豐田2NZ-FE發動機教學臺架無法起動故障原因分析

覃雨亮，韋耀華，劉治偉

材料工程

豐田2NZ-FE發動機教學臺架無法起動故障原因分析

覃雨亮，韋耀華，劉治偉

（廣西機電技師學院，廣西柳州545005）

豐田2NZ-FE發動機是職業院校汽車運用與維修專業常用的教學實驗臺架車型之一。通過對發動機各控制電路的分析，在沒有解碼儀和示波器的情況下，如何利用萬用表、試燈及相關維修資料，快速診斷“起動機運轉正常，但發動機無法起動的故障”并最終把故障排除。

豐田2NZ-FE；無法起動；故障診斷

0 引言

豐田2NZ-FE發動機是豐田公司生產的一款高性能發動機，1.3排量，直列四缸，16氣門，發動機配備有智能可變正時系統，最大輸出功率為63 kW，最大扭矩121 Nm，保證了充足的動力輸出。當發動機出現無法起動的故障時，在沒有解碼儀和示波器的情況下，借助電路圖，從ECU電源電路、點火控制電路、噴油控制電路及相關傳感器電路方面進行診斷分析，從而找出故障原因并排除故障。

1 豐田2NZ-FE發動機ECU電源電路分析

1.1 電路組成

豐田2NZ-FE發動機電源電路主要包括常電源電路、點火開關控制的電源電路、主繼電器控制的電源電路及發動機故障指示燈電路。在教學臺架的面板上印刷有發動機的控制電路圖，如圖1所示，該電路圖不足之處是沒有標出ECU的針腳編號，不便于檢測ECU端的線路，也沒有畫出故障指示燈的控制電路。通過查找資料，我們得出2NZ-FE發動機ECU端的針腳編號圖，如圖2所示。

圖1 豐田2NZ-FE發動機教學臺架電路圖

圖2 豐田2NZ-FE發動機ECU針腳圖

1.2 電路分析

（1）常電源是不受點火開關控制的電源，由蓄電池直接供電。常電源電路的電流走向是：蓄電池正極→保險F1→ECU BATT針腳（E10-1）→ECU ECU E01、02、03針腳（E13-14）→搭鐵→蓄電池負極。

（2）點火開關控制的電源電路，該電路受點火開關控制，當點火開關打到ON擋時才工作，電流走向是：蓄電池正極→保險F2→點火開關→ECU IGSW針腳（E10-13）→ECU→ECU E01、02、03針腳（E13-14）→搭鐵→蓄電池負極。

（3）當點火開關打開，ECU的IGSW針腳接收到12V電壓信號時，ECU將從MREL針腳（E10-2）輸出12V的電壓給主繼電器的線圈，主繼電器的線圈通電工作，從而使得主繼電器的觸點閉合，蓄電池通過保險F1和主繼電器供電給ECU的+B端，電流走向是：蓄電池正極→保險F3→主繼電器（觸點閉合）→ECU +B針腳（E10-12）→ECU→ECU E01、02、03針腳→搭鐵→蓄電池負極。

（4）發動機故障指示燈電路，該電路在臺架面板上的電路圖中沒有畫出，故障指示燈電路經過點火開關，電流走向是：蓄電池正極→保險F2→點火開關故障指示燈→ECU W針腳（E10-5）→ECU E01、E02、E03針腳→搭鐵→蓄電池負極。當點火開關打開，系統工作情況正常時，故障指示燈應點亮，發動機起動后，故障指示燈應熄滅。

（5）當ECU的BATT、IGSW、+B針腳得到12V電壓后，將從ECU的VC針腳（E12-1）輸出一個5V電壓給傳感器供電，傳感器的搭鐵是經過ECU的E2針腳（E12-9）后，再回到蓄電池負極。

2 執行元件工作情況分析

2.1 點火控制系統

豐田2NZ-FE發動機點火系統采用計算機控制的獨立點火系統，工作可靠，能精確控制點火時間。它的工作原理是：ECU對各傳感器的輸入信號進行分析判斷，然后通過IGT1、IGT2、IGT3、IGT4輸出點火正時信號給點火線圈，控制點火線圈初級電流的通斷，各缸點火成功后把點火反饋信號IGF通過同一條導線反饋給ECU，ECU再根據各缸的IGF信號作為控制各缸噴油器持續噴油的依據。一旦ECU連續6次收不到點火反饋IGF信號，則停止所用噴油器的噴油動作，發動機立即熄火。

