淺談豐田5A—FE型發(fā)動(dòng)機(jī)NE信號(hào)錯(cuò)亂導(dǎo)致無法起動(dòng)

鄧聰強(qiáng)

摘 要：豐田5A-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛用于威馳、天津一汽威樂等車型。主要介紹了一部威馳肇事車，經(jīng)該廠修整并換了分電器總成后，還是無法排除故障。經(jīng)過多方檢測、判斷，其原因是修整過程曲軸位置傳感器NE+和NE-信號(hào)線錯(cuò)位，造成發(fā)動(dòng)機(jī)有油、有電、缸壓正常卻無法起動(dòng)的現(xiàn)象，最后排除故障，使發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)工作。

關(guān)鍵詞：5A發(fā)動(dòng)機(jī)；點(diǎn)火系統(tǒng)；故障排除；故障檢測

中圖分類號(hào)：U472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.106

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)也越來越先進(jìn)、越來越精確。本文對(duì)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)越性和復(fù)雜性進(jìn)行了闡述，并以豐田威馳車典型的無法起動(dòng)故障為例，從常規(guī)檢查到故障檢測，再到波形檢測，通過比較分析，最終找到了故障所在，希望能給同行一點(diǎn)啟示——只有使用新技術(shù)、新設(shè)備檢查故障和排除故障，才能達(dá)到事半功倍的效果，從而節(jié)約維修時(shí)間和維修費(fèi)用。

1 故障現(xiàn)象

一輛裝用豐田5A-FE型汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的威馳轎車在一次碰撞肇事后，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)受損，經(jīng)修理廠修復(fù)并更換了分電器總成后，在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中發(fā)現(xiàn)起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但該發(fā)動(dòng)機(jī)卻無法起動(dòng)。經(jīng)查，該車有油有電、有缸壓，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有力，就是無法起動(dòng)，給修理檢測帶來了一定的困難。

2 5A-FE型燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)概述

2.1 基本組成

豐田5A-FE電控發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是有分電器式電控點(diǎn)火系統(tǒng)，一般由電源、電子控制單元（ECU）、傳感器、點(diǎn)火控制器、點(diǎn)火線圈火花塞和分電器等組成。

5A-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的分電器是整體式的分電器，里面裝有點(diǎn)火線圈、電子點(diǎn)火控制組件以及曲軸、判缸信號(hào)發(fā)生器等。這種將點(diǎn)火系統(tǒng)許多部件集中于分電器中的控制方式是該類車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2.2 電控點(diǎn)火系統(tǒng)的工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電控單元根據(jù)接收到各傳感器送來的信號(hào)，按照ECU存儲(chǔ)器中的相關(guān)數(shù)據(jù)和有關(guān)程序，確定出該工況下點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的閉合角（導(dǎo)通時(shí)間）和最佳點(diǎn)火提前角，并以此為根據(jù)向點(diǎn)火控制器發(fā)出指令信號(hào)（IGT信號(hào)）。點(diǎn)火控制器將依據(jù)電控單元的指令，控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的接通和切斷。當(dāng)點(diǎn)火線圈初級(jí)電路接通時(shí)，將會(huì)有電流從點(diǎn)火線圈中的初級(jí)電路通過，這時(shí)點(diǎn)火線圈將點(diǎn)火能量以磁場的形式儲(chǔ)存起來；當(dāng)初級(jí)電路中的電流被切斷時(shí)，次級(jí)線圈中將產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢，一般達(dá)到10～30 kV，經(jīng)分電器分配至工作氣缸火花塞，此

時(shí)點(diǎn)火能量經(jīng)火花塞瞬間釋放，產(chǎn)生的高壓電火花點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的可燃混合氣使發(fā)動(dòng)機(jī)完成做功過程，以此不斷循環(huán)。

3 故障原因及故障檢測分析

3.1 故障原因分析

接車后，先確認(rèn)故障，具體步驟為：起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)起動(dòng)機(jī)能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)卻無法正常起動(dòng)，故障明確。然后利用X-431發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷儀檢測讀取故障碼，顯示“系統(tǒng)正常”。無故障碼存儲(chǔ)，只能按常規(guī)法作進(jìn)一步檢查。

