丰田1ZR发动机起动困难的原因分析及排除

    孙汉青

    摘 要 本文主要介绍一辆丰田卡罗拉轿车，水温传感器出故障，造成该车冷车起动困难，热车启动相对好些。我们通过检测，发现水温传感器电阻值减小，更换新的传感器，从而将故障排除。使该发动机恢复良好的冷起动性能。

    关键词 冷起动困难 起动喷油脉宽 水温传感器 空燃比

    中图分类号：U472 文献标识码：A

    发动机的水温传感器出故障，使得该车冷起动困难，要起动三四次才能着车，这样不但油耗高排气污染大，还会大大缩短蓄电池和起动机的使用寿命。我们通过更换新件，将故障排除。使该发动机恢复良好的冷起动性能。

    1故障现象

    一台丰田卡罗拉轿车冷车起动困难，热车启动相对好些。冷车要要起动三四次才能着车。起动后怠速有些不稳，其它方面则无明显异常。但这样会使油耗高、排气污染大，还会大大缩短蓄电池和起动机的使用寿命。

    2故障检测与分析

    电控发动机的工作过程：电控发动机上采用电子控制装置，取代传统的机械系统（如化油器、压力开关），发动机电脑对曲轴位置信号，进气温度、水温和空气流量等工作参数不断地进行实时检测，将这些物理量转变成电信号输入电子控制装置。电脑再按设定程序进行运算，计算出最佳点火提前角、喷油提前角、点火线圈导通时刻、怠速空气阀占空比等等。并转换成控制信号，控制喷油器、点火器大功率三极管、继电器等执行机构工作。还要将控制结果反馈给电脑，形成闭环控制。从而使发动机在各种工况下皆能获得最佳性能。

    根据汽油机的工作原理，发动机要能顺利起动，必须具备以下条件：（1）合适的气缸压力；（2）正确的喷油压力、燃料雾化良好；（3）工质的浓度要符合该工况所需的空燃比；（4）准确的点火时间和足够的火花能量；（5）足够高的启动转速。我们就按照这个思路，根据具体的现象进行如下检测：

    ①连续起动发动机3次，排气管连烟都没冒一下，也没有啪啪的着火声，没有任何着车迹象。

    ②用手触摸喷油器，起动时可感觉到针阀“嗒、嗒”的震动，喷油器动作正常。

    ③用万用表测量，起动时蓄电池电压为11.6V，正常。

    ④用转速表边起动边检测转速，起动转速达到150r＼min，正常。

    ⑤在停油、停火情况下，测得4个气缸的压力依次为1108kPa、1112kPa、1110kPa、1113kPa。查阅维修资料，标准值在1225kPa与1030kPa之间，正常。

    ⑥拆出独立点火器，把火花塞的旁电极接触缸体，起动发动机试火，火花塞发出蓝白色的火花，声音响亮且连续、不断火。检查4个缸火花塞，没有发现湿润和积碳现象，且裙部为灰白色，点火和燃烧质量正常。

    ⑦由于启动后发动机怠速不稳，其它方面并无明显异常，所以起动时的燃油压力肯定也正常。但是，为了可靠起见，我们还是检测了燃油压力。我们把燃油压力表用三通管连接在燃油滤清器至输油管之间，打开点火开关但不着车，重复2次，压力表读数为294kPa，且燃油压力不下降，与标准值295kPa相比是正常的。

    ⑧分析以上测试结果，发动机起动时喷油压力、火花能量、压缩压力等均正常 ，故障原因只能是混合气的浓度过稀所致。因为发动机启动工况的喷油量计算方法和正常工况的喷油量计算方法是两个完全不同的程序：发动机启动时转速很低，进气量忽大忽小，波动很大，空气流量计很难精确地检测到发动机的进气质量。这时电脑就不能考虑空气流量计的信号，系统则给出一个固定的进气量，从而只对应一个基本喷油量，然后再根据冷却水温对基本启动喷油量进行修正（也即：水温高时，修正喷油量就减少，反之则增加），过稀过浓都不行。如果发动机启动时不能准确地检测到冷却水温，那麽混合气的浓度就不能满足要求，起动就会失败。于是，我们拆开进气总管，用化清剂边喷、边加浓、边起动，结果一起动，即能着车，再重复2次，都能顺利起动，证明混合气浓度过稀的判断是正确的。