點火系統的檢測方法：在系統正常情況下，打開點火開關，不起動發動機，用萬用表檢測點火線圈的電源線和搭鐵線，應為蓄電池電壓，點火反饋信號IGF線電壓應為5 V.當打火起動時，可用試燈檢測點火正時信號IGT，當曲軸位置傳感器信號正常時，試燈應該閃爍。如上述檢測不正常，應檢測IGT1（E13-22）、IGT2（E13-21）、IGT3（E13-20）、IGT4（E13-19）及IGF（E13-3）導線至ECU針腳端對端的電阻值，應小于1Ω；或者可能是點火線圈出現故障，可通過互換法給予排除。

2.2 燃油供給系統

燃油供給系統中影響發動機不能起動故障的部件主要是油泵和噴油器。豐田2NZ-FE發動機的燃油供給系統有兩個特點：一是管路中沒有回油管，燃油壓力調節器和油泵裝在一起，油壓過高時直接通過燃油壓力調節器卸壓流回燃油箱；二是打開點火開關到ON擋時，ECU不會控制油泵工作3 s，只有在起動時接收到曲軸位置傳感器信號，才會控制ECU的FC針腳（E10-14）搭鐵，從而控制油泵繼電器觸點閉合，油泵才會工作，這與很多車型的電控發動機油泵控制方式不一樣。

檢測油泵是否工作時，可通過觀察面板上的燃油壓力表，打火起動時，油壓應在250 kPa以上。如沒有油壓，在排除了曲軸位置傳感器故障后，應重點檢查油泵繼電器、油泵及相關線路。

噴油器線路的檢測主要是測量噴油器的電源電路和控制電路是否正常。斷開各缸的噴油器插頭，打開點火開關至ON擋，用萬用表測量各缸噴油器的供電應為蓄電池電壓；打火起動時，用試燈測量噴油器的控制線，試燈應閃爍，如不閃爍應測量各控制線至ECU的#10（E13-12）、#20（E13-11）、#30（E13-25）、#40（E13-24）端對端的的電阻值，應小于1Ω.如線路測量正常，應對噴油器進行清洗或更換。

2.3 怠速控制閥

怠速控制閥由計算機控制，通過改變旁通空氣道來增減怠速進氣量，以達到調整怠速的目的，如果怠速控制閥一直處于全關的位置，將導致空氣無法進入氣缸參與燃燒，導致發動機無法起動。

豐田2NZ-FE發動機的怠速控制閥安裝在節氣門體上，采用旋轉電磁閥式，在發動機工作過程中，ECU將檢測怠速轉速的實際值與所存儲的目標值相比較，隨時通過旋轉滑閥校正旁通空氣道的流通截面積，使發動機怠速轉速與所存儲的設定目標一至。

怠速控制閥的檢測方法：2NZ-FE發動機的怠速控制閥有3根線，斷開怠速控制閥的插頭，打開點火開關，測量電源線和搭鐵線的電壓應為蓄電池電壓。關閉點火開關，測量控制線至ECU RSD針腳（E13-2）的電阻值，應小于1Ω，否則說明線路有故障。如怠速控制閥線路正常，應對怠速控制閥進行清洗或更換。在怠速控制閥工作正常情況下，用手觸摸閥體，打開點火開關時，應能感覺到怠速控制閥有動作。

3 傳感器工作情況分析

3.1 曲軸位置傳感器

豐田2NZ-FE發動機曲軸位置傳感器如果損壞或線路出現故障，將導致發動機無法起動。曲軸位置傳感器（NE信號）的作用是檢測發動機的轉速和曲軸轉角信號，其結構為磁感應式，由一個信號板和偶合線圈組成，NE信號板有34個齒，有一處缺少2個齒，安裝在曲軸上，傳感器在發動機每轉一圈產生34個電壓信號，ECU據此信號確定曲軸的位置。

曲軸位置傳感器的檢測：

（1）電阻檢測，用萬用表檢測傳感器線圈的電阻值，正常值為：冷態時985～1600 Ω，熱態時1 265～1 890 Ω.

（2）輸出電壓檢測，起動發動機，用萬用表交流電壓擋測量ECU針腳NE+（E13-17）與NE-（E13-16）之間，應有交流電壓輸出。

（3）線路測量，斷開的傳感器插頭和ECU端插頭，測量傳感器插頭的兩根導線分別與ECU針腳的NE+（E13-17）及NE-（E13-16）之間的電阻值應小于1Ω，NE+與NE-之間應無短路，NE+、NE-與搭鐵之間的電阻值應為∞.

