汽修专业毕业论文-丰田发动机常见故障诊断与排除

摘要发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。汽车发动机作为汽车的核心部分，是一个汽车的灵魂，汽车发动机的好坏直接影响到汽车的价值与功能。丰田汽车作为汽车产业里的一大分支在汽车行业里有着举足轻重的作用。本文以丰田汽车为研究对象，对丰田发动机的结构及工作原理进行介绍，分析其点火系统常见的故障诊断与检查，最后对丰田凯美瑞发动机的典型故障进行了举例分析。关键词：丰田发动机；点火系统；实例；故障诊断；维修

丰田发动机的工作原理和结构发动机的工作原理发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏部分，能量转换机器。发动机最早诞生在英国，所以，发动机概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。发动机的结构发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。（1）曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。（2）配气机构配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。（3）燃料供给系统汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。（4）润滑系统润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。（5）冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。（6）点火系统在汽油机中，气缸内的可燃混合气是K电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。（7）起动系统要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系。丰田发动机点火系统常见故障及检查方法汽车点火系统原理与故障排除点火线圈常见的故障（1）初级绕组、次级绕组断路。匝间短路或绕组搭铁。（2）绝缘老化、漏电。（3）内部导线连接点接触不良。点火线圈的这些故障会造成：（1）无次级电压产生，或次级电压太低而不能点火。（2）虽能跳火，但由于次级电压降低，点火能量不足而出现高速断火、缺火，使发动机不易起动、怠速不稳、功率下降、排气污染及蚝油增加等。故障检查方法点火线圈的检查，通常是用万能表电阻档分别测初、次级绕组的电阻，判断是否有绕组短路和断路的故障。测得电阻无穷大，则为绕组有断路故障；若电阻过大或过小，则说明绕组有接触不良或短路之处。绕组是否搭铁，则用万能表测点火线圈接线柱与点火线圈外壳之间的电阻来鉴别。电阻为零，说明绕组搭铁；电阻小于50MΩ说明绝缘性能差。点火线圈的有些故障仅用万能表测量电阻的方法并不一定能反映出来。比如，点火线圈内部绝缘老化或有小的裂纹，这些只是在高压下产生漏电而造成次级电压下降，点火能量不足而使发动机工作不正常或不工作。这些故障需通过专用仪器才能准确判别。点火系高压配电部分常见故障及检查常见故障和影响（1）分电器盖有裂纹、赃污等导致漏电、窜电。（2）分火头有裂纹而漏电。（3）电性能下降。（4）分电器盖碳柱磨损太短或电刷弹簧失效。这些故障会使点火系火花减弱或无火、点火窜缸等，造成发动机工作不正常、功率下降、排气污染和油耗增加或不能起动等故障。故障检查如怀疑高压配电部分有问题，可先打开分电器盖，观察分电器盖有无明显裂纹，碳柱是否太短及有无弹性。若有问题，可用测量绝缘电阻的方法来鉴别其好坏，一般绝缘电阻应在50MΩ以上。也可以用高压试火的方法来检查其漏电与否。如果可以看到跳火，则说明分火头以漏电，需更换分火头。对于高压导线的检查，一是看是否有破损，二是用欧姆表测导线的电阻值。点火正时的故障检测与调整点火正时检查一般检查时，启动发动机，使冷却液温度上升到80℃，急加速，如转速不能随之立即增高，感到发闷，或在排气管中有“突突”声，说明点火过迟；如出现类似金属敲击声，说明点火过早。