王文娟

（江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225000）

1 2ZR-FE 發(fā)動機(jī)介紹

1.1 2ZR-FE 發(fā)動機(jī)特點(diǎn)

豐田卡羅拉轎車一直是日本豐田經(jīng)典車型，整車性價(jià)比以及發(fā)動機(jī)動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放等性能非常優(yōu)越。主力的2ZR-FE 1.8L 發(fā)動機(jī)與改款前的卡羅拉相比，最大功率由100kW/6000r/min 變?yōu)?03kW/6400r/min，最大扭矩由175N·m/4400r/min 變?yōu)?73N·m/4000r/min，性能參數(shù)的細(xì)微調(diào)整都是因?yàn)榻?jīng)典配置應(yīng)運(yùn)而生。

1.1.1 先進(jìn)的雙VVT- i 技術(shù)

一汽豐田的高級轎車皇冠和中級轎車銳志的發(fā)動機(jī)采用的都是這一技術(shù)。雙VVT-i 技術(shù)使發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)了從混合氣的吸入、燃燒到排氣的高效率，大大提升了發(fā)動機(jī)的工作效率。同時，發(fā)動機(jī)在2000～4400r/min 內(nèi)都保持最大扭矩的90%，帶來長久的強(qiáng)勁動力。雙VVT-i 技術(shù)使發(fā)動機(jī)對燃油的利用率達(dá)到了非常高的水平，車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性也大幅提高。

1.1.2 高科技航空技術(shù)的電子節(jié)氣門智能控制系統(tǒng)

一般的節(jié)氣門裝置，節(jié)氣門的開啟角度主要根據(jù)噴油量不斷變化而改變?？_拉采用高科技航空技術(shù)的電子節(jié)氣門智能控制系統(tǒng)，節(jié)氣門的開啟角度控制，除了根據(jù)噴油量大小外，也會應(yīng)各種不同的行車狀況需求，運(yùn)用發(fā)動機(jī)電腦計(jì)算最佳節(jié)氣門開啟角度，再通過節(jié)氣門控制電機(jī)，以調(diào)節(jié)控制節(jié)氣門開啟，精確控制發(fā)動機(jī)動力輸出。不但使發(fā)動機(jī)具有強(qiáng)悍的動力，還大大增強(qiáng)了燃油經(jīng)濟(jì)性。

1.1.3 先進(jìn)材質(zhì)的使用

卡羅拉的發(fā)動機(jī)采用鋁合金材質(zhì)，優(yōu)越于其他品牌車型的材質(zhì)，大大減輕了車身質(zhì)量，更有利于節(jié)油。

1.2 發(fā)動機(jī)電子控制部分組成

傳感器主要有轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器（進(jìn)、排氣側(cè)各1只）、冷卻液溫度傳感器、氧傳感器（2只）、爆震傳感器、節(jié)氣門體執(zhí)行器（內(nèi)含節(jié)氣門位置傳感器）、油門踏板位置傳感器、質(zhì)量空氣流量傳感器等。

ECM 即發(fā)動機(jī)電子控制單元，是發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的核心。執(zhí)行器有噴油器（1、2、3、4缸）、點(diǎn)火線圈（1、2、3、4缸）、節(jié)氣門體執(zhí)行器、VSV 清污電磁閥（簡稱碳罐電磁閥）、凸輪軸正時機(jī)油控制電磁閥（進(jìn)氣側(cè)、排氣側(cè)）、燃油泵繼電器、主繼電器、IG2繼電器（點(diǎn)火繼電器）、電動燃油泵等。

2 2ZR-FE 發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)

2.1 點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

豐田卡羅拉1ZR 電控發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)主要由點(diǎn)火線圈、火花塞、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機(jī)電子控制單元ECM、點(diǎn)火系統(tǒng)相關(guān)控制電路、IG2熔斷絲、IG2No.2熔斷絲、IG2繼電器、靜噪濾波器、點(diǎn)火開關(guān)等組成。每只氣缸均采用獨(dú)立點(diǎn)火方式，即每只氣缸均采用一只點(diǎn)火線圈，其點(diǎn)火線圈上自帶點(diǎn)火高壓線。

2.2 點(diǎn)火系統(tǒng)控制原理

電源是低電壓的蓄電池，點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的是高電壓點(diǎn)燃油氣混合氣, 因此點(diǎn)火系統(tǒng)電路分低壓初級回路和高壓次極回路。初級電路被切斷，初級電路電流迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失，而且匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)的次極繞組中感應(yīng)出高電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產(chǎn)生火花。初級繞組中電流下降的速度愈大，鐵芯中磁通的變化就愈大，次極繞組中的感應(yīng)電壓也就愈高。

火花塞是否能夠正常工作與點(diǎn)火線圈本體的好壞、點(diǎn)火線圈供電線路、發(fā)動機(jī)ECM 密切相關(guān)，同時也與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機(jī)防盜控制系統(tǒng)有關(guān)。

3 點(diǎn)火系統(tǒng)故障檢修

3.1 故障表現(xiàn)

在行駛過程中，發(fā)動機(jī)故障燈點(diǎn)亮，加速時排氣管有突突異響聲，并有黑色異物排出。

3.2 故障檢修

3.2.1 驗(yàn)證和讀取故障碼

對該車的故障進(jìn)行驗(yàn)證，故障與所述相同，接下來用診斷儀進(jìn)行了系統(tǒng)故障讀取，結(jié)果有進(jìn)氣溫度傳感器輸入信號過高和4個點(diǎn)火線圈故障。接著清碼，讀取數(shù)據(jù)流，進(jìn)氣溫度顯示-40℃，如圖1所示。結(jié)合故障表現(xiàn)該車尾氣中有黑色異物排出，應(yīng)是燃燒不充分導(dǎo)致。

