黃 鵬

（廣東省財(cái)政職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510445）

豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)為1.6升直列4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了直接點(diǎn)火系統(tǒng)，為單缸獨(dú)立點(diǎn)火。燃油供給系采用無回流燃油系統(tǒng)，ECM根據(jù)各種傳感器發(fā)送的信號(hào)計(jì)算最佳點(diǎn)火正時(shí)以及噴油正時(shí)。電控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和低排放性。而發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)常見的故障之一，針對(duì)故障現(xiàn)象，首先進(jìn)行故障原因分析，然后進(jìn)行故障診斷。本文所闡述的不能起動(dòng)原因不包含機(jī)械方面的，且起動(dòng)系正常。重點(diǎn)詳細(xì)介紹發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的故障分析與診斷，以原廠維修手冊(cè)為依據(jù)，但又不拘泥于維修手冊(cè)，這對(duì)實(shí)際工作中有一定的指導(dǎo)意義。發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)分為2種情況：①發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)且無任何著車征兆；②有著車征兆，但無法起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。下面分別進(jìn)行闡述。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)且無任何著車征兆

1）故障現(xiàn)象 接通起動(dòng)開關(guān)時(shí)，起動(dòng)機(jī)能夠有力帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，但發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，且無任何著車征兆。

2）故障分析與診斷 如果出現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，且無任何著車征兆的故障，則故障診斷可分為2種情況：①ECM無法和故障診斷儀進(jìn)行通信（通常冷卻風(fēng)扇常轉(zhuǎn)），故障可能是ECM和VC電源電路故障導(dǎo)致電控系統(tǒng)癱瘓；②ECM能和故障診斷儀進(jìn)行通信，故障可能是發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)或控制系統(tǒng)三者之中的一個(gè)或一個(gè)以上的系統(tǒng)完全喪失了功能。

1.1 ECM無法和故障診斷儀進(jìn)行通信

1）ECM電源電路故障 ECM是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)都受其控制，若ECM電源電路故障將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能點(diǎn)火、不能噴油，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。根據(jù)豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)ECM電路（圖1），當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置時(shí)，IG2繼電器閉合，蓄電池電壓被施加到ECM的IGSW端子上。ECM的MREL端子的輸出信號(hào)使EFI MAIN繼電器閉合，EFI MAIN繼電器向ECM的+B和+B2端子供電。這一系統(tǒng)故障中，ECM本身出現(xiàn)故障的概率較低，主要是其控制線路出現(xiàn)故障，而在排除故障的過程中要本著先簡(jiǎn)后繁的原則。所以首先是檢查相關(guān)熔斷器及繼電器，再查相關(guān)線路及元件。

圖1 豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)ECM電路圖

2）VC電源電路故障 VC是ECM的輸出電源，ECM將端子+B、+B2和BATT上的12 V電壓轉(zhuǎn)換成5 V的VC電源，同時(shí)VC輸出到各傳感器，為各傳感器提供5 V電源，如圖2所示。VC輸出電路涉及到的傳感器主要有：節(jié)氣門位置傳感器、真空壓力傳感器、進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置傳感器、排氣側(cè)凸輪軸位置傳感器、油門踏板位置傳感器等。如果這些傳感器自身或者線路中存在短路，ECM中的微處理器和通過VC電路獲得電源的傳感器由于沒有從VC電路獲得電源而不能激活，系統(tǒng)不能起動(dòng)，而且故障指示燈也不會(huì)點(diǎn)亮。正常狀態(tài)下，點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置時(shí)，故障指示燈會(huì)亮起，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，故障指示燈會(huì)熄滅。通常先考慮ECM外部短路，再考慮ECM內(nèi)部短路。

圖2 VC電源電路

由此可以按照以下步驟進(jìn)行檢測(cè)：對(duì)于傳感器本身短路，可以逐步斷開相關(guān)傳感器插頭，當(dāng)斷開傳感器插頭后，故障燈亮，且風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，故障就是該傳感器，然后按照維修手冊(cè)進(jìn)行傳感器檢查與排除。當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)多個(gè)傳感器同時(shí)短路，這就需要更為復(fù)雜的檢查，同樣重復(fù)以上步驟直到排除故障；對(duì)于傳感器電線短路，可以逐步斷開相關(guān)傳感器插頭，分別測(cè)量這些傳感器的5 V電源線與搭鐵之間的電阻，應(yīng)該為無窮大。如果阻值很小，可以斷定該傳感器5 V電源線已短路，按照電路圖進(jìn)行短路排查。

