2017年雷克萨斯RX450H发动机故障灯异常点亮

李婷婷

车型：2017年雷克萨斯RX450H混合动力SUV，配置2GR-FXS 6缸阿特金森循环发动机和混合动力系统。

行驶里程：50000km。

故障现象：客户到店反映车辆发动机故障灯异常点亮，要求给予检查和维修。

故障诊断：尝试启动发动机，仪表显示检查混合动力系统以及发动机故障灯异常点亮，尝试将加速踏板踩到底，发动机开始怠速运转，发现发动机存在一定频率的抖动，但是并不是特别的严重，人坐在车里面，还是能感觉到抖动。使用诊断仪进入发动机系统，查看相关DTC，发现存在故障码，如图1所示。

尝试保存故障码，从故障码的停帧数据中可以判断出确实存在失火的情况，其数据Cylinder #3 Misfire Count （3缸缺火次数）高达30～60次，其他缸并没有出现缺火的情况。根据其故障码，可能的故障原因有：（1）真空管脱落；（2）线路故障；（3）火花塞；（4）高压高；（5）进气口喷油器；（6）缸内直喷喷油器；（7）燃油压力；（8）空气流量传感器；（9）冷却液温度传感器；（10）汽缸压力；（11）气门正时；（12）PCV软管和阀本身；（13）进气系统漏气；（14） EGR阀故障。

首先了解故障发生的原因。发动机缺火时，高浓度碳氢化合物（HC） 进入废气中，极高浓度的碳氢化合物会导致废气排放量增加并可能使三元催化转化器的温度升高，从而导致其损坏。为了避免排放量的增加以及高温造成的损坏，ECM 总成将监测缺火数。三元催化转化器的温度达到热衰退点时，ECM 总成会使MIL 闪烁。ECM 总成使用 VVT 传感器和曲轴位置传感器监测缺火情况。VVT 传感器用于识别缺火的汽缸，而曲轴位置传感器则用于测量曲轴转速的变化。曲轴转速变化超出预定阈值时，将统计缺火数。如果缺火数超过了阈值，并可能导致排放控制系统性能恶化，则 ECM 总成将点亮 MIL并存储 DTC。

决定拆装之前，先搞清楚两点问题，第一是故障是否当前就存在，第二是故障在发动机处于什么情况下出现失火。这两点很关键，决定先进入发动机系统，查看当前的数据流，如图2所示。

┃图1 故障码

┃图2 数据流1

让发动机进入保养模式，此时发动机一直怠速运转，在这个状态下，发现会出现失火的情况，查看波形图可以很清晰地看出3缸缺火次数比较多且频繁，另外还发现4缸也存在少量的缺火现象，查看其短期修正和长期修正，发现Short FT BISI（1列短期燃油修正）为-4%，Long FT BIS1（1列长期燃油修正）为1%，Short FT B2S1（2列短期修正）为-3%，Long FT B2S1（2列长期燃油修正）为0.7%，综合以上数据可以判断出混合气的状态良好，另外还发现发动机转速在2500r/min以上的时候失火就不会出现，说明失火状态并不是一直存在，而是间歇性的。考虑到该款发动机搭载了双喷射燃油系统，会根据发动机在不同的转速、工作温度以及发动机负荷情况下自动切换喷射方式，一共分三种情况：第一种是进气口喷射，第二种是缸内直喷，第三种是进气口喷射加缸内直喷一起工作。正常情况下，在车辆怠速运转的情况时，如果是在冷车状态，发动机会自动切换至进气口喷射和缸内直喷一起工作；在怠速热车的情况下是进气口喷射；当发动机转速超过2500r/min的时候，发动机会自动切换为缸内直喷。考虑到失火的出现和发动机转速有关系，而发动机转速和燃油喷射方式存在一定的关系，故初步断定进气口喷射的时候就会存在失火的情况，而缸内直喷的时候就不会出现失火的情况。经过多次原地踩加速踏板，然后观察数据，发现确实如上面的波形图显示一样，只要在缸内直喷的时候，就不会再出现失火的情况，怀疑是不是低压喷油器存在滴漏或者是损坏。

