論文導(dǎo)讀：惟有起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且使空氣流量計(jì)感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時(shí)。21-左側(cè)汽缸主氧傳感器及線路故障。集成電路板上用于驅(qū)動(dòng)3缸和5缸噴油器的功率三極管被沖穿。另有一只二極管的管腳虛焊。

關(guān)鍵詞：二極管，三極管，氧傳感器，空氣流量計(jì)

　　凌志LS400采用IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)為8缸V形水冷電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為4L、最大功率為194 kW/(5400r/min),最大扭矩為365N·m/ (4600 r/min)。1998年后生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了VVT–i智能正時(shí)可變氣門控制系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率增至209kW/（5900r/min），最大扭矩增至398N·m/(4100r/min) 。

　　一、IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：

　　1．結(jié)構(gòu)緊湊

　　IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了V形8缸的布置（排列順序?yàn)椋撼�前方左�?cè)1-3-5-7,右側(cè)2-4-6-8)，V形夾角為90°,兩列氣缸之間用以安裝進(jìn)氣歧管，排氣歧管安裝于氣缸的外側(cè)，分電器則設(shè)置在左右側(cè)正時(shí)皮帶輪的內(nèi)部，布局十分緊湊，從而大大地降低了整機(jī)的高度和減少了長(zhǎng)度。

　　2．重量輕

　　發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)科學(xué)的強(qiáng)化設(shè)計(jì)，大膽地采用了大量的鋁合金材料，合理的材料利用既滿足了強(qiáng)度和剛度要求，又大大地減輕了整機(jī)的重量，從而為整車帶來了卓越的動(dòng)力性，也提高了燃料經(jīng)濟(jì)性。

　　3．科學(xué)的配氣機(jī)構(gòu)

　　配氣機(jī)構(gòu)為直接驅(qū)動(dòng)氣門的雙頂置凸輪軸（DOHC）、雙氣閥（每缸2進(jìn)2排），工作效率高，并大大地減少了進(jìn)氣阻力，也使排氣變得十分通暢，殘留廢氣能減少至最低限度。

　　進(jìn)氣歧管呈“S”形布置，從而增加了進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，充分利用了進(jìn)氣諧波，有利于增加中低速區(qū)段的進(jìn)氣充量，進(jìn)一步提高了全速范圍的動(dòng)力性。

　　4．卓越的性能

　　1UZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了 ECU集中控制的電控燃油噴射系統(tǒng)，其電噴技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平價(jià)特別是它的輸出扭矩，在2000～5400 r/min之間變得平緩，達(dá)到了最大扭矩值的90%，使得汽車在不同的路面上行駛時(shí)，無須經(jīng)常換擋，進(jìn)一步提高了整車的平順性和燃料經(jīng)濟(jì)性。

　　采用了VVT–i智能正時(shí)可變氣門控制系統(tǒng)后，通過ECU的預(yù)編程序，在不同的轉(zhuǎn)速下能更有效地調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的啟閉時(shí)間。使它與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)達(dá)到最理想的協(xié)調(diào)，動(dòng)力性更好，油耗更省，廢氣污染更小。改進(jìn)后的新型發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速已接近6000 r/min，升功率達(dá)52kW。

　　二、IUZ–FE型發(fā)動(dòng)機(jī)的組成及工作原理

　　1．燃油供給系統(tǒng)

　　燃油系統(tǒng)的功能是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供適量的和284 kPa相對(duì)恒定壓力的燃油。

　　IUZ - FE型發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)主要由燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油壓力脈動(dòng)衰減器、噴油器、冷起動(dòng)噴油器和溫度一時(shí)間開關(guān)以及輸油管和燃油箱等組成。

　　燃油系統(tǒng)中的燃油泵安裝于燃油箱內(nèi)，通電后將燃油加壓到0.5 MPa左右，燃油壓力調(diào)節(jié)器則將燃油壓力調(diào)節(jié)到比進(jìn)氣歧管的壓力高284 kPa的恒定壓力，再通過總輸油管分配到各噴油器，多余的燃油便通過回油管回流到燃油箱。噴油器安裝于進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門附近，根據(jù)ECU的指令，噴油器的電磁閥打開，燃油便持續(xù)地由噴嘴噴出，在進(jìn)氣歧管內(nèi)與空氣混合后再進(jìn)人氣缸。燃油壓力脈動(dòng)衰減器的作用是消除由于噴油器的噴油而產(chǎn)生的燃油壓力波動(dòng)，使空燃比控制得更精確。

　　冷起動(dòng)噴油器和溫度正時(shí)開關(guān)的作用是，于冷起動(dòng)時(shí)，ECU會(huì)向冷起動(dòng)噴油器發(fā)出噴油指令，以改善冷起動(dòng)性能。冷起動(dòng)溫度正時(shí)開關(guān)為雙金屬溫度開關(guān)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高于40℃時(shí)，會(huì)斷開冷起動(dòng)噴油器的供電回路，使它停止噴油。

