豐田皇冠(2JZ-GE)轎車(chē)行駛中加速不良故障排除

摘 要: 針對(duì)2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)特有的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分析，本文作者結(jié)合自身對(duì)該車(chē)型多次的維修實(shí)踐，談?wù)勥M(jìn)排氣兩系統(tǒng)相輔相成的作用，提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣率，增加發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)動(dòng)力性的一些體會(huì)。a

關(guān)鍵詞: 豐田皇冠2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī) 進(jìn)、排氣系統(tǒng) 諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng) 巖棉共振消聲 預(yù)防措施

一、進(jìn)、排氣系統(tǒng)問(wèn)題的提出

一輛豐田皇冠2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)論是低溫還是熱車(chē)狀態(tài)，車(chē)輛怠速不穩(wěn)，行使過(guò)程中加速無(wú)力。在此之前，經(jīng)過(guò)兩間修理單位檢修后，仍未解決。據(jù)車(chē)主說(shuō)，已經(jīng)更換新的燃油濾清器、機(jī)油濾清器和汽油泵，保養(yǎng)了燃油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)。

打開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋，找到在進(jìn)氣歧管附近的一個(gè)標(biāo)有“Diagnosis”的小盒，打開(kāi)此診斷盒的塑料蓋，用一根導(dǎo)線將其對(duì)應(yīng)的插孔短路，然后將點(diǎn)火開(kāi)關(guān)旋到“ON”位置，但不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，保持節(jié)氣門(mén)全關(guān)閉的狀態(tài)，此時(shí)儀表板上“CHECKENGINE”檢查燈發(fā)出連續(xù)均勻短閃爍，表明發(fā)動(dòng)機(jī)電噴控制系統(tǒng)電路工作正常。

通過(guò)對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的了解和造成故障出現(xiàn)的原因分析，一般可按下述檢查程序來(lái)進(jìn)行檢查和排除。

1.發(fā)動(dòng)機(jī)外部附件的檢查。

(1)檢查空氣濾清器和進(jìn)氣管道，拆下空氣濾清器外殼，取出空氣濾清器，觀察到它更換新件不久，較干凈。

(2)檢查進(jìn)氣歧管上真空軟管和進(jìn)氣膠管。各管安裝位置正確，沒(méi)有老化、破裂和漏氣。

2.檢查點(diǎn)火提前角。

用正時(shí)燈將第一缸高壓線夾住，對(duì)曲軸皮帶輪點(diǎn)火提前角的測(cè)定為9—10°之間(怠速750轉(zhuǎn)/分)，點(diǎn)火提前角確很合理(標(biāo)準(zhǔn)為10°BTDC)。

3.檢查氣門(mén)間隙。

用塞尺對(duì)進(jìn)、排氣門(mén)間隙的檢查，進(jìn)氣門(mén)的間隙在0.15—0.25mm之間，排氣門(mén)間隙在0.25—0.35mm之間，兩者均在標(biāo)準(zhǔn)間隙里面。

4.檢查點(diǎn)火線路系統(tǒng)。

每條高壓線內(nèi)阻均小于25KΩ。分火線、分火蓋、分火器沒(méi)有爆裂，接頭座沒(méi)有氧化和擊穿等現(xiàn)象。

5.檢查噴油嘴工作情況。

讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，分別拔下噴油嘴插頭，每次發(fā)動(dòng)機(jī)降速差較均勻，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)抖程度相同，說(shuō)明噴油嘴噴油質(zhì)量良好。

6.檢查燃油壓力。

用汽油表并聯(lián)接到噴油嘴分配管進(jìn)油管接頭上。令發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查燃油壓力。

上述實(shí)測(cè)燃油泵工作正常。

7.檢查燃油泵電路。

取下燃油泵ECU連接器，用電阻表檢查連接器的E與車(chē)身接地應(yīng)導(dǎo)通，裝上燃油泵ECU連接器，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)檢查各端子電壓是否符合下表標(biāo)準(zhǔn)。

注:*—可升至6000r/min.