使用点火正时灯(仪)检查时，查找并验证飞轮或曲轴前端皮带盘上1缸压缩终了上止点标记和点火提前角标记，擦拭使之清晰可见，如标记不清晰，最好用粉笔或油漆将标记描白。将点火正时灯(仪)正确连接到汽车发动机上，将传感器插接在1缸火花塞与高压线之间。必要时，接上转速表和真空表。启动发动机，至正常工作温度状态，保持在怠速下稳定运转。打开正时灯并对准正时标记（正时刻度盘或正时指针)，调整正时灯电位器，使正时标记清晰可见，就如同固定不动一样。此时表头读数即为发动机怠速运转时的点火提前角。用同样的方法可分别测出不同工况、转速时的点火提前角并记录；在拆下真空管接头并堵住(点火提前机构不起作用)的情况下，怠速时测出的点火提前角为初始提前角(基本点火正时)。实际上，在怠速时由于离心式和真空式调节器末起作用或作用很小，在上述怠速时测得的提前角基本就等于初始提前角。在拆下真空管的情况下。发动机在某一转速下测得的提前角减去初始提前角，即可得到该转速下的离心提前角；反之，在连接真空管的情况下，发动机在同样转速下测得的提前角减去离心提前角和初始提前角，则又可以得到真空提前角。用同样的方法可分别测出初始提前角及不同工况、转速、负荷时的离心提前角和真空提前角并记录。测出的点火提前角应与规定标准值进行对照，判断点火提前角的大小是否符合要求。不符合要求，应调整点火正时。点火正时调整调整点火提前角的基本方法是转动分电器壳体。点火过早时应顺着分电器轴旋转方向转动分电器壳体，点火过迟时则反向转动分电器壳体。点火正时的调整有静态正时和动态正时。（1）静态正时调整时，查间隙(电子点火式的可略过)。用厚薄规检查断电器触点间隙，正常应为0.35～0．45mm。调整时，用起子松开锁紧螺钉，转动调整螺钉使之符合要求。（2）找记号。转动曲轴，将1缸活塞转到压缩冲程上止点附近(向火花塞孔塞棉丝或用手指感觉到有压力以验证)，对准飞轮或皮带轮上的初始点火正时标记上。（3）调0位。有辛烷值调节器的应将其调整在0位。（4）对分火头。检查分火头是否正对着分电器盖上的1缸高压线插孔，否则予以调整，松开分电器固定螺栓并适当转动，使分火头对准1缸分缸线插孔位置。对准后初步固定。（5）查跳火。检查分电器是否正处于恰好高压跳火位置(初级电流恰好切断位置)，否则转动分电器外壳位置进行调整，然后固定分电器。（6）对分缸线次序。按点火次序，顺分火头转动方向，插上各缸分缸线。3缸机是：1--2--3；4缸机1--3--4--2(桑塔纳、奥迪、切诺基等)或1--2--4--3(BJ2021)；6缸机一般是1～5～3—6—2—4。路试检查：进行路试检查使发动机走热后，在平坦、坚硬路面上以最高挡最低稳定车速行驶。急加速时，若听到轻微的突爆声且瞬间消失(装有爆震限制器的发动机就没有突爆声)，车速迅速提高，则为点火正时正确；若突爆声强烈明显且长时间不消失，则为点火过早；若听不到突爆声，且加速缓慢，排气管有“突突”声，则为点火过迟。丰田凯美瑞发动机的典型故障诊断与排除发动机点火启动失败故障排除故障诊断：由于电控发动机的控制系统比较复杂，而且可靠性比较高，我们本着先易后难的原则进行检查。首先查看高压线跳火是否正常。拔下单缸高压线进行跳火试验，发现火花强烈、明亮，证明点火系正常。然后检查进气通道是否通畅。取出空气滤芯，发现上面尘土比较多，用高压空气吹净后装上，起动发动机，故障依旧。接着检查油路。把油压表接到燃油管路上，起动发动机，测出燃油压力只有10kMPa（正常值为230～250kPa之间）。检查管路并无泄漏之处，打开点火开关能听到电动汽油泵运转的声音；所以认为可能是由于汽油滤清器或油管堵塞，造成系统建立不起油压。于是更换汽油滤清器，清洗管路，并用高压空气吹净，但装车后仍起动不着。这时再测油压值为110kPa，断定是电动汽油泵损坏，建立不起压力。从燃油箱中取出汽油泵，仔细观察发现汽油泵出油口处有裂缝，估计燃油从此处外泄，又回到油箱中，经试验果断然如此，更换一新的汽油泵，故障排除。结论：电喷发动机的电控系统工作可靠性比较高，比如电脑在行驶过15万公里才可能出现故障，所以遇到电喷发动机故障时应先做基础检查，先易后难查找故障。