東南菱帥發(fā)動機熱車不能起動故障的診斷與排除

王子晨

（河北師范大學，河北 石家莊 050024）

1 故障現(xiàn)象

一輛2004年生產(chǎn)的東南菱帥自動擋轎車，采用4G18型汽油發(fā)動機，行駛里程296 518 km。汽車進廠時車主反映發(fā)動機起動困難。

2 故障診斷

2.1 故障問詢

首先對車主進行故障問詢，目的是了解故障產(chǎn)生的條件、故障征兆、維修情況等。車主反映，該車曾因發(fā)動機起動不著而在其他修理廠進行修理，更換過曲軸位置傳感器、點火線圈、火花塞等，該修理廠最終沒能排除此故障。車主還反映，該車在修理以前經(jīng)常出現(xiàn)時而能著車，時而不能著車。當不能著車時，放置2h后又能夠著車。并且近來故障發(fā)生的頻率越來越高了。

接著向車主了解不能著車的故障在什么情形下出現(xiàn)。車主反映，車輛行駛一段時間熄火后，發(fā)動機不能著車。然后，放置2h則能夠再次起動發(fā)動機。綜合上述車主的敘述，說明該車在冷車時能夠起動著車，熱車后發(fā)動機不能起動著車。

另外，車主還反映，該車是車主購買的二手車，購買之前的維修情況不了解，只是說該車正常進行保養(yǎng)。根據(jù)該車的生產(chǎn)日期和行駛里程，該車屬于老、舊車，線路或多或少有些老化，線路連接可能存在接觸不良問題，傳感器、執(zhí)行器甚至電控單元也會存在老化，工作性能不可靠。

2.2 故障征兆模擬

根據(jù)車主的反映，起動發(fā)動機，結果冷車時發(fā)動機能夠起動著車，但發(fā)動機有“突突”聲，怠速運轉不穩(wěn)定，加油時運轉無力；等運轉一段時間后，“突突”聲消失，反復試車，加速等操作都正常。駕駛車輛在道路行駛30min后，熄火，再起動發(fā)動機，發(fā)動機不能著車。故障現(xiàn)象符合車主的敘述。

2.3 基本檢查

根據(jù)故障現(xiàn)象，首先對噴油控制電路、點火控制電路的連接情況進行基本檢查。查看電路插接器有無連接不可靠的地方。因為該車生產(chǎn)日期早、行駛里程長，因此出現(xiàn)連接不可靠、接觸不良現(xiàn)象是正常的。經(jīng)過檢查，沒有發(fā)現(xiàn)插接器松動的現(xiàn)象。對噴油控制電路、點火控制電路中主要插接器進行插拔后，車輛故障依舊。

2.4 故障診斷與排除

用KT600智能診斷儀讀取故障信息，顯示“凸輪軸位置傳感器故障”。

檢查高壓火花，結果2-3缸沒有高壓火花。如圖1所示，東南菱帥4G18型發(fā)動機采用雙缸同時點火方式，有2個點火線圈，1、4缸共用一個點火線圈，2、3缸共用一個點火線圈。每個點火線圈安裝在其中一個氣缸的火花塞上，另外一個氣缸的火花塞通過高壓線與點火線圈相連。在進行點火性能測試時，將高壓線拔出，安裝在火花測試器上，并使火花測試器可靠搭鐵。用起動機驅動發(fā)動機運轉，結果2-3缸沒有高壓火花，1-4缸有高壓火花。

對噴油器控制電路（圖2）進行檢查。拔下噴油器的線束插接器，將試燈連接在噴油器線束插接器上。用起動機帶動發(fā)動機運轉，根據(jù)試燈的工作情況判斷噴油控制信號。結果1、2、4缸無噴油信號，3缸有噴油信號，這說明熱車起動時發(fā)動機ECU控制1、2、4缸噴油器不噴油。

根據(jù)故障信息，首先對凸輪軸位置傳感器的連接電路（圖3）進行檢查，重點檢查有無虛接和斷路之處。經(jīng)檢查，凸輪軸位置傳感器的連接電路正常。于是判斷凸輪軸位置傳感器故障，信號不穩(wěn)定。

圖1 東南菱帥4G18型發(fā)動機點火系工作電路

圖2 東南菱帥4G18型發(fā)動機噴油器工作電路

曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器是發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中重要的傳感器。曲軸位置傳感器采集曲軸轉動角度和發(fā)動機轉速信號，用于點火和噴油控制。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，進而識別1缸壓縮上止點，以進行順序噴油控制、點火控制和爆震控制［1］。當曲軸位置傳感器或凸輪軸位置傳感器出現(xiàn)故障時，ECU將無法確定點火時刻和噴油時刻，發(fā)動機無法起動。

東南菱帥4G18型發(fā)動機凸輪軸位置傳感器為霍爾式，根據(jù)以往維修經(jīng)驗，霍爾式傳感器在長時間使用后，其中電子元件的性能指標在溫度升高后容易發(fā)生變化，會造成在溫度高的環(huán)境下輸出信號不穩(wěn)定。因此，決定更換凸輪軸位置傳感器。

更換凸輪軸位置傳感器后，立即起動發(fā)動機，發(fā)動機能夠著車，且有關凸輪軸位置傳感器的故障碼不再出現(xiàn)。由于本車故障在熱車時出現(xiàn)，于是駕駛車輛上路行駛一段時間，等發(fā)動機溫度達到正常值時，熄火，再起動發(fā)動機，發(fā)動機仍然不能著車。待發(fā)動機熄火1h后，發(fā)動機又能起動，故障依舊。