經(jīng)分析，對(duì)于電噴發(fā)動(dòng)機(jī)來說，造成起動(dòng)機(jī)能轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的故障可能由以下幾個(gè)原因?qū)е拢孩傩铍姵靥濍姡斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏低而無法起動(dòng)（對(duì)于該故障，可在起動(dòng)過程中用萬用表測量電池電壓）；②有火無油，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)（對(duì)于該故障現(xiàn)象，應(yīng)該重點(diǎn)檢查燃油噴射控制系統(tǒng)）；③有油無火，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)（對(duì)于該故障，主要檢查點(diǎn)火系統(tǒng)）；④有火有油，發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)（對(duì)于該故障現(xiàn)象，應(yīng)該主要檢查配氣正時(shí)、點(diǎn)火正時(shí)、氣缸壓力及進(jìn)排氣是否通暢）；⑤無油無火，發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)（對(duì)于該故障現(xiàn)象，應(yīng)該主要檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的供電和搭鐵是否良好、曲軸位置傳感器信號(hào)是否丟失等）。

3.2 故障檢測分析

根據(jù)故障分析的原因，對(duì)該故障現(xiàn)象逐一進(jìn)行排除。具體步驟為：①用萬用表測量電壓，工作狀況良好，不存在虧電問題。②檢查點(diǎn)火電路，查看有無高壓火，結(jié)果火花強(qiáng)烈，再拔下其他分缸高壓線試火，火花也強(qiáng)，說明點(diǎn)火系統(tǒng)正常。③檢查油路部分。將油壓表接至管路中油壓調(diào)節(jié)器與汽油濾清器之間，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)觀察油壓表壓力情況，壓力值約為315 kPa（正常值在304～343 kPa之間）。此數(shù)據(jù)表明油箱內(nèi)有油并能滿足系統(tǒng)正常工作要求。④檢查噴油情況。拔下1缸噴油嘴插頭，連接高阻試燈，接著起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)觀察試燈情況，發(fā)現(xiàn)燈能隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不斷閃爍，說明噴油嘴有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。⑤檢查氣缸壓力。拔掉油泵繼電器，拆掉所有火花塞，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用氣缸壓力表測量冷車狀態(tài)下的各個(gè)氣缸壓力值，分析各個(gè)數(shù)值，4個(gè)氣缸的壓力分別在0.98～1.05 MPa左右，滿足工作要求；留意拆卸的火花塞，發(fā)現(xiàn)火花塞沒有積炭但發(fā)現(xiàn)火花塞全都濕了，說明噴油嘴可以工作；有汽油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)，懷疑是不是混合氣過濃。⑥拆卸水溫傳感器測量，主要包括信號(hào)電壓的檢測和水溫傳感器的電阻檢測。當(dāng)冷卻水溫度為20 ℃時(shí)，ECU的連接端子THW和E2之間會(huì)產(chǎn)生0.5～3.4 V的電壓；當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生0.2～1.0 V的電壓。當(dāng)冷卻水溫度為20 ℃時(shí)，水溫傳感器的電阻值應(yīng)在2.376～2.624 kΩ之間；在80 ℃時(shí)，水溫傳感器的電阻值應(yīng)在0.316～0.329 kΩ之間。經(jīng)過以上的檢測未發(fā)現(xiàn)異常，測量電腦線束STA端子，起動(dòng)時(shí)起動(dòng)信號(hào)正常。⑦檢查火花塞、噴油器是否工作良好。用噴油器清洗機(jī)清洗噴油嘴并通電檢查密封情況、噴射情況、噴油器霧化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)都良好。⑧檢查進(jìn)氣管路有無真空泄漏，并清除濾清器臟物。⑨檢查點(diǎn)火正時(shí)情況，拆卸正時(shí)皮帶室蓋，檢查正時(shí)皮帶有無跳齒等異常現(xiàn)象，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)皮帶異常，再次轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，核對(duì)正時(shí)記號(hào)為正常，點(diǎn)火正時(shí)沒有錯(cuò)誤。⑩更換火花塞后再次起動(dòng)，但是發(fā)動(dòng)機(jī)還是無法起動(dòng)。

電噴發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)的油路故障多是混合氣過濃或過稀造成的，而電路故障多是點(diǎn)火過早或過晚造成的，所以只能從油路和電路方面檢查。

通過前面測壓及測試，油路方面不可能存在問題，那么，問題只能出在電路方面。檢查及判斷點(diǎn)火系統(tǒng)故障的步驟為：①根據(jù)有無高壓跳火現(xiàn)象來判定，這一點(diǎn)已經(jīng)在上述試跳火時(shí)證明沒問題；②如果有高壓火花跳出，表明信號(hào)發(fā)生器、點(diǎn)火控制裝置以及點(diǎn)火的電路良好，要檢查火花塞和點(diǎn)火正時(shí)。