根据经验，电喷发动机的故障多发生在油路上，因为燃油喷射系统精度高，对燃油质量要求高，所以油路上的故障大部分与油质有关，如常见故障“电动汽油泵供油不足”和“喷油器喷油不良”均与燃油质量有关。当然此例比较特殊，经后来询问司机得知，此车底盘曾经被石头刮过，可能碰到燃油泵，造成了损伤，经长期行驶，逐渐严重，以致发动机不能起动。发动机故障灯反复点亮故障排除一辆广州丰田凯美瑞240V轿车，用户反映发动机故障警告灯点亮，维修人员在清除故障码后，当时警告灯熄灭，但车辆在行驶约300km后发动机故障警告灯再次点亮。故障分析：连接故障诊断仪对车辆进行检测，设备显示故障码“P0420——三元催化反应器系统效率低于门限值”。在该车的发动机控制系统中，发动机控制单元(ECM)利用2个分别安装在三元催化反应器前的空燃比(A/F)传感器和安装在三元催化反应器后的氧传感器来监控三元催化反应器的工作效率。空燃比(A/F)传感器向ECM发送废气转化前的信息，加热型氧传感器向ECM发送废气转化后的信息，ECM计算三元催化反应器的氧存储能力(OSC)。氧传感器的OSC值和三元催化反应器之间是直接相关联的，ECM根据OSC值来判断三元催化反应器的状态，如果其性能降低，ECM便会点亮发动机故障警告灯并记录相关故障码。在该车上，可以利用故障诊断仪检查三元催化反应器效能。在操作时，需要利用故障诊断仪执行主动空燃比控制，因ECM根据氧传感器的信号电压计算的OSC会有所变化，所以更便于对三元催化反应器效能的诊断。根据该车的故障，笔者决定对三元催化反应器执行效能检测。按照维修手册的要求，首先应起动发动机并使其充分预热，之后将发动机以3000r/min运转2～3min。在发动机以3000r/min运转2s和以2000r/min运转2s时，利用故障诊断仪观察空燃比传感器和氧传感器的波形。如果空燃比(A/F)传感器和氧传感器的信号电压波形正常，则表明传感器也许存在故障；如果2个传感器的信号电压输出均保持在太稀或太浓状态，则表明空然比也许处于极稀或极浓状态。接下来还应该利用故障诊断仪人为加浓混合气继续检查。如果三元催化反应器的性能减退，氧传感器的信号电压波形将会频繁上下波动(在正常驾驶条件下也是如此)。经检查，该车氧传感器信号输出电压波形如下图所示，因此可以判定三元催化反应器损坏。后来我们对损坏的三元催化反应器进行了解体检查，可以确定是长期加注劣质燃油所致。丰田凯美瑞汽车自行熄火故障排除起动发动机数秒后自行熄火，熄火后再起动，数秒后仍自行熄火。发动机在着车过程中故障灯没有点亮，提取故障码为正常码，由此排除电控系统的故障，测量燃油压力也正常，然而在发动机起动后测量燃油压力，数秒后逐渐降到零，当然发动机也会熄火。将检测端子“FP”与“B”短接，起动发动机后则一切正常，遂用试灯检查油泵插头电压，发现在熄火前几秒灯泡熄灭，再检查油泵ECU插接件，未发现问题，测量由电脑传来的油泵控制信号，起动时为5.0v，怠速时为25V，信号电压正常，而且25V信号在发动机熄火后才消失，由此而知油泵控制信号正常，故障原因可能在于油泵ECU，于是更换另外一辆正在行驶的同型号轿车油泵ECU，装好后试车，故障依旧。再次检查线路，发现油泵ECU上12V电源线在起动几秒后降为0，顺线路检查，发现保险丝盒下方有一插座松动，将其插好后，起动发动机，着车后不再自行熄火，故障排除。在检修电喷发动机时，维修人员往往容易忽略电源及搭铁线的检查，电脑在正常工作时必须提供充足的电压及良好的搭铁，其他电子控制器也应满足同样的条件，有时搭铁线利用本身壳体，并未有专线搭铁，对此应在检修时必须重视，而另外一些情况是电源供电不良，问题多出在供电线路上，对此在检测时应用数字万用表检查电瓶电压与电脑，电子控制电压是否一致。总之，对于电脑在输出正常代码的情况下检查电源及搭铁线，也许就能够发现故障的真正原因。

结束语汽车故障的诊断往往是非常困难的，对汽车电控发动机故障原因的分析和寻找需要较高的技术水平，尤其是油、气路故障，因为油、气路故障是电喷发动机故障自诊断系统所难以诊断的。同时，在电控发动机故障中故障率相对较高，它要求维修人员