3.2.2 拆檢分析

拆檢點(diǎn)火線圈和火花塞，4個點(diǎn)火線圈竟然長短不一，火花塞都有嚴(yán)重的燒蝕且間隙都偏大。根據(jù)電腦內(nèi)的故障指示對進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣溫度傳感器出現(xiàn)了破損。為進(jìn)一步確定又進(jìn)行了電壓檢測，結(jié)果是進(jìn)氣溫度不隨溫度變化而變化。

3.2.3 確定故障原因

主要包括兩部分，其一為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器破損，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)傳感器數(shù)據(jù)不正常，進(jìn)氣溫度偏低，發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)會給燃油控制系統(tǒng)發(fā)出指令，供給較濃混合氣，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)不能充分燃燒，排氣管有黑色異物排出。其二為發(fā)動機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)高壓部分的元器件點(diǎn)火線圈和火花塞損壞，導(dǎo)致點(diǎn)火電壓和點(diǎn)火能量不正常，異常燃燒，引起放炮異響和排氣管黑色異物。

3.2.4 維修和檢查

更換點(diǎn)火線圈和火花塞及空氣流量計(jì)后，故障得以排除。

4 空氣供給系統(tǒng)故障檢修

4.1 故障表現(xiàn)

行駛里程約3.7萬km 的2015年豐田卡羅拉1.8L 自動擋轎車，無明顯故障，但油耗偏高，加速性能稍微下降。

4.2 故障檢修

4.2.1 驗(yàn)證和讀取故障碼

試車油耗確實(shí)偏高，暖機(jī)后儀表盤上顯示實(shí)際油耗高達(dá)百公里11～12L，該車綜合油耗為百公里8～9L。利用診斷儀讀碼，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正常，無任何故障碼。接著讀取分析數(shù)據(jù)流，第1個異常的數(shù)據(jù)是進(jìn)氣空氣流量數(shù)據(jù)為1.4g/s 左右，在1.37～1.42g/s 波動。正常發(fā)動機(jī)暖機(jī)后該數(shù)據(jù)應(yīng)為1.7～1.8g/s，現(xiàn)該數(shù)據(jù)明顯偏小。第2個異常的數(shù)據(jù)為燃油修正系數(shù)，長期油修正系數(shù)顯示為10.937%，短期油修正系數(shù)顯示為13.281%，這2組數(shù)據(jù)在正常狀態(tài)下應(yīng)在-5%～5%波動，在系統(tǒng)狀態(tài)非常良好的情況之下也會出現(xiàn)為0%。經(jīng)過數(shù)據(jù)流綜合分析，第1組異常數(shù)據(jù)是進(jìn)氣空氣流量偏小，第2組數(shù)據(jù)是燃油修正系數(shù)偏大。

4.2.2 分析和拆檢

燃油修正是為了滿足環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性要求而采取的調(diào)整混合氣濃度的控制措施。燃油修正是通過發(fā)動機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)來調(diào)整混合氣的濃度，即通過氧傳感器和其它輸入的信號控制燃油噴射脈寬。燃油修正系數(shù)用百分比來表示，正常情況下，該值在正負(fù)5%以內(nèi)。正值的燃油修正系數(shù)表示動力控制系統(tǒng)試圖加濃混合氣；負(fù)值的燃油修正系數(shù)表示動力控制系統(tǒng)要降低混合氣濃度。動力控制系統(tǒng)通過調(diào)整長、短效燃油修正系數(shù)，將空燃比保持在14.7∶1左右。

該發(fā)動機(jī)空氣流量偏小，燃油修正系數(shù)顯示為系統(tǒng)正在加濃混合氣，說明該車實(shí)際混合氣較稀。無故障碼，排除傳感器和相關(guān)電子控制系統(tǒng)的故障原因，根據(jù)空氣流量偏小，檢查進(jìn)氣系統(tǒng)外觀管路，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣系統(tǒng)管路上，與氣缸蓋罩相連的強(qiáng)制通風(fēng)軟管接頭損壞，該處的損壞可以造成進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣。

4.2.3 確定故障原因，維修和檢查

故障原因就是發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管與氣缸蓋罩之間的強(qiáng)制通風(fēng)橡膠管接頭老化，進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣，導(dǎo)致空氣流量偏小，燃燒混合氣過稀，因此整車故障表現(xiàn)為無明顯故障，但是油耗高、加速性能不良。更換強(qiáng)制通風(fēng)軟管接頭，重新讀取發(fā)動機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)流，空氣流量恢復(fù)到正常值，進(jìn)一步試車發(fā)現(xiàn)油耗偏高、加速性能不良的現(xiàn)象也消失。

5 結(jié) 語

基于對2ZR-FE 發(fā)動機(jī)的特點(diǎn)、參數(shù)、構(gòu)造和兩個故障檢修實(shí)例的闡述，可以體會到現(xiàn)實(shí)中發(fā)動機(jī)故障診斷與分析的難處與繁瑣程度。不僅要求有豐富的理論知識，還要有相關(guān)的實(shí)際動手操作的能力，這一點(diǎn)也正是限制了發(fā)動機(jī)診斷技術(shù)的應(yīng)用。大多數(shù)實(shí)際修車的師傅理論懂得少，知識更新慢。而懂得理論的又缺乏實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。發(fā)動機(jī)的故障原因可能是多方面的，解決問題更需要掌握相關(guān)的基本知識，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)、積累，才能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)常見故障做出及時、正確的診斷，保證發(fā)動機(jī)良好的技術(shù)狀況。