在檢查及判斷點(diǎn)火系故障的第二步中，發(fā)現(xiàn)有高壓火花跳出，雖然證明高低壓電路正常工作，但還可能存在火花塞和點(diǎn)火正時(shí)問題。由于該車裝有分電器，可以調(diào)整點(diǎn)火提前角，于是松開分電器的2個(gè)固定螺栓，一邊起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，一邊再正轉(zhuǎn)分電器，此時(shí)有著車跡象但發(fā)動(dòng)機(jī)仍無法起動(dòng)。隨后，裝上正時(shí)槍來檢查點(diǎn)火正時(shí)。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)，該正時(shí)記號(hào)與第1缸的實(shí)際點(diǎn)火正時(shí)相差較多（點(diǎn)火過晚），筆者這時(shí)才發(fā)現(xiàn)，這就是造成該發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的真正原因。

檢查分電器，安裝無異常，將分電器順時(shí)針轉(zhuǎn)到最低位，再用正時(shí)槍檢查點(diǎn)火正時(shí)，還是點(diǎn)火過晚。正時(shí)皮帶安裝位置和分電器位置都正確，是什么原因造成點(diǎn)火過晚呢？至此，既檢測不到故障碼，又查不出機(jī)械方面有故障，筆者當(dāng)時(shí)的想法是只能調(diào)輛同型號(hào)的車來了，用換件法排除故障。另外，用新設(shè)備示波器來檢測曲軸位置傳感器信號(hào)，查看NE信號(hào)與點(diǎn)火信號(hào)IGT的波形是否同步等。聯(lián)系車輛，取出MT3500型試波器。該試波器為四通道多功能產(chǎn)品，利用示波器的通用雙通道，1條信號(hào)提取線中心線接NE+，搭鐵接NE-，由通道1進(jìn)入；另1條信號(hào)提取線中心線接IGT，搭鐵接發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體，由通道2進(jìn)入，檢測的NE和IGT波形打印出該車波形圖，然后在另一輛同品牌且正常運(yùn)行的車上將示波器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)上進(jìn)行同樣的檢測，檢測的NE和IGT波形打印出該車波形圖。

通過對(duì)兩組波形圖比較，發(fā)現(xiàn)故障車的NE信號(hào)波形180°反相。到此，才找到不能起動(dòng)的真正原因，即由于NE信號(hào)波形是磁電式曲軸位置傳感器產(chǎn)生的是交流波形，傳統(tǒng)方法無法判斷其相位正反，但NE信號(hào)還是分為NE+和NE-，NE+作為采集信號(hào)輸入，NE-與ECU內(nèi)部搭鐵線相連。為此，只有NE+與NE-的信號(hào)線接反了，才有可能造成交流波形180°反相。查分電器接線及插座，未發(fā)現(xiàn)異常。考慮該車是事故車，事故后又修整并換了分電器總成，只能是修復(fù)過程出的錯(cuò)。

4 故障排除

由于有故障的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置信號(hào)的交流波形反相，造成整個(gè)點(diǎn)火信號(hào)比正常點(diǎn)火信號(hào)晚了，使發(fā)動(dòng)機(jī)無法在壓縮上止點(diǎn)時(shí)準(zhǔn)確點(diǎn)火，雖然可以通過分電器調(diào)整點(diǎn)火提前角，但其調(diào)整范圍有限，已無法達(dá)到正常工作的要求。

按照上述思路檢查分析、判斷，不管是新?lián)Q件，還是原車哪方出了錯(cuò)，只要將NE+和NE-兩線調(diào)換即可，查出兩線將其取出調(diào)換后插入連接器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，正常著車，故障排除。

5 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和微電腦技術(shù)在現(xiàn)代汽車上的普遍應(yīng)用，其點(diǎn)火控制將越來越復(fù)雜，檢測技術(shù)要求也越來越高，新設(shè)備、新技術(shù)的應(yīng)用也顯得越來越必要，再用傳統(tǒng)檢測技術(shù)和方法己不能滿足排除故障的需求，當(dāng)遇到本文中的故障時(shí)，就需用新技術(shù)、新設(shè)備（示波器）分析處理檢測波形，才能達(dá)到事半功備的目的，有效節(jié)省維修時(shí)間，提高維修效率。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：王霞〕