豐田卡羅拉1ZR-FE發動機不能啟動故障分析及排除

一、故障現象

2011年10月，在中山市舉行的汽車維修工技能大賽采用了豐田2007年款的卡羅拉（1.6L）轎車，該車裝備1ZR-FE發動機。發動機點火著車后馬上熄火，再次著車也不能啟動發動機。儀表板的MIL故障燈和機油壓力故障燈都亮。

二、故障分析

為了快速地排除發動機不能啟動的這類故障，首先要分析導致發動機無法正常啟動的原因。因為各種車型的控制原理和控制系統有所不同，所以在分析問題原因時，應該始終圍繞發動機正常啟動應具備的條件來分析。

1.發動機正常、迅速啟動的條件

（1）“電”：足夠的、連續的點火能量，即要有足夠高的連續的點火高壓，這主要受發動機點火系統的控制；

（2）“油”：要可以連續提供合適可以燃燒的汽油，這一部分是由燃油供給系統來保證；

（3）“氣”：合適的混合氣體，性能好壞，主要取決于發動機的機械系統，即傳統的兩大機構。

2.豐田卡羅拉1ZR-FE發動機不能啟動的原因

豐田卡羅拉1ZR-FE發動機不能啟動的原因可分為兩大類：一是沒有初始燃燒，即沒有任何的著火征兆；二是發生間隙性不完全燃燒，即有一定的著火征兆，但始終不能維持在正常的工作范圍之內。這兩者情況基本相同，只是沒有初始燃燒時，前者情況顯現更突出，故障范圍更為廣泛；而后者說明啟動電路是沒有問題的，可能是一些間隙性故障所致。筆者以發動機發生間隙性不完全燃燒為例，根據豐田卡羅拉1ZR-FE發動機點火控制系統的特征，分析該款發動機不能啟動的具體原因。

（1）ECM電源電路故障。ECM電源是指為了保證ECM的正常工作，而對其提供的電源電壓。ECM是整個控制系統的核心，發動機的點火及噴油都受其控制，若ECM不能正常工作將導致車輛無點火、無噴油，而不能啟動。ECM正常工作的條件除本身無故障以外，還要能保證其本身工作所必需的電源電壓。根據卡羅拉轎車ECM控制電路，當點火開關置于ON位置時，蓄電池電壓被施加到ECM的端子IGSW上。ECM的MREL端子的輸出信號使電流流向EFI MAIN繼電器線圈，閉合EFI MAIN繼電器觸點并向ECM的端子+B或+B2供電。

這一系統的故障中，ECM本身出現故障的概率較低（尤其是比賽時專家是不會設ECM的故障的），主要是其控制線路出現故障，而在排除故障的過程中要本著先簡后繁的原則。所以首先是檢查相關熔斷器及繼電器，再查相關線路及元件。

（2）VC輸出電路故障。ECM持續將端子+B(BATT)上的12V電壓轉換為5V的VC電壓，同時通過VC輸出電路將該電壓提供至各傳感器。VC電路短路時，ECM中的微處理器和通過VC電路獲得電源的傳感器由于沒有從VC電路獲得電源而不能運行。

VC輸出電路牽涉的傳感器主要包括“進氣側凸輪軸位置傳感器、排氣側凸輪軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、油門踏板位置傳感器”等帶有IC的傳感器。這些傳感器本身或其線路中如果存在短路故障時，系統不能啟動，且即使系統出現故障時，故障指示燈(MlL)也不點亮。正常狀態下，點火開關首次置于ON位置時，MIL亮起達幾秒鐘，當發動機啟動時MlL熄滅。

（3）曲軸位置傳感器故障。曲軸位置傳感器提供的信號，是發動機正常運行的一個主控信號，發動機ECM根據曲軸位置傳感器提供的信號，來控制點火和噴油。若缺少該信號將導致發動機無法運行，在啟動過程中缺少該信號，發動機將無法啟動

（4）燃油泵控制電路故障。燃油泵為發動機正常工作提供必需的一定壓力、一定流量的燃油。通常發動機ECM通過控制油泵繼電器的線圈搭鐵端來控制油泵的工作，該系統電路中經常出現故障的一般為油泵熔斷器、油泵繼電器及油泵本身。

