淺談豐田皇冠發動機抖動故障原因與排除

唐嘉浩

一、引言

隨著當今社會汽車產業的快速發展，汽車人均擁有量隨之增加，新技術的運用也更加廣泛化。而現代化汽車基本都是采用微型計算機技術，而且技術日趨成熟。與此同時，汽車維修行業也面臨著一個新的挑戰。汽車故障診斷設備也隨之得到相應的發展，因此，作為一名汽車維修人員不僅要有扎實的理論知識和一定的維修經驗，更加應該熟悉掌握電腦診斷儀的使用，兩者相結合運用，來分析處理日常工作中所遇到的疑難雜癥，才能夠提高維修效率，保證質量，從而減少維修的盲目性。

本文主要介紹一臺豐田皇冠30小轎車，GRS188系列2JZ-GE發動機6缸V型排列。屬于電控發動機，由于點火線圈與ECU控制模塊連接器端子針腳，被暖水管滴漏冷卻液導致氧化腐蝕，造成接觸點火不良的故障。當車輛行駛到80km/h以上加速，發動機出現間歇性抖動故障的診斷與排除過程。

二、豐田皇冠30發動機電子控制系統的基本組成和控制原理

豐田皇冠30 2JZ-GE型發動機電子控制系統的組成如圖所示，主要由信號輸入裝置、電子控制單元ECU、執行器等組成。（見圖1）

控制原理：采集發動機控制信號，根據信號計算確定最佳噴油量、噴油時間和點火正時等，從而提高發動機的動力性、燃油經濟性和排放性能。

三、豐田皇冠30發動機電子控制系統的基本功能

1.電子控制燃油噴射系統（EFI）

豐田皇冠采用的是壓感式電子控制燃油噴射系統（簡稱EFI）。EFI系統主要由空氣供給系統、燃油供給系統和電子控制系統三大部分構成。

（1）空氣供給系統

包括空氣濾清器、進氣壓力傳感器、怠速轉速控制閥、進氣歧管、動力腔、節氣門體等，向發動機提供必要的空氣，并測量進入氣缸的空氣量。

（2）燃油供給系統

汽油箱、電動燃油泵、汽油濾清器、輸油管路、回油管路、油壓調節器、燃油分配管、噴油嘴等，向發動機供給混合氣燃燒提供所需的燃油。

2.電子控制點火系統

（1）組成部件

皇冠30轎車微機控制無分電器點火系統主要由傳感器、電子控制單元（ECU）、點火線圈、火花塞等組成。

（2）工作原理

在發動機工作過程中，ECU不斷地檢測各種傳感器的信號，用于判斷發動機的工況，并產生與發動機工況相對應的最佳點火時間，向點火模塊發出控制指令，控制點火線圈的初次級電路，使火花塞產生高壓點火花。

3.輔助控制系統

輔助控制系統包括進氣控制系統（進氣慣性增壓控制系統、廢氣渦輪增壓系統、可變氣門正時系統等）、怠速控制系統等。

（1）進氣慣性增壓控制系統

利用進氣的慣性來提高進氣效率，從而提高發動機的動力性和經濟性。進氣慣性效應與壓力波傳播路線的長度有關，轉速高低要求不同的波長度。要改變進氣壓力波傳播路線的長度，以適應不同轉速慣性增壓的需求。對于現代車型的技術發展，在電子控制的汽油機中，可以通過改變進氣管的長度，或改變壓力波的波長來加以實現。而諧波增壓裝置是一種利用空氣動力學原理形成的，它是利用氣流慣性產生的壓力波來提高進氣效率，以提高發動機功率和轉矩，而皇冠轎車正是采用了諧波增壓系統（簡稱ACIS）。

（2）廢氣渦輪增壓控制系統

它是車用發動機廣泛采用的主要增壓方式，利用發動機排出的廢氣部分能量轉化為機械能，從而帶動同軸的壓氣機葉輪旋轉，壓氣機將壓縮后的空氣充入氣缸來實現增壓。

（3）可變氣門正時系統

VVT-i系統是指“智能可變氣門正時系統”。VVT-i系統是豐田獨有的領先發動機技術。主要組成包括傳感器、ECU、凸輪軸正時機油控制閥、控制器等部分。根據發動機曲軸位置傳感器、空氣流量計、進氣歧管壓力傳感器、凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器和水溫傳感器等信號，ECU計算出各種行駛條件下的最佳氣門正時，控制凸輪軸正時油壓控制閥的動作。控制閥根據ECU指令控制機油槽閥的位置，也就是改變液壓的流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVT-i控制器不同的油道上，使進氣凸輪軸在40度范圍內保持最佳氣門正時，以提高發動機的性能。

