淺議發動機不能起動故障診斷

南建平

（鄂州職業大學 機械工程學院，湖北鄂州 436099）

發動機是汽車的最重要部件之一，被稱為汽車的“心臟”。發動機不能起動故障屬于比較嚴重的故障。發動機不能起動故障的診斷要求對故障發生機理有一定了解。直觀診斷優先于專業診斷。直觀診斷和專業診斷可同時進行。

直觀診斷是指根據故障癥狀，利用經驗，而不是專業檢測工具，對故障原因進行初步判斷，基于對發動機各系統的結構和工作原理的了解，進行直觀檢查。經驗的積累，依賴平時對故障現象的觀察、分析和總結。當初步判斷和檢查不能確定故障原因時，需要進行專業診斷。專業診斷是指對照發動機系統電路圖，利用萬用表、示波器、故障診斷儀等工具獲取可疑電路節點的關鍵數據或數據流，將實測數據與規范數據進行比較，從而實現故障定位。專業診斷的有效性取決于診斷程序的合理性和精準性。遵循成熟可靠的專業診斷程序可節省診斷時間和避免偶然誤差。專業診斷的實施以熟悉車型發動機系統電路工作原理為必要條件。機械拆裝技能應使拆裝工作量最小化，同時能滿足電氣和機械檢修的需要。盲目拆裝，魯莽操作可能會對發動機造成二次傷害。

1 故障發生機理

發動機不能起動即發動機不能進入正常的工作循環。發動機進入正常的工作循環的前提條件是正常的盤車（起動機帶動曲軸旋轉）、向氣缸供氣和供油正常（規定的空燃比A/F 范圍）、正確的點火時刻和足夠的點火能量。當這四個條件中的一個或多個得不到滿足時，即發生發動機不能起動故障。這四個條件對應于發動機的起動系統、進氣系統、供油系統、點火系統，如圖1 所示。

圖1 發動機正常起動條件

2 經驗診斷

應急情況下，當缺乏檢測工具時，可根據起動操作過程中發動機的表現，基于經驗，大致判斷故障原因，再進行核實檢修。起動系統應得到重點關注。多數時候，蓄電池欠電壓（“虧電”）導致發動機不能正常起動。蓄電池欠電壓的原因為自放電嚴重，即蓄電池在不使用的情況下，電量自動減少或消失。極板上活性物質（例如，PbO2、Pb）脫落、正負極板短路、電解液不純、蓄電池存放過久等因素都可導致自放電。用于核實蓄電池欠電壓的兩種方法：將點火鑰匙擰到“ON”，給附件系統上電。開啟大燈，目測大燈亮度是否明顯變暗，如果是，說明蓄電池欠電壓。另一種方法，當第一次起動失敗時，間隔5s 或更久，再嘗試第二次起動，第二次起動不成功時，再間隔5s 或更久，嘗試第三次起動。耳聽起動機的轉動是否一次比一次弱，持續時間是否一次比一次短。如果是，說明蓄電池欠電壓。核實蓄電池欠電壓后，更換蓄電池或跨接起動。多數時候，進行跨接起動。跨接起動應注意跨接電纜的連接和斷開次序。跨接電纜有兩根，一黑一紅。黑電纜連接救援車蓄電池正極和被救授車發動機缸體（例如，發動機搭鐵螺栓），紅電纜連接救授車蓄電池正極和被救授車蓄電池正極，如圖2、圖3 所示（圖中帶圈序號分別表示電纜連接和斷開順序）。

圖2 跨接電纜的連接順序

圖3 跨接電纜的斷開順序

經驗診斷宜由外及里，由簡單至復雜進行。蓄電池連接電纜松脫、保險絲熔斷可以目測檢查。重新擰緊松脫電纜，更換同規格保險絲后，嘗試重新起動。另外值得注意的是，有些車型采用發動機防盜設計：當拔下點火鑰匙時，如果方向盤沒回正或有轉動，則方向盤自鎖功能啟動，發動機被鎖定不能起動。這種情況不屬故障。用針腳踩住制動踏板，用左手適度左右搖晃方向盤，同時用右手轉動點火鑰匙。不久，方向盤即可解鎖，再嘗試起動發動機。

