浅议发动机不能起动故障诊断

南建平

（鄂州职业大学 机械工程学院，湖北鄂州 436099）

发动机是汽车的最重要部件之一，被称为汽车的“心脏”。发动机不能起动故障属于比较严重的故障。发动机不能起动故障的诊断要求对故障发生机理有一定了解。直观诊断优先于专业诊断。直观诊断和专业诊断可同时进行。

直观诊断是指根据故障症状，利用经验，而不是专业检测工具，对故障原因进行初步判断，基于对发动机各系统的结构和工作原理的了解，进行直观检查。经验的积累，依赖平时对故障现象的观察、分析和总结。当初步判断和检查不能确定故障原因时，需要进行专业诊断。专业诊断是指对照发动机系统电路图，利用万用表、示波器、故障诊断仪等工具获取可疑电路节点的关键数据或数据流，将实测数据与规范数据进行比较，从而实现故障定位。专业诊断的有效性取决于诊断程序的合理性和精准性。遵循成熟可靠的专业诊断程序可节省诊断时间和避免偶然误差。专业诊断的实施以熟悉车型发动机系统电路工作原理为必要条件。机械拆装技能应使拆装工作量最小化，同时能满足电气和机械检修的需要。盲目拆装，鲁莽操作可能会对发动机造成二次伤害。

1 故障发生机理

发动机不能起动即发动机不能进入正常的工作循环。发动机进入正常的工作循环的前提条件是正常的盘车（起动机带动曲轴旋转）、向气缸供气和供油正常（规定的空燃比A/F 范围）、正确的点火时刻和足够的点火能量。当这四个条件中的一个或多个得不到满足时，即发生发动机不能起动故障。这四个条件对应于发动机的起动系统、进气系统、供油系统、点火系统，如图1 所示。

图1 发动机正常起动条件

2 经验诊断

应急情况下，当缺乏检测工具时，可根据起动操作过程中发动机的表现，基于经验，大致判断故障原因，再进行核实检修。起动系统应得到重点关注。多数时候，蓄电池欠电压（“亏电”）导致发动机不能正常起动。蓄电池欠电压的原因为自放电严重，即蓄电池在不使用的情况下，电量自动减少或消失。极板上活性物质（例如，PbO2、Pb）脱落、正负极板短路、电解液不纯、蓄电池存放过久等因素都可导致自放电。用于核实蓄电池欠电压的两种方法：将点火钥匙拧到“ON”，给附件系统上电。开启大灯，目测大灯亮度是否明显变暗，如果是，说明蓄电池欠电压。另一种方法，当第一次起动失败时，间隔5s 或更久，再尝试第二次起动，第二次起动不成功时，再间隔5s 或更久，尝试第三次起动。耳听起动机的转动是否一次比一次弱，持续时间是否一次比一次短。如果是，说明蓄电池欠电压。核实蓄电池欠电压后，更换蓄电池或跨接起动。多数时候，进行跨接起动。跨接起动应注意跨接电缆的连接和断开次序。跨接电缆有两根，一黑一红。黑电缆连接救援车蓄电池正极和被救授车发动机缸体（例如，发动机搭铁螺栓），红电缆连接救授车蓄电池正极和被救授车蓄电池正极，如图2、图3 所示（图中带圈序号分别表示电缆连接和断开顺序）。

图2 跨接电缆的连接顺序

图3 跨接电缆的断开顺序

经验诊断宜由外及里，由简单至复杂进行。蓄电池连接电缆松脱、保险丝熔断可以目测检查。重新拧紧松脱电缆，更换同规格保险丝后，尝试重新起动。另外值得注意的是，有些车型采用发动机防盗设计：当拔下点火钥匙时，如果方向盘没回正或有转动，则方向盘自锁功能启动，发动机被锁定不能起动。这种情况不属故障。用针脚踩住制动踏板，用左手适度左右摇晃方向盘，同时用右手转动点火钥匙。不久，方向盘即可解锁，再尝试起动发动机。