四、故障診斷與分析

根據電控發動機系統的組成，工作原理以及主要功能，再結合本次故障現象，導致故障產生的原因主要在燃油供給系統，氣缸壓力，點火系統及電子控制系統等幾方面。因此，按照先易后難、先簡后繁工作思路，進行初步的檢查排除，以確定發生故障的范圍及部位。

1.燃油系統檢查

皇冠30轎車采用的是電子控制燃油噴射系統，通過之前的分析，該車燃油供給系統出現故障的可能性比較小。因為由于燃油泵系統中單獨設置了一個微電腦，用來控制燃油泵的工作，結合發動機電腦共同控制。也就是可以根據發動機行駛的工況變化，使燃油泵高速或低速運轉。當發動機大負荷時，發動機電腦向燃油泵電腦輸出高電位信號，使燃油泵高速運轉，增大供油量;當發動機怠速、小負荷工作時，產生低電位信號，相應減小輸油量;當發動機正常運轉時，燃油泵始終保持恒速工作，使燃油量和燃油壓力保持正常。如果發動機行駛過程中燃油系統故障，電腦會記錄數據并出現故障碼。因此，為了確認自己的分析，特接上燃油壓力表，測量燃油壓力為300kpa（標準65-304kpa）。并且按照車輛出現故障行駛的條件進行路試，結果發現當發動機抖動時，燃油壓力并沒有出現大幅度的變化，也就說明燃油系統并不是造成此故障的原因。

2.氣缸壓縮壓力檢查

利用氣缸壓力表測量該車發動機各缸壓縮壓力，各缸壓力均為960kpa左右，符合標準壓力范圍，也就排除了氣缸壓力存在故障的可能性。

3.點火系統檢查

采用高壓跳火法，逐個檢查并未見異常。將點火線圈和火花塞拆卸下來，進行詳細查看。此時發現第五缸點火線圈和火花塞有些異常，火花塞絕緣體表面有燒蝕痕跡。帶著疑問，仔細分析，故障可能由于第五缸點火不良，導致發動機出現瞬間抖動。那么火花塞絕緣體為何出現有燒蝕現象？發動機為何又檢測不到故障碼？

先將零部件清潔安裝好后，接上電腦診斷儀，進入到發動機點火波形系統，查看波形分析圖。一邊路試一邊觀察波形變化，當車輛加速行駛到80km/h以上，故障再現，發動機瞬間出現抖動。第五缸點火波形圖有些異常，頻率幅值與其他各缸有明顯差異。此現象持續時間很短及消失，但基本上可以斷定是由于第五缸點火不良所造成的故障。為了一探究竟，打開發動機前蓋，查看第五缸點火線圈。

果然發現問題：位于第五缸點火線圈上方的，冷卻液暖水軟管正在滴冷卻液，漏的位置剛好位于點火線圈與ECU連接端子處。仔細查看，斷開連接器，發現點火線圈四個針腳端子，已經有腐蝕和氧化現象。接下來繼續檢驗火花塞，絕緣體也有一些潮濕未干的冷卻液痕跡。故障原因也就可想而知，暖水箱軟管老化穿孔，泄漏冷卻液滴至點火線圈總成，造成連接器端子針腳，長期潮濕發生氧化腐蝕，火花塞絕緣體出現漏電，從而導致點火不良致使發動機出現抖動。為什么只有行駛到80km/h以上才會有此現象呢？

經過思考分析：在低速時，暖水軟管內冷卻液的工作壓力和溫度，并未達到穿透軟管細孔的壓力條件，所以行駛并無異常。而在加速時，隨著管路壓力和溫度不斷升高，軟管的受壓程度劇增，直接導致老化穿孔位置出現滲漏，泄漏點位于第五缸點火線圈與ECU連接器端子處。由于發動機缸體溫度高，滴下的少量冷卻液基本被缸體高溫所吸收蒸發掉。外觀目測很難被直接發現，只有在滿足一定的行駛條件下80km/h以上加速，故障現象才出現。為了驗證故障原因，重新更換所有火花塞及點火線圈總成后，再試車，故障排除。

五、結束語

以上是筆者在豐田汽車維修廠，維修經驗其中比較疑難故障排除的一些個體案例。作為一名汽車維修技術人員，要不斷地總結經驗教訓，要不斷地學習新技術，遇到問題要勤于思考，認真分析，從故障現象入手，做到先思而后行，先外后內，先簡后繁。診斷過程要注重借助維修手冊和查閱相關資料，盡量多使用現代化電子診斷技術和儀器設備。這樣維修過程中不會走太多彎路，既節約了時間又提高了工作的效率。

責任編輯 何麗華