浅谈丰田皇冠发动机抖动故障原因与排除

唐嘉浩

一、引言

随着当今社会汽车产业的快速发展，汽车人均拥有量随之增加，新技术的运用也更加广泛化。而现代化汽车基本都是采用微型计算机技术，而且技术日趋成熟。与此同时，汽车维修行业也面临着一个新的挑战。汽车故障诊断设备也随之得到相应的发展，因此，作为一名汽车维修人员不仅要有扎实的理论知识和一定的维修经验，更加应该熟悉掌握电脑诊断仪的使用，两者相结合运用，来分析处理日常工作中所遇到的疑难杂症，才能够提高维修效率，保证质量，从而减少维修的盲目性。

本文主要介绍一台丰田皇冠30小轿车，GRS188系列2JZ-GE发动机6缸V型排列。属于电控发动机，由于点火线圈与ECU控制模块连接器端子针脚，被暖水管滴漏冷却液导致氧化腐蚀，造成接触点火不良的故障。当车辆行驶到80km/h以上加速，发动机出现间歇性抖动故障的诊断与排除过程。

二、丰田皇冠30发动机电子控制系统的基本组成和控制原理

丰田皇冠30 2JZ-GE型发动机电子控制系统的组成如图所示，主要由信号输入装置、电子控制单元ECU、执行器等组成。（见图1）

控制原理：采集发动机控制信号，根据信号计算确定最佳喷油量、喷油时间和点火正时等，从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。

三、丰田皇冠30发动机电子控制系统的基本功能

1.电子控制燃油喷射系统（EFI）

丰田皇冠采用的是压感式电子控制燃油喷射系统（简称EFI）。EFI系统主要由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分构成。

（1）空气供给系统

包括空气滤清器、进气压力传感器、怠速转速控制閥、进气歧管、动力腔、节气门体等，向发动机提供必要的空气，并测量进入气缸的空气量。

（2）燃油供给系统

汽油箱、电动燃油泵、汽油滤清器、输油管路、回油管路、油压调节器、燃油分配管、喷油嘴等，向发动机供给混合气燃烧提供所需的燃油。

2.电子控制点火系统

（1）组成部件

皇冠30轿车微机控制无分电器点火系统主要由传感器、电子控制单元（ECU）、点火线圈、火花塞等组成。

（2）工作原理

在发动机工作过程中，ECU不断地检测各种传感器的信号，用于判断发动机的工况，并产生与发动机工况相对应的最佳点火时间，向点火模块发出控制指令，控制点火线圈的初次级电路，使火花塞产生高压点火花。

3.辅助控制系统

辅助控制系统包括进气控制系统（进气惯性增压控制系统、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统等）、怠速控制系统等。

（1）进气惯性增压控制系统

利用进气的惯性来提高进气效率，从而提高发动机的动力性和经济性。进气惯性效应与压力波传播路线的长度有关，转速高低要求不同的波长度。要改变进气压力波传播路线的长度，以适应不同转速惯性增压的需求。对于现代车型的技术发展，在电子控制的汽油机中，可以通过改变进气管的长度，或改变压力波的波长来加以实现。而谐波增压装置是一种利用空气动力学原理形成的，它是利用气流惯性产生的压力波来提高进气效率，以提高发动机功率和转矩，而皇冠轿车正是采用了谐波增压系统（简称ACIS）。

（2）废气涡轮增压控制系统

它是车用发动机广泛采用的主要增压方式，利用发动机排出的废气部分能量转化为机械能，从而带动同轴的压气机叶轮旋转，压气机将压缩后的空气充入气缸来实现增压。

（3）可变气门正时系统

VVT-i系统是指“智能可变气门正时系统”。VVT-i系统是丰田独有的领先发动机技术。主要组成包括传感器、ECU、凸轮轴正时机油控制阀、控制器等部分。根据发动机曲轴位置传感器、空气流量计、进气歧管压力传感器、凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器和水温传感器等信号，ECU计算出各种行驶条件下的最佳气门正时，控制凸轮轴正时油压控制阀的动作。控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压的流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器不同的油道上，使进气凸轮轴在40度范围内保持最佳气门正时，以提高发动机的性能。