    那么，影响混合气浓度的因素有哪些呢？节气门位置传感器、绝对压力传感器、空气流量计、水温传感器等都有可能。但从该车故障现象和已检测的结果分析，起动后发动机怠速有些不稳，发动机故障灯又没有亮起，传感器至少没有硬件故障（即物理系统没问题）。根据电控发动机的工作原理，发动机起动时，电脑收到起动信号后，同时检测水温信号。根据水温，提供起动加浓补偿喷油脉宽，补偿量的大小取决于发动机冷却水温高低，冷启动时的喷油量是所有工况中最大的。

    水温传感器能否正常工作？起动时电脑是否收到起动信号？提供的喷油脉宽补偿量够不够？最后只剩下这三个疑问了，按上述思路再继续检查。

    我们查看了发动机电脑端子功能，用万能表测量电脑的启动信号端子，在起动时的电压为ll.5V，证明有起动信号送至电脑。拔掉水温传感器插头，打开点火开关，测量传感器电源端子电压为4.91V（正常为5.0V左右）。测量此时水温传感器的电阻为1.02k%R，用万用表检测发动机的水温为20.1℃。查阅维修资料，20℃时的标准电阻值为2.32至2.59 k%R。关闭点火开关，拆下蓄电池负极，用电阻档测量水温传感器俩个端子到电脑对应的端子的电阻，阻值小于1.0%R，线路正常。水温传感器的实际电阻比标准电阻少了1千多欧姆。水温传感器内部采用的是负温系数的热敏电阻，温度越高电阻越小，反之则越大。那么，电阻小了这么多，意味着水温高了很多。于是，电脑会误以为此时水温很高，起动发动机时所提供的补偿加浓喷油量就很少，混合气过稀，需要进行多次起动多次喷油才能达到所需的起动工況浓度。

    用解码器读取数据流，查看喷油脉宽。连接好配线，打开点火开关，点击菜单进入发动机数据流。显示当前温度为20.1℃，起动发动机，喷油脉宽为，7.5ms。查阅维修手册的喷油脉宽数据资料，在20℃下正常起动时的喷油脉宽数值为10.2 ms.发现喷油脉宽明显少于标准值，也证明了混合气浓度过稀。

    3故障排除

    经过上述检测，确定是水温传感器损坏，更换一个新的水温传感器。为了可靠起见，我么将水温传感器发放入热水中检测，数据正确，装上发动机。

    4维修效果

    启动发动机的同时，查看数据流，喷油脉宽10.1 ms，顺利着车。再重复启动2次，同样顺利、怠速稳定，一切正常。

    5故障总结

    通过以上检测与数据对比分析，由于水温传感器出现故障，使电脑得到一个错误的高温信号，不能运算出对应起动温度所需要的喷油脉宽，从而减少了补偿加浓喷油量，使冷起动时的混合器过稀，不适应冷起动工况的需求，要经过多次启动待混合气浓度加大了才能着车。起动后发动机在暖机过程中，同样也需要提供补偿加浓喷油量，这个补偿量随着水温的的升高而逐渐减少。所以，暖机时的实际喷油量也是小于该温度下的正常喷油量，混合气还是偏稀，怠速不稳。热车启动相对好些，但也不理想。

    诊断故障需要熟悉结构组成与控制原理，要善于利用维修资料，敢于实践。实际操作时要从简单到复杂、从调整到拆装、从表面到内部，这样才能做到事半功倍、省时省力！

    参考文献

    [1] 吕秋霞支.汽车发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2005.

    [2] 朱军.怎样维修电喷发动机[M].北京：机械工业出版社，2006.

    [3] 李百华.汽车发动机电喷技术[M].北京：人民邮电出版社，2009.