1.2 ECM能和故障診斷儀進(jìn)行通信

ECM能和故障診斷儀進(jìn)行通信時(shí)，可以先用診斷儀讀取故障碼，按提示進(jìn)行故障診斷。如果還未排除故障，可以多次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)排氣管的氣味，如果有汽油的味道，故障出在點(diǎn)火系的可能性較大。如沒有任何汽油的味道，故障在燃油供給系統(tǒng)或曲軸位置傳感器的可能性較大。

1.2.1 點(diǎn)火系統(tǒng)故障

導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的最常見的原因就是點(diǎn)火系統(tǒng)不能點(diǎn)火，也就是無高壓火花。對(duì)于單缸不點(diǎn)火，通常不會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，往往是多缸不能工作。豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系，主要由曲軸位置傳感器的信號(hào)傳給ECM來控制點(diǎn)火正時(shí)，但曲軸位置傳感器出現(xiàn)故障一般較少且不方便檢測(cè)，最好從點(diǎn)火系統(tǒng)的其他問題著手。此發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈有4條電線，分別是：1號(hào)供電線（+B）、2號(hào)點(diǎn)火信號(hào)線（IGT）、3號(hào)點(diǎn)火成功確認(rèn)線（IGF）和4號(hào)搭鐵線（GND），任何一條線有故障都可以導(dǎo)致該氣缸無法工作。

由此可以按照以下步驟進(jìn)行：首先拔掉點(diǎn)火線圈連接器插頭（圖3），檢測(cè)連接器中1（+B）和4（GND）之間電壓應(yīng)為11～14 V，如果沒有達(dá)到規(guī)定值，應(yīng)檢查蓄電池正極到點(diǎn)火線圈連接器1之間的線路和蓄電池負(fù)極到點(diǎn)火線圈4之間的線路。其次，檢查連接器中2（IGF）與蓄電池負(fù)極的電壓應(yīng)為5V，沒有則檢查連接器2到ECM的線路。最后，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，檢查連接器中3（IGT）與蓄電池負(fù)極的電壓應(yīng)在0～5 V之間跳動(dòng)，沒有電壓或者電壓沒跳動(dòng)，可以先考慮連接器3（IGT）到ECM的線路故障，再考慮曲軸位置傳感器。當(dāng)然也可以直接拔出火花塞接入高壓線，觀察是否有強(qiáng)烈的高壓火花來判斷該缸點(diǎn)火是否正常，對(duì)于IGT和IGF 2條信號(hào)線也可以用示波器測(cè)波形（圖4）來進(jìn)行檢測(cè)，哪種方法更為便捷，以實(shí)際工具來選擇。以上線路都正常的情況下應(yīng)考慮火花塞和點(diǎn)火線圈故障，用更換法來具體確定。

圖3 連接器

圖4 示波器測(cè)IGT和IGF信號(hào)線波形

1.2.2 燃油供給系統(tǒng)故障

豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)采用的是無回油系統(tǒng)，ECM根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率來計(jì)算燃油泵轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)化成占空比信號(hào)，并發(fā)送至燃油泵ECU。燃油泵ECU根據(jù)ECM的信號(hào)來調(diào)節(jié)燃油泵工作速度。

油泵及油路檢查。在確保油箱燃油充足的情況下，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在油箱處仔細(xì)聽，是否能聽到油泵工作的聲音。如果沒有聽到，可以在FP-和FP兩個(gè)端子之間施加蓄電池電壓。如果聽不到油泵工作聲音，則需要檢修油泵總成；如能聽到油泵工作的聲音，則說明可能在油泵控制電路有故障。按照電路圖進(jìn)行線路檢查，首先是檢查相關(guān)熔斷絲及繼電器，再查相關(guān)線路及元件；如果發(fā)動(dòng)機(jī)還是不能起動(dòng)，可以進(jìn)行燃油壓力檢測(cè)。燃油壓力應(yīng)在300 kPa以上，燃油壓力沒有達(dá)到規(guī)定值就應(yīng)該檢查燃油管路是否堵塞、燃油濾清器是否堵塞及燃油壓力調(diào)節(jié)器是否失效等。