上述實(shí)測(cè)表明燃油泵控制電路正常，燃油泵工作良好。

8.對(duì)節(jié)氣門(mén)位置傳感器、進(jìn)氣真空傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等。

通過(guò)使用電眼睛X—431對(duì)上面?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)流檢測(cè)，都較正常。

當(dāng)車(chē)輛檔桿位于P位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，突然急踩油門(mén)踏板，讓發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到6000轉(zhuǎn)/分，然后急收油門(mén)踏板，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在急加、減速過(guò)程中，進(jìn)氣歧管諧波進(jìn)氣增壓控制閥沒(méi)有工作。正常時(shí)，該閥在4000轉(zhuǎn)/分左右時(shí)，要開(kāi)始打開(kāi)，然后急減速到低速時(shí)，要返回關(guān)閉，表明發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣諧波增壓控制系統(tǒng)沒(méi)有工作。

路面行使時(shí)，當(dāng)車(chē)輛加速到65—85km/h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力，同時(shí)排氣管前消聲器伴隨著較大“羅羅”敲打聲音，在發(fā)動(dòng)機(jī)低速或者高速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，該聲音較小，由此判斷前消聲器(巖棉)損壞了。由諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)不能正常工作和前消聲器的損壞，影響發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率降低，特別是中高速發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的降低，是導(dǎo)致加速無(wú)力的主要原因。

二、諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)分析

1.波長(zhǎng)可變的諧波進(jìn)氣增壓控制系統(tǒng)(ACIS)。

豐田皇冠2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)采用ACIS系統(tǒng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管長(zhǎng)度雖不能變化，但由于在進(jìn)氣管中部加設(shè)一個(gè)大容量的空氣室和電控真空閥，實(shí)現(xiàn)了壓力波傳播路線長(zhǎng)度的改變，從而兼顧了中、低速和高速的進(jìn)氣增壓效果。

2.ACIS系統(tǒng)檢查和排除。

按上圖程序檢查可知:

(1)諧波增壓控制沒(méi)有完全關(guān)閉，仍留有較小的開(kāi)度。閥軸被汕泥卡死轉(zhuǎn)不動(dòng)。

(2)真空電磁閥損壞(內(nèi)阻無(wú)限大)正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻:38—44.5Ω。

上述兩個(gè)故障，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)低中速時(shí)，控制閥關(guān)閉不嚴(yán)，形成不了長(zhǎng)波的諧波增壓;高速時(shí)，空氣沒(méi)有完全打開(kāi)，形成不了短波的諧波增壓。低、中高速都不能正常發(fā)揮諧波增壓進(jìn)氣的功能，不能提高進(jìn)氣效率，直接影響混合氣燃燒效果，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定，加速無(wú)力。

更換新的真空電磁閥，清洗修理進(jìn)氣增壓控制閥。讓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液達(dá)到正常工作溫度，經(jīng)檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)中、高速加速性能良好。進(jìn)氣沒(méi)有回火，但排氣管前消聲器仍存在有“羅羅”的明顯敲擊噪音。

三、巖棉共振消聲分析

發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力為0.3—0.5MPa，溫度500—700℃，這表明排氣有一定能量，同時(shí)由于排氣之間歇性，在排氣管內(nèi)引起排氣壓力的脈動(dòng)。若將發(fā)動(dòng)機(jī)所排氣體直接排放到大氣中將產(chǎn)生強(qiáng)烈的、頻譜比較復(fù)雜的噪聲，其頻率從幾十赫茲到一萬(wàn)赫茲以上。

排氣消聲器的功用是消減排氣噪聲，通過(guò)逐漸降低排氣壓力和衰弱減排氣壓力的脈動(dòng)，使排氣能量耗散殆盡。

2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)由前中后三個(gè)排氣消聲器組成。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的不完全燃燒，特別在中速急加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩的輸出排氣歧管里排氣溫度高達(dá)700—800℃，同時(shí)排氣中噪音只是中、高頻聲音。另外，吸聲材料巖棉損壞，前消聲器不能衰減排氣壓力脈動(dòng)，降低排氣壓力，造成排氣管背壓升高，發(fā)動(dòng)機(jī)急加速時(shí)進(jìn)氣充氣效率降低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩降低，加速不良，排氣噪音大。