3.2 凸輪軸位置傳感器

凸輪軸位置傳感器（G2信號）原理與曲軸位置傳感器原理相同，也是由信號板和偶合線圈組成，安裝于發動機上方凸輪軸一端。G2信號板在其圓周上有三個凸舌，當凸輪軸旋轉時，信號板的凸舌與偶合線圈的氣隙發生變化，在磁場中引起磁場波動，并在偶合線圈中產生信號電壓，ECU據此信號電壓來判別氣缸的位置。ECU將凸輪軸位置傳感器信號和曲軸位置傳感器信號合并，來判別各缸的壓縮上止點位置和曲軸轉角信息，以確定點火正時。

凸輪軸位置傳感器的檢測：

（1）電阻檢測，用萬用表檢測傳感器線圈的電阻值，正常值為：冷態時1 630～2 740 Ω，熱態時2 065～3 225 Ω.

（2）輸出電壓檢測，起動發動機，用萬用表交流電壓擋測量ECU針腳G2（E13-18）與NE-（E13-16）之間，應有交流電壓輸出。

（3）線路測量，斷開的傳感器插頭和ECU端插頭，測量傳感器插頭的兩根導線分別與ECU針腳的G2（E13-18）及NE-（E13-16）之間的電阻值應小于1Ω，G2與NE-之間應無短路，G2、NE-與搭鐵之間的電阻值應為∞.

4 電控發動機無法起動故障診斷思路

電控發動機無法起動的故障原因很多，在實際維修工作中，除了要掌握電控發動機的結構、組成及工作原理處，還應遵循一定的故障診斷方法和思路。

對于電控發動機無法起動的故障診斷，首先應確定是機械方面的原因還是電路方面的原因，或者是防盜系統在起作用導致發動機不能起動，所以在診斷時應先排除機械方面和防盜系統方面的原因，再檢修電控系統。

其次，在診斷由電控系統引起發動機不能起動的故障時，應按如下步驟進行：（1）打開點火開關到ON擋，應能看到發動機故障指示燈點亮，大多數車型能同時能聽到油泵工作3 s的聲音。如果沒有上述兩種現象，應檢查ECU的電源電路和故障指示燈電路。（2）在ECU電源電路正常情況下，ECU應能夠向相關的傳感器輸出5V參考電壓，否則說明ECU可能存在故障。（3）打火起動時用試燈檢測有無點火及噴油控制信號，如果沒有，應先檢查曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器工作是否正常。（4）如果有點火及噴油控制信號，發動機還是無法起動，應檢查燃油泵的電路及燃油泵元件，點火線圈的線路及點火線圈元件，噴油器的電源及噴油器元件，檢查火花塞是否損壞。

按照以上的步驟進行檢查診斷，電控系統引起發動機不能起動的故障大多數都能迎刃而解。最后，需要注意的是發動機ECU本身出現故障的機率比較小，ECU本身具備較高的穩定性和可靠性，在診斷故障時不應一開始就懷疑ECU有故障，應先排除外圍的線路及元件。

5 結束語

本文分析了在沒有解碼儀和示波器等專用診斷儀器的情況下如何利用萬用表和試燈對豐田2NZFE發動機教學臺架無法起動的故障進行診斷排除，這些方法和思路對職業院校汽車維修專業的學生學習電控發動機的維修有很好的指導作用，同時對學習其他品牌、其他車型的電控發動機故障診斷也有一定的借鑒。汽車發動機不能起動是一個復雜的綜合類型的故障，涉及的故障原因很多，特別是現在汽車技術含量越來越高，新結構新技術廣泛應用，維修人員在利用專用的汽車電腦進行檢測診斷時，還要掌握最基本的故障診斷方法和思路，學會查閱相關技術資料，靈活運用所有資源，才能快速準確地排除故障。

[1]覃雨亮.汽車發動機檢測與維修[M].北京：現代教育出版社，2014.

[2]趙雪永.豐田2NZ-FE型發動機點火系統的檢測[J].汽車維修，2007（03）：20-25.

Analysis of the Cause of the Problem——Toyota Teaching Platform 2NZ-FE Engine Can’t Start

QIN Yu-liang，WEI Yao-hua，LIU Zhi-wei
（Guangxi Institute of Mechanical and Electrical Technician，Liuzhou Guangxi 545005，China）

Toyota NZ-FE 2 engine is one of the models commonly used in automobile application and service specialty in vocational colleges as teaching experimental bench.This article mainly expounds how to use the multimeter，try lamp and related maintenance information to make rapid diagnosis“starter operation is normal，but the engine can’t start”and eventually solve the trouble through the analysis of the engine’s control circuit，in the absence of decoding and oscilloscope.

toyota NZ-FE2；cannot start；fault diagnosis

U464

B

1672-545X（2017）07-0237-04

2017-04-23

覃雨亮（1977-），男，廣西貴港人，本科，汽車維修高級技師，研究方向：汽車發動機檢測與維修，自動變速器檢測與維修；韋耀華（1979-），男，廣西梧州人，本科，汽車維修高級技師，研究方向：汽車電氣、電控發動機檢測與維修。