3 专业诊断

专业诊断忌盲目拆解发动机。拆解工作应是必需且按照维修流程进行。特定车型的维修手册是专业诊断的必需文件。查找故障原因时，按照图1 涉及的四个系统依次进行。必须首先了解各系统电路的节点。组成系统电路的蓄电池、安全装置（熔断器、断路器、保险丝）、控制装置（开关、继电器）、接地点、接线盒、线束连接器和线束间连接器等均可视为节点。根据故障概率估算，采用排除法，对故障节点或线束精准定位。

3.1 检测起动系统

理解起动电路的工作原理。确定起动电路是否具有电气连续性和动力传递（动力流）连续性。连续性缺失时，即导致发动机不能起动故障。以2006 版丰田凯美瑞1AZ-FE 发动机起动系统为例，说明起动系统检测要点，如图4 所示（注：图4摘自1AZ-FE 发动机维修手册，图中用“长圆孔形”表示零部件位置，而现行丰田车系电路图用“圆形”表示零部件位置）。

图4 凯美瑞1AZ-FE 发动机起动系统电路图[2]

起动系统电气运行有三条电路：

（1）起动机第一控制电路：当点火钥匙处于START 位置时，蓄电池正极→AM1 保险丝→点火开关4#针脚→点火开关3#针脚→驻车/空档位置开关→起动继电器1# 针脚→起动继电器线圈→起动继电器2#针脚→接地。此时，起动继电器线圈得电，起动继电器触点闭合，起动继电器5#针脚和3#针脚导通；

（2）起动机第二控制电路：当点火钥匙处于START 位置时，蓄电池正极→ST/AM2 熔丝→点火开关5#针脚→点火开关7#针脚→起动继电器5# 针脚→起动继电器3# 针脚→起动机C3 位置1#针脚后分两路（一路经保持线圈→接地；另一路经吸引线圈）→起动电动机→接地。此时线圈得电，电磁开关闭合；

（3）主电路：蓄电池正极→起动机D1 位置1#针脚→电磁开关→起动机接地→蓄电池负极。

起动机动作过程可分解：

（1）起动继电器电磁线圈通电→起动继电器触点闭合→起动机电磁开关的吸引线圈和保持线圈通电→铁芯移动→小齿轮移出；

（2）吸引线圈的小电流通过起动电动机的绕组→电枢开始转动→小齿轮转动；

（3）铁芯移动→电磁开关闭合→吸引线圈被短路→保持线圈产生的磁力使铁芯保持当前位置，电磁开关保持闭合→电枢获得大电流，继续转动→小齿轮转动；

（4）小齿轮转动→飞轮转动；

（5）松开点火钥匙→点火钥匙返回ON 位→点火开关5#针脚与7#针脚断开→吸引线圈和保持线圈串联，旋向相反，磁性相互抵消→在弹簧力作用下，小齿轮回退，不啮合飞轮齿圈。

当发生电气连续性缺失时，检查各电路节点。当发生动力传递连续性缺失时，检查起动机传动机构等。

3.2 检测进气系统

发动机的进气量信号是控制喷射燃油量的主要信号[3]。如果起动系统检测完成后，仍未确定故障原因，则开始检测进气系统。怠速控制阀、空气流量传感器（L型电喷系统）、空气滤清器和进气门为重点检查部位。有时，进气系统漏气、空气滤清器堵塞和进、排气门积碳过多导致气门密封不严实，导致发动机起动失败。检测方法可用故障诊断仪读取故障码。如有故障码，按故障码定位。也可读取数据流，根据数据流分析故障原因。可以利用真空表，测量发动机怠速时节气门后方的真空度，判断是否发生进气系统漏气。如果真空度小于规定值或进气管附近有“嘶嘶”声，则说明进气系统漏气。应检查进气系统各个节点，例如，管接头、碳罐电磁阀、EGR 阀等。