3 專業診斷

專業診斷忌盲目拆解發動機。拆解工作應是必需且按照維修流程進行。特定車型的維修手冊是專業診斷的必需文件。查找故障原因時，按照圖1 涉及的四個系統依次進行。必須首先了解各系統電路的節點。組成系統電路的蓄電池、安全裝置（熔斷器、斷路器、保險絲）、控制裝置（開關、繼電器）、接地點、接線盒、線束連接器和線束間連接器等均可視為節點。根據故障概率估算，采用排除法，對故障節點或線束精準定位。

3.1 檢測起動系統

理解起動電路的工作原理。確定起動電路是否具有電氣連續性和動力傳遞（動力流）連續性。連續性缺失時，即導致發動機不能起動故障。以2006 版豐田凱美瑞1AZ-FE 發動機起動系統為例，說明起動系統檢測要點，如圖4 所示（注：圖4摘自1AZ-FE 發動機維修手冊，圖中用“長圓孔形”表示零部件位置，而現行豐田車系電路圖用“圓形”表示零部件位置）。

圖4 凱美瑞1AZ-FE 發動機起動系統電路圖[2]

起動系統電氣運行有三條電路：

（1）起動機第一控制電路：當點火鑰匙處于START 位置時，蓄電池正極→AM1 保險絲→點火開關4#針腳→點火開關3#針腳→駐車/空檔位置開關→起動繼電器1# 針腳→起動繼電器線圈→起動繼電器2#針腳→接地。此時，起動繼電器線圈得電，起動繼電器觸點閉合，起動繼電器5#針腳和3#針腳導通；

（2）起動機第二控制電路：當點火鑰匙處于START 位置時，蓄電池正極→ST/AM2 熔絲→點火開關5#針腳→點火開關7#針腳→起動繼電器5# 針腳→起動繼電器3# 針腳→起動機C3 位置1#針腳后分兩路（一路經保持線圈→接地；另一路經吸引線圈）→起動電動機→接地。此時線圈得電，電磁開關閉合；

（3）主電路：蓄電池正極→起動機D1 位置1#針腳→電磁開關→起動機接地→蓄電池負極。

起動機動作過程可分解：

（1）起動繼電器電磁線圈通電→起動繼電器觸點閉合→起動機電磁開關的吸引線圈和保持線圈通電→鐵芯移動→小齒輪移出；

（2）吸引線圈的小電流通過起動電動機的繞組→電樞開始轉動→小齒輪轉動；

（3）鐵芯移動→電磁開關閉合→吸引線圈被短路→保持線圈產生的磁力使鐵芯保持當前位置，電磁開關保持閉合→電樞獲得大電流，繼續轉動→小齒輪轉動；

（4）小齒輪轉動→飛輪轉動；

（5）松開點火鑰匙→點火鑰匙返回ON 位→點火開關5#針腳與7#針腳斷開→吸引線圈和保持線圈串聯，旋向相反，磁性相互抵消→在彈簧力作用下，小齒輪回退，不嚙合飛輪齒圈。

當發生電氣連續性缺失時，檢查各電路節點。當發生動力傳遞連續性缺失時，檢查起動機傳動機構等。

3.2 檢測進氣系統

發動機的進氣量信號是控制噴射燃油量的主要信號[3]。如果起動系統檢測完成后，仍未確定故障原因，則開始檢測進氣系統。怠速控制閥、空氣流量傳感器（L型電噴系統）、空氣濾清器和進氣門為重點檢查部位。有時，進氣系統漏氣、空氣濾清器堵塞和進、排氣門積碳過多導致氣門密封不嚴實，導致發動機起動失敗。檢測方法可用故障診斷儀讀取故障碼。如有故障碼，按故障碼定位。也可讀取數據流，根據數據流分析故障原因。可以利用真空表，測量發動機怠速時節氣門后方的真空度，判斷是否發生進氣系統漏氣。如果真空度小于規定值或進氣管附近有“嘶嘶”聲，則說明進氣系統漏氣。應檢查進氣系統各個節點，例如，管接頭、碳罐電磁閥、EGR 閥等。

