故障。測量噴油器插頭兩端子間的電壓，始終保持在12V，但是沒有脈沖信號。這說明噴油器驅(qū)動電路有故障。拆除ECU上的線束插頭，檢查從2個噴油器的公用地線到ECU上40號

12、端子之間的連接導(dǎo)線是否短路，結(jié)果正常。檢查3缸和5缸噴油器驅(qū)動電路。拆下位于前排乘客側(cè)儀表下的發(fā)動機(jī)ECU，打開ECU外殼蓋板后發(fā)現(xiàn)，ECU內(nèi)有少量積水（可能是洗車造成的）。將積水清除并烘干，在測量相關(guān)電器元件后發(fā)現(xiàn)，集成電路板上用于驅(qū)動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，插好線束插頭，并安裝好發(fā)動機(jī)的其他附件。啟動發(fā)動機(jī)并運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，排氣管中的白煙逐漸消失，發(fā)動機(jī)怠速可以穩(wěn)定在750r/min。接通A/C開關(guān)后怠速可以正常升高。經(jīng)過路試，證明發(fā)動機(jī)已經(jīng)恢復(fù)正常，故障徹底排除。IUZ-FE V

13、8發(fā)動機(jī)控制電路中對噴油器的控制分成4組，即1和7、2和8, 3和5以及4和6，2個噴油器同時失效的可能性很小。而且經(jīng)測量，3缸和5缸噴油器本身并無故障，功率三極管被擊穿以及二極管管腳虛焊，造成了上述兩個汽缸噴油器控制地線短路，使這兩個汽缸的噴油失去了控制，造成這兩個缸不工作，從而使發(fā)動機(jī)啟動困難。故障2：怠速不穩(wěn)，起步易熄火，動力不足。通過解碼器調(diào)取故障碼為“31”，空氣流量計信號不良。該車使用的是卡門式空氣流量計。經(jīng)檢測其信號在怠速下為2832Hz，其平均電壓信號為2.22.4V，沒有發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象。為了慎重起見，更換了空氣流量計，故障現(xiàn)象依舊。隨后測了油壓及火花，均正常。清除故障碼后路試，

14、再調(diào)取故障碼，仍為“31”號碼。經(jīng)過分析故障碼，認(rèn)為此故障碼很有可能是相關(guān)碼（與其他信號有關(guān)）。于是檢測了節(jié)氣門位置傳感器信號，怠速為0.3V（標(biāo)準(zhǔn)0.50.7V），全負(fù)荷時為3.5V（標(biāo)準(zhǔn)4.5V）?？磥砉?jié)氣門位置傳感器信號整體偏低，混合氣較稀，大負(fù)荷動力不足。重新調(diào)節(jié)傳感器的位置，使其信號電壓為0.6V，同時注意怠速觸點(diǎn)在閉合狀態(tài)。試車時怠速明顯好轉(zhuǎn)，動力性增強(qiáng)，清除故障碼后不再出現(xiàn)“31”號故障，一切正常。但是起步易熄火沒有完全解決。反復(fù)試車中發(fā)現(xiàn)，只要怠速下掛擋，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降，松開離合器起步便易熄火。若是稍踩加速踏板起步時，一切正常。從試車中給我一個啟示，就是有負(fù)荷時無提速。為證明判

15、斷，開空調(diào)時也是如此。檢查怠速觸點(diǎn)是否調(diào)好，經(jīng)檢查正常，同時也檢測了ECU插頭的怠速信號，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)有動作。取下步進(jìn)電機(jī)試驗(yàn)，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開時，沒有伸縮量，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)時電機(jī)也無動作（正常時為開度最大）。拔下插頭檢測，四組線圈阻值相同，均為十幾歐姆，正常。檢測線束插頭有火。四組控制插頭三組有脈沖信號，其中一組無信號，為了慎重起見，又測了一下各腳的電阻，無信號的一組插頭常接地，電阻為0。順線檢查，此線有一處搭鐵，經(jīng)處理后，步進(jìn)電機(jī)工作正常，再試車，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)的四組線圈是順序交替地工作，當(dāng)有一組線圈常搭鐵時，它的磁極不會改變，使轉(zhuǎn)子的永久磁鐵被固定在一個位置上。根據(jù)怠速轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定來看，步進(jìn)電機(jī)一直停留在怠速工況的開