通過(guò)更換排氣管中段(前中消聲器總成)之后，車(chē)輛在路面行駛過(guò)程中，特別在急加速時(shí)，排氣系統(tǒng)沒(méi)有原來(lái)噪聲發(fā)生。

在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管上接真空表，入檔桿位于P位，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)全部附件，發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)，測(cè)得進(jìn)氣歧管真空度為60KPa，當(dāng)節(jié)氣門(mén)急加速時(shí)，更換前真空表指示在4.2—82.3KPa內(nèi)擺動(dòng)，更換后真空表指示在6.3—82.6KPa內(nèi)擺動(dòng)。從真空表顯示出，更換排氣管中段后，排氣背壓降低(4.2KPa降到6.3KPa)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率提高一些，加速性得到一定改善。

四、采取的預(yù)防措施

1.提高進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣效率。

(1)定期保養(yǎng)空氣濾清器，檢查進(jìn)氣軟管和空氣緩沖器等是否破裂和漏氣。

(2)定期清洗諧波增壓控制閥。保持該閥關(guān)閉靈活不阻滯。

(3)定期調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門(mén)間隙，保持發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)配氣相位角度。

(4)定期檢查排氣系統(tǒng)是否變形、損壞、漏氣。排氣吊膠是否完好。

2.保持發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣最佳燃燒狀態(tài)。

(1)定期調(diào)整點(diǎn)火定時(shí)。

(2)定期檢查或更換冷卻液(2年或者4萬(wàn)千米更換一次)，注意附水箱液面高度;定期清潔冷氣散熱器、水箱散熱網(wǎng)的表面臟物和調(diào)整水箱風(fēng)扇皮帶的張緊力。

(3)定期保養(yǎng)點(diǎn)火系統(tǒng)。

(4)使用93號(hào)或者以上的無(wú)鉛汽油。

(5)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在750—2500轉(zhuǎn)之間加速過(guò)程中，燃油泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)供油。達(dá)到2500轉(zhuǎn)以上時(shí)，燃油泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)供油。增加發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)的供油量，提高加速動(dòng)力性。定期檢測(cè)其線路，保證正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。定期更換燃油濾清器(2萬(wàn)千米)和清洗燃油泵過(guò)濾網(wǎng)。

3.避免前消聲器損壞，防止巖棉過(guò)早失效，延長(zhǎng)使用壽命。

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，不完全燃燒的燃油和從進(jìn)氣門(mén)導(dǎo)管滲入燃燒室的機(jī)油，在氧氣和高溫的作用下，產(chǎn)生積碳。由于排氣門(mén)油封的老化，滲漏機(jī)油進(jìn)入排氣支管，在高溫氣體作用下，形成焦油和有腐蝕性氣體，造成巖棉失效。為避免這些形成，應(yīng)采取以下的預(yù)防措施。

(1)使用等級(jí)較高的潤(rùn)滑油SE或者以上等級(jí)。相對(duì)縮短更換機(jī)油，機(jī)油本質(zhì)區(qū)別濾清器的周期8000千米或者5個(gè)月(原廠規(guī)定1萬(wàn)千米或者6個(gè)月)。因?yàn)閺V東省全年的平均氣溫偏高。

(2)定期清洗氣門(mén)室上PVC閥和廢氣管道。防止曲軸箱廢氣壓力過(guò)大。發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)活塞環(huán)和氣門(mén)軸封竄漏氣機(jī)油量過(guò)大。

五、效果分析

由于對(duì)諧波增壓進(jìn)氣系統(tǒng)和巖棉消聲結(jié)構(gòu)和性能有充分的認(rèn)識(shí)，并采取上述的預(yù)防措施，有效地保證增壓控制閥的正常工作和前消聲器的使用壽命。該車(chē)從這次維修后，使用五年之后(25萬(wàn)千米左右)前消聲器才會(huì)損壞。在此期間，該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一直保持良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。原來(lái)前消聲器一年半更換一次(8萬(wàn)千米左右)，由于排氣管中段(前、中消聲器)價(jià)格不菲(1500元/條)和發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒造成供油點(diǎn)火系統(tǒng)的維修保養(yǎng)。其維修材料工時(shí)費(fèi)大大地增加。但現(xiàn)在，該車(chē)大大地降低了維修成本。

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