3.3 檢測點火系統

電控點火系統的控制主要包括點火提前角、閉合角及爆震控制等方面[1]。點火系統的主要部件是點火器、火花塞和點火線圈。火花塞屬易損件，需要定期更換。長時間使用不更換，電極間隙會變大，影響點火能量。同步帶打滑錯齒造成點火正時故障，發動機不能進入工作循環。點火線圈出現故障可能會導致發動機缺缸。

利用人工法或電火花檢測儀檢測火花質量。采用人工法檢查時，取下火花塞上的高壓分線頭，對準該火花塞頂約5mm，然后轉動發動機，觀察跳火情況。若火花強烈并呈天藍色，說明點火系統工作正常。若火花微弱發紅，為工作不良。

利用正時燈或人工法檢查點火正時。如必要，調整點火正時。點火正時檢測宜與發動機電控系統傳感器檢測同步進行。曲軸位置傳感器或其電路發生故障時，發動機ECU 接收不到曲軸位置信號，點火正時無法正確控制，導致發動機不能進入工作循環。

3.4 檢測燃油系統

油路未接通，發動機不能起動。燃油系統的診斷可分為供油和噴油兩個部分進行。當懷疑燃油泵和控制電路故障，導致燃油系統中燃油壓力過低時，可利用燃油壓力表檢測燃油壓力，包括燃油壓力建立快慢、壓力值、保持壓力等。將燃油壓力表接入燃油管路中，然后起動發動機，測量燃油壓力。如果燃油壓力過高，則應更換壓力調節器；燃油壓力過低時，可夾住回油軟管，若燃油壓力上升到正常值，則說明燃油壓力調節器損壞，否則可檢查燃油泵和燃油濾清器。噴油部分的檢測可與電控系統傳感器的檢測合并進行。有時曲軸位置傳感器發生故障，導致噴油正時和點火正時不正確，噴油器不工作，火花塞不跳火。

電動燃油泵提供油路壓力，電動燃油泵由開路繼電器控制，而開路繼電器又由主繼電器（EFI）控制。供油部分故障大概率發生于這三個節點。當然燃油濾清器嚴重堵塞、油箱內無油也會導致發動機無法起動。噴油器因針閥機械故障或電磁線圈激勵信號缺失而未開啟可導致發動機不能起動。

3.5 檢測發動機電控系統

電控系統故障通常可用故障診斷儀讀取故障代碼。發動機不能起動故障可能與三種傳感器及其外圍電路發生故障有關。這三種傳感器是指曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和水溫傳感器。凸輪軸位置傳感器同樣提供ECU運算的基礎信號。此信號丟失或異常可造成發動機起動困難。如果發動機電控單元接收不到發動機轉速信號和曲軸位置信號，噴油和點火正時無法正確控制，噴油器不工作，火花塞不跳火。另外，汽車泡水后，發動機ECU內部電路可能損壞。

4 故障診斷流程

首先，聽取客戶反映故障癥狀，然后確認故障癥狀。運用經驗診斷法進行診斷。當經驗診斷法無法確定故障原因時，用故障診斷儀讀取當前故障碼。如果有當前故障碼，參照維修手冊，根據故障碼查找故障原因。如果無當前故障碼，依次檢查起動系統、進氣系統、燃油系統、點火系統和發動機電控系統。切忌盲目拆解各系統。檢查順序應由表及里，從簡單到復雜。排除故障后，試車。故障診斷流程如圖5 所示。

圖5 故障診斷流程圖

5 結語

直觀診斷屬于經驗診斷法。故障診斷人員必須了解被診斷系統的結構和工作原理，可能產生的故障現象以及原因，需要一定的維修經驗。直觀診斷對明顯的機械缺陷所引起的故障、密封件的失效引起的泄露、發動機電控系統電氣連接松脫的診斷比專業診斷更簡明和節省時間。專業診斷分為有故障碼診斷和無故障診斷碼診斷。有故障碼時按故障碼信息查找故障原因。無故障碼時按合理診斷流程分系統查找故障原因。忌盲目拆解。有效利用系統電路圖可按節點進行故障定位。