科普——卡羅拉發動機缺火的故障診斷與排除
一、故障現象
有1輛2011年生産的一汽豐田卡羅拉轎車,行駛了1.2萬km,車主反映汽車故障報警燈點亮,但發動機運行基本正常,分析可能是電路故障或機械故障引起發動機排放超标,而對發動機動力性能和經濟性能影響不大。
二、故障檢查
1.使用故障診斷儀檢查
發動機故障燈點亮,說明發動機ECU 檢查到故障,一般會存儲故障碼,所以首先使用故障診斷儀讀取故障碼。連接故障診斷儀,讀取發動機電腦的故障碼和定格數據。故障碼P0303:檢測到3号氣缸缺火;定格數據顯示:3号氣缸缺火次數為23,1、2、4 缸缺火次數為 0,氧傳感器信号為0.1V。分析故障碼和定格數可以确定發動機3号氣缸發生了缺火。
2.分析缺火原因
(1)發動機缺火的概念
發動機缺火就是發動機某些氣缸混合氣不燃燒或燃燒不完全,緻使該缸不做功或做功能力下降,引起發動機怠速抖動或廢氣排放超标的故障,使發動機動力性、經濟性和排放性下降。發動機缺火後,未燃燒的碳氫化合物會進入排氣系統,造成尾氣排放超标。高濃度的碳氫化合物還會使三元催化器的溫度升高,嚴重時會使三元催化器損壞。
(2)發動機缺火的監測
為了防止尾氣排放超标和三元催化器熱損壞,發動機電腦必須能夠監測發動機缺火故障。發動機電腦根據曲軸位置傳感器的信号監測發動機運轉速率的偏差來确定是否缺火,再根據曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器信号識别哪缸缺火。當發動機缺火率超過了門限值并有可能導緻排放超标時,發動機控制單元開始統計發動機缺火次數,并存儲故障碼,點亮故障警告燈,提示駕駛員及時修複車輛。在某些行駛工況(例如減速),發動機電腦鎖止缺火監測以防誤用。
發動機缺火可簡單分為 2 種情況,一種是完全缺火也就是混合氣沒有燃燒,另一種是部分缺火,也就是混合氣燃燒不穩定。根據缺火水平的不同,OBDⅡ定義了A、B、C等3種缺火類型。
1)A型缺火:缺火次數最多,對發動機危害最大,接近損壞三元催化器。發動機診斷系統通過統計發動機曲軸 200r 中的缺火次數來鑒别 A型缺火。如果檢測到,發動機故障警告燈會閃爍,并按第1次行程邏輯存儲故障碼和數據幀。
2)B型缺火:缺火次數較多,會使發動機排放廢氣中有害物質的排放量增加1.5倍以上。
3)C型缺火:缺火次數減少,會導緻汽車廢氣排放不達标。發動機診斷系統通過統計發動機曲軸1000r中的缺火次數來鑒别B、C型缺火,B、C型缺火在2次行程中連續發生,發動機控制單元會存儲故障碼并點亮發動機故障燈。
(3)發動機缺火故障的診斷與排除
對缺火的故障診斷首先确認缺火的氣缸,再分析缺火的原因,最後借助儀器診斷确定故障部位并排除故障。
1)确認發動機缺火的氣缸。确認哪缸缺火常用的方法有3種:一是根據故障碼的提示獲得;二是人為斷油測試,斷開某缸噴油器,觀察發動機轉速是否降低,是則說明該缸工作正常,否則說明該缸缺火;三是利用故障診斷儀讀取發動機斷油轉數,斷油轉數為0,說明該缸工作正常,否則說明該缸缺火。
2)分析發動機缺火的原因。引起發動機缺火的原因有三方面:即缸壓、點火和噴油。具體故障部位有:點火系統的火花塞、高壓導線、點火線圈工作不良引起火花塞不點火或火花弱;噴油器電路故障或噴油器堵、漏故障引起噴油量過多或過少,使混合氣過稀或過濃;燃油泵、燃油壓力調節器、油管等元件工作不良引起燃油壓力過低或過高,使噴油量過多或過少,混合氣過稀或過濃;發動機線束斷路或短路;連接器連接不良;進氣流量傳感器故障引起進氣檢測錯誤,使混合氣過稀或過濃;冷卻液溫度傳感器故障引起噴油量過多或過少,使混合氣過稀或過濃;進氣系統漏氣、真空軟管漏氣、碳罐電磁閥及真空軟管故障引起混合氣過稀;發動機機械故障引起缸壓不足;發動機電腦工作不良。
3)确定故障部位。維修手冊中都詳細說明了診斷并排除缺火故障的方法,這裡不再重述,下面舉例介紹實際工作中常用到的換件法。例如1缸失火,我們可以将2缸的缸線和 1 缸對換,将 3 缸噴油器和 1 缸對換,将4缸火花塞和1缸對換,更換後再試車,直到故障再次發生。如果2缸失火則是缸線的問題,如果3缸失火則是噴油器的問題,如果4缸失火則是火花塞的問題,以此類推。如果故障沒有轉移,則考慮是機械故障或其它元件故障。
3.檢查點火是否正常
互換 2 缸和 3 缸點火線圈,查看數據流,還是顯示3缸缺火和其餘幾缸缺火次數不一緻,說明3缸點火正常,可能是噴油器不噴油引起缺火。下面檢查噴油器工作性能。
4.檢查噴油器、線路及其故障分析
(1)檢查噴油器供電線路。
斷開3缸噴油器連接器,測量噴油器端子1與搭鐵之間的電壓,點火開關置于 ON,為 12.3V,正常值應為9~14V,說明噴油器供電線路正常。檢查噴油器控制線路。點火開關置于 OFF,斷開蓄電池負極線,斷開發動機電腦連接器B31,測量噴油器端子2與發動機電腦連接器B31端子30之間的電阻,阻值為0.1 Ω,正常值應小于1Ω,說明噴油器控制線路正常。
(2)檢查噴油器線圈。
測量噴油器電阻,阻值為13.9 Ω,正常值應為13.4 ~14.2Ω(20℃),說明噴油器線圈良好;檢查噴油器的機械性能。拆下噴油器,目測檢查,發現噴孔已被積碳堵死,如圖1所示,故障原因找到了。由于噴油器髒堵,使噴油器不噴油或噴油量過少,引起發動機缺火。
三、故障排除
先用清洗劑清洗噴油器頸部積碳,再置于噴油器檢測和清洗儀上,進行超聲波清洗,清洗後重新安裝。清除故障碼,試車後再次讀取故障碼,無故障碼。觀察儀表闆,發動機故障燈熄滅。再次讀取數據流,顯示正常。跟蹤用戶一周,發動機運行正常。
四、故障診斷的基本思路
正确使用故障診斷儀可以使診斷過程優化,快速确定故障部位。發動機故障診斷的基本思路如圖 2 所示,首先利用故障診斷儀通過讀取故障碼、分析數據流和執行器檢測确定故障區域,再利用萬用表檢查相關線路和元件,最終确定故障點。
(作者單位:天水師範學院)
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