　　目前生產(chǎn)的IUZ-FE型發(fā)動(dòng)機(jī)已取消了冷起動(dòng)噴油器和溫度—時(shí)間開關(guān)，而采用全電腦控制的冷起動(dòng)。在冷態(tài)下起動(dòng)時(shí)，ECU會(huì)發(fā)出增加噴油的指令，從而使冷起動(dòng)的空燃比控制得更為精確，排氣凈化功能更好。

　　燃油系統(tǒng)又設(shè)置了燃油泵ECU，以便對(duì)燃油泵的運(yùn)作進(jìn)行高、低速的二級(jí)控制，使燃油泵的轉(zhuǎn)速可變，既減少了燃油泵的磨損，又能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下所需的供油量。另一方面，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通而未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，燃油泵是不工作的，惟有起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并且使空氣流量計(jì)感知到進(jìn)氣歧管內(nèi)有一定的空氣流速時(shí)，燃油泵才會(huì)投人工作，其目的是避免燃油泵的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生磨損，同時(shí)也有利于節(jié)省電能。

　　2．空氣供給系統(tǒng)

　　IUZ - FE型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門體、進(jìn)氣室、各種連接管和真空軟管等組成。此外還有計(jì)量節(jié)氣門開度的節(jié)氣門位置傳感器和用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制的怠速控制閥（ISC閥）。

　　IUZ - FE型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了熱線式空氣流量計(jì)，進(jìn)氣阻力小，怠速特性好。在節(jié)氣門體內(nèi)裝有主節(jié)氣門和副節(jié)氣門，用于控制進(jìn)氣量（發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷）的大小，外部裝有主節(jié)氣門位置傳感器、副節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門緩沖器和主節(jié)氣門強(qiáng)制開啟器。

　　進(jìn)氣系統(tǒng)是將新鮮空氣進(jìn)人流量計(jì)后其流量獲得了計(jì)量，ECU感知到流量信號(hào)后便向噴油器發(fā)出噴油指令，將可燃混合氣的空燃比精確控制在理論空燃比附近。節(jié)氣門體內(nèi)裝有節(jié)氣門，根據(jù)車輛的行駛工況控制進(jìn)氣流量的大小。進(jìn)氣室為一大容量的空間，用于減少進(jìn)氣的脈動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作得更為平穩(wěn)。為了充分利用進(jìn)氣諧波增加進(jìn)氣充量，IUZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)采用了尺寸較長(zhǎng)，呈“S”形布置的進(jìn)氣歧管。

　　3．電子控制系統(tǒng)

　　電子控制系統(tǒng)主要由電子控制單元、各類傳感器和控制開關(guān)和各類執(zhí)行器，傳感器有節(jié)氣門開關(guān)、輔助節(jié)氣門開度、進(jìn)氣溫度、水溫、爆震、氧、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置、車速等傳感器以及空擋起動(dòng)、A/C空調(diào)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等控制開關(guān)。執(zhí)行器有噴油器、怠速控制閥（ISC）、燃油泵、點(diǎn)火器等。

　　三、故障分析及檢查方法

　　發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生的一些較典型的故障案例，本論文就這些故障案例加以分析論述如下：

　　故障1：一輛1994款豐田凌志LS400轎車，搭載IUZ-FE V8發(fā)動(dòng)機(jī)、A341E自動(dòng)變速器，行駛里程12萬km。車主反映，該車近一段時(shí)間很難啟動(dòng)。論文參考網(wǎng)。

　　 首先在駕駛員側(cè)儀表板下方找到故障診斷插座并短接相應(yīng)插腳，打開點(diǎn)火開關(guān)，通過儀表板上CHECK警告燈讀取故障碼，共有4個(gè)故障碼顯示，分別為11、21、26和27。這些故障碼的含義為：11-ECU電源電路有瞬間中斷現(xiàn)象；21-左側(cè)汽缸主氧傳感器及線路故障；26-可燃混合氣過濃；27-左側(cè)汽缸副氧傳感器及線路故障。

　　 為了確認(rèn)這些故障碼和用戶反映情況是否一致，將故障碼清除后進(jìn)行路試。該車發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速時(shí)嚴(yán)重振動(dòng)甚至熄火，并在駕駛室內(nèi)可聞到汽油味，排氣管內(nèi)有大量的白煙冒出，儀表板上的CHECK警告燈有時(shí)會(huì)閃爍，但沒有常亮。