噴油器檢查。在油泵工作和點(diǎn)火系正常的情況下，則需要對(duì)噴油器進(jìn)行檢查。拔掉噴油器插頭，測(cè)量4個(gè)噴油器的1號(hào)端子與搭鐵之間電壓，應(yīng)在11～14 V。如果電壓沒有達(dá)到規(guī)定值則按照電路圖進(jìn)行線路檢查；如果電壓符合規(guī)定值，插回噴油器插頭，可以用一個(gè)大電阻串聯(lián)一個(gè)發(fā)光二極管，跨接在噴油器的2條線上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)看到閃亮，則說明噴油器控制電路正常，噴油器有故障。如果不亮或者一直亮，則需要對(duì)噴油器和ECM之間的接線進(jìn)行檢查。

1.2.3 曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器是電控燃油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的重要傳感器，可以幫助ECM判斷曲軸的位置和轉(zhuǎn)速，為噴油和點(diǎn)火正時(shí)提供控制信號(hào)。該傳感器出現(xiàn)故障，不會(huì)產(chǎn)生故障碼，且ECM將無法判斷發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸所處的位置，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，豐田1EZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置傳感器采用的是拾波線圈型。檢測(cè)曲軸位置傳感器時(shí)，先檢測(cè)冷態(tài)（1.63～2.74 kΩ）和熱態(tài)（2.06～3.23 kΩ）2種狀態(tài)下曲軸位置傳感器線圈電阻值。再檢查NE和NE-之間的波形（圖5），波長(zhǎng)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而變短。用電阻和波形來判斷曲軸位置傳感器是否出現(xiàn)了故障，同時(shí)傳感器的安裝和外觀清潔度也很重要，間隙過大和一些臟的鐵屑粘在傳感器外部，也會(huì)使其產(chǎn)生故障。

圖5 NE和NE-之間的波形檢查

除以上故障之外，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)且無任何著車征兆的原因還有進(jìn)氣供給系統(tǒng)及氣缸壓縮壓力等，主要涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分，本文不做闡述，按照維修手冊(cè)檢修即可。

2 有著車征兆，但無法起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

1）故障現(xiàn)象 接通起動(dòng)開關(guān)時(shí)，起動(dòng)機(jī)能夠有力帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，有著車征兆，但發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。

2）故障分析與診斷 有著車征兆，但發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。說明點(diǎn)火系和燃油供給系沒有完全失去功能，而是工作失常。這種不能起動(dòng)故障的原因基本都是點(diǎn)火正時(shí)不正確和混合氣太稀或太濃等。一般先檢查點(diǎn)火系統(tǒng)，然后再檢查燃油系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等。

3）可以按以下步驟進(jìn)行檢查 ①可以先用故障診斷儀進(jìn)行故障診斷，有故障代碼，則按故障代碼找相應(yīng)的故障原因，但需要注意的是所讀取的故障代碼不一定與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)，有些可能是歷史故障碼。②點(diǎn)火系和燃油供給系故障可以按照之前對(duì)“無法起動(dòng)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)且無任何著車征兆”里提到檢測(cè)方法進(jìn)行。③進(jìn)氣系統(tǒng)故障。先檢查空氣濾芯是否堵塞，如拆掉濾芯就能起動(dòng)則應(yīng)更換濾芯。再檢查進(jìn)氣管及其接口處是否漏氣，因?yàn)槁鈺?huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣變稀而無法起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。④排氣再循環(huán)系統(tǒng)和燃油蒸發(fā)回收系統(tǒng)故障。在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，這2個(gè)系統(tǒng)是不會(huì)工作的，如果工作就會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能?？梢詫⑴艢庠傺h(huán)系統(tǒng)和燃油蒸發(fā)回收系統(tǒng)的管道進(jìn)行堵塞，如發(fā)動(dòng)機(jī)能起動(dòng)，則需要檢修該系統(tǒng)。⑤冷卻液溫度傳感器故障。冷卻液溫度傳感器的信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)ECU對(duì)噴油量以及點(diǎn)火正時(shí)修正的重要信號(hào)，會(huì)造成混合氣過濃或過稀，以及點(diǎn)火過早或太遲，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。除了按照電路圖檢查冷卻液溫度傳感器的電路之外，主要就是檢測(cè)其電阻，查維修手冊(cè)可知，該傳感器20 ℃時(shí)電阻為2.32～ 2.59 kΩ，80 ℃時(shí)電阻為0.310 ～ 0.326 kΩ。如不在范圍內(nèi)，則需要更換。

3 結(jié)束語

通過以上所述，造成發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的故障原因有很多，且較復(fù)雜。在實(shí)際維修過程中，首先要結(jié)合實(shí)際對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，按照維修手冊(cè)，但不能拘泥于維修手冊(cè)，快速判斷出故障部位，這對(duì)實(shí)際維修工作具有一定的指導(dǎo)意義。