┃图3 数据流2

┃图4 主动测试

接着决定查看关于低压喷油这一块的数据，检查是否能找到异常点，如图3所示。

在怠速的状态下，观察到其低压燃油压力一直维持在390～400kPa，没有任何异常，说明低压燃油压力也没有偏低的情况，观察其低压燃油泵的占空比数据，其一直反馈在22%左右，也没有任何异常情况，从数据中判断，低压燃油这一块可以排除喷油器漏油的情况。如果存在漏油，其低压燃油压力的反馈数据会一直变化，而由于喷油器漏油导致燃油压力引起波动后，其低压燃油泵的占空比也会偏高，但是从现在的数据反馈来看，应该没有出现低压喷油器漏油的情况，怀疑还是3缸喷油器存在问题，会不会是存在积炭呢？于是决定先拆下低压燃油管路，然后连接外置的喷油器清洗剂的吊瓶，对其进行清洗。在清洗的过程中，发现能感觉到发动机抖动的情况，说明当前还是存在失火，清洗好了之后再次观察数据，故障依旧，接着决定进行拆装，把进气歧管拆下来之后，找到3缸进气口的喷油器，将其拆下后，发现其表面并无积炭的情况，然后与1缸的进气口喷油器进行对调，再次安装后观察其数据流，发现在怠速状态下还是会出现失火，此时陷入僵局，难道不是进气口喷油器的问题，会不会是线路存在故障呢？但是考虑到如果是线路故障，第一，应该会一直存在失火现象，而并不是说在切换至缸内直喷的时候就不失火了，第二，一般线路存在故障，发动机控制单元也会监视其线路的状态，肯定也会存在相关故障码。想到这里，感觉自己走进了死路，通过对故障出现时的数据流的分析和总结，确实是在进气口喷射的时候，才会出现失火，但是实际检查下来，进气口喷油器、低压燃油压力和燃油泵控制各个方面都不存在问题，怀疑是不是之前分析有误。

┃图5 数据流3

重新分析失火出现时的数据流，发现了疑问，失火最根本还是跟发动机的转速有关系，只不过将发动机的转速提高之后，系统会自动切换至缸内直喷的状态，会不会失火和发动机转速有直接关系，而并不与采用哪种燃油喷射方式有关系呢？想到这点，决定使用诊断仪进入发动机系统进行主动测试，在怠速的工况下切换燃油喷射方式，来判断在怠速状态下如果采用缸内直喷会不会出现失火呢？如图4和图5所示。

发现了异常，果然失火只和发动机转速有关系，例如怠速状态下，无论主动测试采取的是缸内直喷还是进气口喷射，都存在失火的情况，说明失火和本身的燃油系统都不存在任何关系，接下来决定重点检查点火系统，决定替换点火线圈和火花塞，将3缸的点火线圈和火花塞与4缸的进行对调，发现4缸开始失火。最终发现3缸的点火线圈存在故障，观察其点火线圈的内部端子，发现其内部的搭铁端子存在绿色的物质，如图6所示。

尝试进行跳火实验，发现3缸并不是不点火，而是明显的点火弱，如图7所示。

┃图6 故障点

最终还是由于第3缸的点火线圈本身存在故障，导致其出现间歇性的缺火现象，从而引起故障的出现。

故障总结：第一，在故障出现的时候，其失火是和发动机转速有关系的，但是考虑到燃油喷射方式也和发动机转速有关系，就误认为是燃油喷射方式的不同导致出现失火，而并没有进行区分和判断，到底失火是和发动机转速有关系还是和燃油喷射方式存在关联，由于在这一点上没有做很好的区分，导致走了弯路。一开始没有采取燃油喷射模式的主动测试，导致误以为和燃油喷射方式有关系。

┃图7 跳火实验

第二，为什么3缸存在缺火会导致4缸也会间歇性的出现缺火呢，于是做了个测试，将损坏的3缸点火线圈对调至6缸，发现6缸频繁缺火，但是1缸也会有少量的缺火，这是因为该款发动机的点火顺序是123456，所以当发动机检测到存在缺火的时候，后面一个需要点火的汽缸也会受到影响，因为缺火主要还是根据发动机转速信号以及凸轮轴位置传感器信号来判断是否失火以及几缸出现失火，估计还是受到缺火汽缸的影响，导致其发动机对它缸做出误判断。