圖3 東南菱帥4G18型發(fā)動機曲軸與凸輪軸位置傳感器工作電路

此時，懷疑發(fā)動機ECU存在故障。于是找來同型號車輛，更換發(fā)動機ECU。更換后，再進行冷車、熱車試驗，均能正常起動，且冷車時沒有了“突突”聲，怠速運轉平穩(wěn)，加油時動力充足，故障不再出現(xiàn)。此時，再換上舊ECU，發(fā)動機又開始“突突”，怠速運轉不平穩(wěn)。這說明發(fā)動機ECU確實存在故障。但凸輪軸位置傳感器是否存在故障呢？根據(jù)替換法的常規(guī)判斷邏輯，替換凸輪軸位置傳感器后故障依舊，說明凸輪軸位置傳感器沒有故障。于是，換回原來的凸輪軸位置傳感器。然后，再試車，結果同樣的故障仍然存在，此時，用KT600智能診斷儀讀取故障信息，仍然顯示“凸輪軸位置傳感器故障”。在發(fā)動機正常工作時，用示波器觀察曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的波形，波形正常；在熱車不能起動時，再觀察曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的波形，凸輪軸位置傳感器波形不正常。這說明，凸輪軸位置傳感器確實損壞。于是換上新的凸輪軸位置傳感器，試車，熱車起動困難的故障不再出現(xiàn)。這說明本車故障是由于凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機ECU的故障引起。

為了驗證凸輪軸位置傳感器對噴油、點火的影響，于是拔下凸輪軸位置傳感器的線束插接器，進行點火性能試驗，2-3缸沒有高壓火花，1-4缸有高壓火花；進行噴油控制信號試驗，1、2、4缸無噴油信號，3缸有噴油信號。這說明，噴油控制信號、點火異常是由于凸輪軸位置傳感器的故障引起。

3 技術總結

3.1 關于曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器 ［2］

在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)，當曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器中任何一個傳感器出現(xiàn)故障時，ECU將會根據(jù)另一個傳感器的信號進行控制。當曲軸位置傳感器信號出現(xiàn)故障時，ECU會根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號計算出曲軸轉角和發(fā)動機轉速；當凸輪軸位置傳感器信號出現(xiàn)故障時，ECU會根據(jù)曲軸位置傳感器確定1缸壓縮上止點以及各缸活塞位置。只要曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器中任何一個傳感器正常工作，發(fā)動機都可以起動，但ECU會限制發(fā)動機的某些功能，控制進入失效保護模式。

在大部分車型上，發(fā)動機ECU一方面根據(jù)曲軸位置傳感器單位時間內(nèi)轉過的齒數(shù)，來計算出轉速和轉角，同時根據(jù)曲軸位置傳感器轉子上的大齒缺等特定記號來判斷曲軸位置，從而確定各缸活塞在氣缸中的位置，如大眾車系的曲軸位置傳感器就有大齒缺。但是，某些車型的曲軸位置傳感器轉子上沒有特定的記號來標定曲軸位置，ECU無法判斷各缸活塞在氣缸中的位置，對于這樣的車型，當發(fā)動機ECU接收不到凸輪軸位置傳感器信號時，發(fā)動機ECU就無法確定各缸活塞在氣缸中的位置，無法進行噴油控制和點火控制，如豐田車系、三菱車系的某些發(fā)動機等。

3.2 關于點火性能測試［3］

點火系統(tǒng)的火花測試一定要使用火花測試器，不能采用直接斷開火花塞高壓線并利用高壓阻尼線跳火的方法進行。火花測試器（圖4）有一個中心電極和一個環(huán)形側電極，二者之間設置有一個環(huán)形間隙?；鸹y試器的環(huán)形側電極上有一個夾子，用于環(huán)形側電極的搭鐵。在火花測試時，需要把夾子夾在發(fā)動機上，以使環(huán)形側電極良好搭鐵?；鸹y試器中心電極和環(huán)形側電極之間的環(huán)形間隙需要25kV電壓才能擊穿，而將火花塞拿到氣缸外進行火花測試，只需3kV電壓就可以將火花塞間隙擊穿，因此使用火花測試器可以準確判斷點火系的工作性能。在火花測試時，當火花測試器產(chǎn)生連續(xù)火花時便可判斷點火系工作性能良好。

圖4 火花測試器

另外，在進行發(fā)動機測試（如氣缸壓縮壓力、電火花測試）時，必須使火花塞或火花塞測試器搭鐵，絕對不允許在火花塞或火花塞測試器沒有搭鐵的情況下使點火線圈放電。由于高能電子點火系能夠產(chǎn)生40kV甚至更高的電壓。如果火花塞或火花塞測試器沒有搭鐵，點火線圈中的能量就會全部作用在點火線圈上，使點火線圈自身產(chǎn)生電弧。電弧會使點火線圈初級繞組或鐵心形成一個低電阻通路，該低電阻通路會導致發(fā)動機負載運行時出現(xiàn)失火現(xiàn)象。應當注意，在進行火花測試時應停止燃油噴射，以避免可燃混合氣積存在氣缸或排氣管中。

參考文獻：

［1］ 舒華.汽車電子控制技術（第四版）［M］.北京：人民交通出版社， 2017：27-58.

［2］ 王忠良，陳昌建.汽車發(fā)動機電控技術［M］.大連：大連理工大學出版社，2014：37-51.

［3］ 上汽通用汽車有限公司.汽車發(fā)動機控制系統(tǒng)及檢修［M］.北京：高等教育出版社， 2016： 46-47.