四、故障诊断与分析

根据电控发动机系统的组成，工作原理以及主要功能，再结合本次故障现象，导致故障产生的原因主要在燃油供给系统，气缸压力，点火系统及电子控制系统等几方面。因此，按照先易后难、先简后繁工作思路，进行初步的检查排除，以确定发生故障的范围及部位。

1.燃油系统检查

皇冠30轿车采用的是电子控制燃油喷射系统，通过之前的分析，该车燃油供给系统出现故障的可能性比较小。因为由于燃油泵系统中单独设置了一个微电脑，用来控制燃油泵的工作，结合发动机电脑共同控制。也就是可以根据发动机行驶的工况变化，使燃油泵高速或低速运转。当发动机大负荷时，发动机电脑向燃油泵电脑输出高电位信号，使燃油泵高速运转，增大供油量;当发动机怠速、小负荷工作时，产生低电位信号，相应减小输油量;当发动机正常运转时，燃油泵始终保持恒速工作，使燃油量和燃油压力保持正常。如果发动机行驶过程中燃油系统故障，电脑会记录数据并出现故障码。因此，为了确认自己的分析，特接上燃油压力表，测量燃油压力为300kpa（标准65-304kpa）。并且按照车辆出现故障行驶的条件进行路试，结果发现当发动机抖动时，燃油压力并没有出现大幅度的变化，也就说明燃油系统并不是造成此故障的原因。

2.气缸压缩压力检查

利用气缸压力表测量该车发动机各缸压缩压力，各缸压力均为960kpa左右，符合标准压力范围，也就排除了气缸压力存在故障的可能性。

3.点火系统检查

采用高压跳火法，逐个检查并未见异常。将点火线圈和火花塞拆卸下来，进行详细查看。此时发现第五缸点火线圈和火花塞有些异常，火花塞绝缘体表面有烧蚀痕迹。带着疑问，仔细分析，故障可能由于第五缸点火不良，导致发动机出现瞬间抖动。那么火花塞绝缘体为何出现有烧蚀现象？发动机为何又检测不到故障码？

先将零部件清洁安装好后，接上电脑诊断仪，进入到发动机点火波形系统，查看波形分析图。一边路试一边观察波形变化，当车辆加速行驶到80km/h以上，故障再现，发动机瞬间出现抖动。第五缸点火波形图有些异常，频率幅值与其他各缸有明显差异。此现象持续时间很短及消失，但基本上可以断定是由于第五缸点火不良所造成的故障。为了一探究竟，打开发动机前盖，查看第五缸点火线圈。

果然发现问题：位于第五缸点火线圈上方的，冷却液暖水软管正在滴冷却液，漏的位置刚好位于点火线圈与ECU连接端子处。仔细查看，断开连接器，发现点火线圈四个针脚端子，已经有腐蚀和氧化现象。接下来继续检验火花塞，绝缘体也有一些潮湿未干的冷却液痕迹。故障原因也就可想而知，暖水箱软管老化穿孔，泄漏冷卻液滴至点火线圈总成，造成连接器端子针脚，长期潮湿发生氧化腐蚀，火花塞绝缘体出现漏电，从而导致点火不良致使发动机出现抖动。为什么只有行驶到80km/h以上才会有此现象呢？

经过思考分析：在低速时，暖水软管内冷却液的工作压力和温度，并未达到穿透软管细孔的压力条件，所以行驶并无异常。而在加速时，随着管路压力和温度不断升高，软管的受压程度剧增，直接导致老化穿孔位置出现渗漏，泄漏点位于第五缸点火线圈与ECU连接器端子处。由于发动机缸体温度高，滴下的少量冷却液基本被缸体高温所吸收蒸发掉。外观目测很难被直接发现，只有在满足一定的行驶条件下80km/h以上加速，故障现象才出现。为了验证故障原因，重新更换所有火花塞及点火线圈总成后，再试车，故障排除。

五、结束语

以上是笔者在丰田汽车维修厂，维修经验其中比较疑难故障排除的一些个体案例。作为一名汽车维修技术人员，要不断地总结经验教训，要不断地学习新技术，遇到问题要勤于思考，认真分析，从故障现象入手，做到先思而后行，先外后内，先简后繁。诊断过程要注重借助维修手册和查阅相关资料，尽量多使用现代化电子诊断技术和仪器设备。这样维修过程中不会走太多弯路，既节约了时间又提高了工作的效率。

责任编辑 何丽华