3.3 检测点火系统

电控点火系统的控制主要包括点火提前角、闭合角及爆震控制等方面[1]。点火系统的主要部件是点火器、火花塞和点火线圈。火花塞属易损件，需要定期更换。长时间使用不更换，电极间隙会变大，影响点火能量。同步带打滑错齿造成点火正时故障，发动机不能进入工作循环。点火线圈出现故障可能会导致发动机缺缸。

利用人工法或电火花检测仪检测火花质量。采用人工法检查时，取下火花塞上的高压分线头，对准该火花塞顶约5mm，然后转动发动机，观察跳火情况。若火花强烈并呈天蓝色，说明点火系统工作正常。若火花微弱发红，为工作不良。

利用正时灯或人工法检查点火正时。如必要，调整点火正时。点火正时检测宜与发动机电控系统传感器检测同步进行。曲轴位置传感器或其电路发生故障时，发动机ECU 接收不到曲轴位置信号，点火正时无法正确控制，导致发动机不能进入工作循环。

3.4 检测燃油系统

油路未接通，发动机不能起动。燃油系统的诊断可分为供油和喷油两个部分进行。当怀疑燃油泵和控制电路故障，导致燃油系统中燃油压力过低时，可利用燃油压力表检测燃油压力，包括燃油压力建立快慢、压力值、保持压力等。将燃油压力表接入燃油管路中，然后起动发动机，测量燃油压力。如果燃油压力过高，则应更换压力调节器；燃油压力过低时，可夹住回油软管，若燃油压力上升到正常值，则说明燃油压力调节器损坏，否则可检查燃油泵和燃油滤清器。喷油部分的检测可与电控系统传感器的检测合并进行。有时曲轴位置传感器发生故障，导致喷油正时和点火正时不正确，喷油器不工作，火花塞不跳火。

电动燃油泵提供油路压力，电动燃油泵由开路继电器控制，而开路继电器又由主继电器（EFI）控制。供油部分故障大概率发生于这三个节点。当然燃油滤清器严重堵塞、油箱内无油也会导致发动机无法起动。喷油器因针阀机械故障或电磁线圈激励信号缺失而未开启可导致发动机不能起动。

3.5 检测发动机电控系统

电控系统故障通常可用故障诊断仪读取故障代码。发动机不能起动故障可能与三种传感器及其外围电路发生故障有关。这三种传感器是指曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和水温传感器。凸轮轴位置传感器同样提供ECU运算的基础信号。此信号丢失或异常可造成发动机起动困难。如果发动机电控单元接收不到发动机转速信号和曲轴位置信号，喷油和点火正时无法正确控制，喷油器不工作，火花塞不跳火。另外，汽车泡水后，发动机ECU内部电路可能损坏。

4 故障诊断流程

首先，听取客户反映故障症状，然后确认故障症状。运用经验诊断法进行诊断。当经验诊断法无法确定故障原因时，用故障诊断仪读取当前故障码。如果有当前故障码，参照维修手册，根据故障码查找故障原因。如果无当前故障码，依次检查起动系统、进气系统、燃油系统、点火系统和发动机电控系统。切忌盲目拆解各系统。检查顺序应由表及里，从简单到复杂。排除故障后，试车。故障诊断流程如图5 所示。

图5 故障诊断流程图

5 结语

直观诊断属于经验诊断法。故障诊断人员必须了解被诊断系统的结构和工作原理，可能产生的故障现象以及原因，需要一定的维修经验。直观诊断对明显的机械缺陷所引起的故障、密封件的失效引起的泄露、发动机电控系统电气连接松脱的诊断比专业诊断更简明和节省时间。专业诊断分为有故障码诊断和无故障诊断码诊断。有故障码时按故障码信息查找故障原因。无故障码时按合理诊断流程分系统查找故障原因。忌盲目拆解。有效利用系统电路图可按节点进行故障定位。