（5）點火系統故障。點火系統經常出現的故障為單缸斷火或多缸不點火。對于單缸斷火，通常不會導致發動機不能啟動。多缸或全部缸不點火會使發動機無法啟動。而出現多缸或全部缸不點火的原因主要是由于其控制電路部分。豐田卡羅拉的點火系統控制中，各缸點火線圈的電源都由蓄電池經過熔斷器IG2及繼電器IG2提供，搭鐵為4號端子(GND端)各缸共用搭鐵線，IGT為點火信號線，由發動機ECM控制。值得注意的是IGF線，該線在很多車型的點火系統中是沒有的，為點火信號反饋線，也從點火線圈連接到ECM，且各缸點火信號反饋線是連接在一起的。該信號反饋線如果存在短路、斷路故障，ECM將不會向點火線圈提供點火信號電壓，導致發動機不能啟動。

（6）氣門控制故障。該部分主要作用是為了保證發動機有足夠的汽缸壓力來完成燃燒過程，牽涉的故障原因多為機械部分，筆者不做闡述。

三、故障的診斷和排除

在分析了發動機不能啟動的具體原因后，應按照一定的思路和流程來快速、準確地查找故障，從而排除。筆者認為一般大賽的故障都設置在“電”和“油”的控制電路，而“電”即點火系統的設置尤為最多。所以，遇到此類故障應該先從電開始入手，即先檢查有無高壓。

1.維修前

先做好車輛安全防護措施。該過程包括安裝車輛翼子板護墊、駕駛室三件套、車輪擋塊，啟動前油、水、電、液的檢查，擋位、手制動的檢查等項目。這也是維修競賽的主要得分點。

2.初步檢測與判斷

（1）打開點火開關，到儀表指示燈點亮，此時不要急于啟動，應仔細觀察儀表的顯示情況，同時注意傾聽發動機倉有無風扇轉動的聲音。用萬用表測量A50-1（+B）、2（+B2）、20（BATT）、28（IGSW）腳電壓為12.2V，均正常，說明ECM電源電路正常。

（2）啟動發動機的時間應嚴格控制在1～5s之間，同時注意觀察故障指示燈及發動機轉速表的工作情況的顯示。MIL故障燈亮，說明各傳感器不存在短路現象。進一步測量B31-67、70等腳電壓為5V，說明VC電路正常。發動機轉速表在啟動過程中會有一定幅度的輕微擺動，初步判斷曲軸位置傳感器部分沒有故障。

（3）測量A50-7腳（FC）的電壓為4.1V，說明C/OPN繼電器正常工作，燃油泵電路基本正常。

經過以上的初步檢測，可以確定故障范圍應該在點火系統電路。

3.進一步用解碼器測量判斷

用解碼器進發動機系統讀取故障碼，故障代碼有5個，分別為：P0351—點火線圈“A”初級/次級電路開、短路；P0352—點火線圈“B”初級/次級電路開、短路；P0353 —點火線圈“C”初級/次級電路開、短路；P0354點火線圈“D”初級/次級電路開、短路；P1604 —啟動性能故障；很明顯P1604說的啟動電路應該是沒有問題的。故障現象告訴我們，此故障應該為4個缸均不能維持的點火，說明故障點應該在4個缸點火電路的公共部位；根據電路圖，很明顯發現只有電源供電和IGF點火反饋信號線是共有的。

用萬用表測量B26、B27、B28、B29的第一腳均為12V，說明點火線圈供電正常；再測量6、B27、B28、B29的第二腳（IGF）與B31-81腳之間的標準電阻，發現電阻都為∞（標準的阻值應該小于1歐姆）。經過以上的檢查步驟后，確定故障點為IGF點火信號線開路，拆開B31接線盒接好IGF信號線，故障排除。

根據維修比賽求，修復故障，恢復發動機的工作效能，還需運用解碼器進入發動機電控系統，清除故障代碼，讀取數據流，看發動機在各工況下是否工作正常，確定故障徹底排除。最后做好6S工作，即將工具、設備歸位，撤除車輛防護用品，清潔車身及場地。

（作者單位：中山市技師學院）