　　 　　 重新讀取故障存儲(chǔ)，又出現(xiàn)原來的那些故障碼，這說明導(dǎo)致這些故障存儲(chǔ)的原因確實(shí)存在。按照故障碼首先檢查ECU供電電路，檢查電路中的EFI（20A）保險(xiǎn)絲正常，各連接導(dǎo)線也沒有斷路或接頭松動(dòng)的現(xiàn)象。

　　 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后用手摸位于駕駛員側(cè)儀表板下的2號(hào)接線盒中的EFI主繼電器，感到很燙手，這是不正常的。于是更換了新的繼電器，又使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后用手感覺EFI主繼電器，感到微熱，這說明ECU電源電路因?yàn)镋FI主繼電器工作不良造成了瞬間中斷。論文參考網(wǎng)。

　　 氧傳感器的故障碼一般是由于燃燒不良造成的，于是檢查各缸火花塞工作情況。拆下火花塞發(fā)現(xiàn)，3缸和5缸火花塞上有被汽油浸濕的明顯痕跡，其余各缸火花塞是干的，呈灰白色，這說明3缸和5缸工作不正常。進(jìn)行跑火試驗(yàn)，各缸高壓電的能量都很強(qiáng)，使用缸壓表測(cè)量各缸缸壓也正常，看來應(yīng)該是噴油量過多。造成噴油量過多的原因有噴油器自身故障或噴油器的控制電路故障造成噴油時(shí)間過長(zhǎng)，這會(huì)使大量未燃燒的汽油直接進(jìn)入排氣管，與其他缸排出的灼熱廢氣混合后呈現(xiàn)白色煙霧排出，就必然會(huì)影響氧傳感器的正常工作，甚至?xí)�造成氧傳感器失效�?/p>

　　 檢查3缸和5缸的噴油器及其控制電路。用萬用表測(cè)量?jī)蓚�(gè)噴油器電磁線圈的電阻值，均為14.0Ω左右（正常為13.4～14.2Ω，20℃時(shí)）。用12V電源驅(qū)動(dòng)噴油器可以清晰地聽到噴油器針閥動(dòng)作的聲音，說明2個(gè)噴油器本身沒有故障。測(cè)量噴油器插頭兩端子間的電壓，始終保持在12V，但是沒有脈沖信號(hào)。這說明噴油器驅(qū)動(dòng)電路有故障。拆除ECU上的線束插頭，檢查從2個(gè)噴油器的公用地線到ECU上40號(hào)端子之間的連接導(dǎo)線是否短路，結(jié)果正常。

　　 檢查3缸和5缸噴油器驅(qū)動(dòng)電路。拆下位于前排乘客側(cè)儀表下的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，打開ECU外殼蓋板后發(fā)現(xiàn)，ECU內(nèi)有少量積水（可能是洗車造成的）。將積水清除并烘干，在測(cè)量相關(guān)電器元件后發(fā)現(xiàn)，集成電路板上用于驅(qū)動(dòng)3缸和5缸噴油器的功率三極管被沖穿，另有一只二極管的管腳虛焊。

　　 更換集成電路板上被擊穿的功率三極管，焊好二極管腳上的虛焊點(diǎn)，裝上ECU，插好線束插頭，并安裝好發(fā)動(dòng)機(jī)的其他附件。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，排氣管中的白煙逐漸消失，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速可以穩(wěn)定在750r/min。接通A/C開關(guān)后怠速可以正常升高。經(jīng)過路試，證明發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)恢復(fù)正常，故障徹底排除。

　　 IUZ-FE V8發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路中對(duì)噴油器的控制分成4組，即1和7、2和8, 3和5以及4和6，2個(gè)噴油器同時(shí)失效的可能性很小。而且經(jīng)測(cè)量，3缸和5缸噴油器本身并無故障，功率三極管被擊穿以及二極管管腳虛焊，造成了上述兩個(gè)汽缸噴油器控制地線短路，使這兩個(gè)汽缸的噴油失去了控制，造成這兩個(gè)缸不工作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。

　　故障2：怠速不穩(wěn)，起步易熄火，動(dòng)力不足。

　　 通過解碼器調(diào)取故障碼為“31”，空氣流量計(jì)信號(hào)不良。該車使用的是卡門式空氣流量計(jì)。經(jīng)檢測(cè)其信號(hào)在怠速下為28～32Hz，其平均電壓信號(hào)為2.2～2.4V，沒有發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象。為了慎重起見，更換了空氣流量計(jì)，故障現(xiàn)象依舊。隨后測(cè)了油壓及火花，均正常。清除故障碼后路試，再調(diào)取故障碼，仍為“31”號(hào)碼。

　　 經(jīng)過分析故障碼，認(rèn)為此故障碼很有可能是相關(guān)碼（與其他信號(hào)有關(guān)）。于是檢測(cè)了節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)，怠速為0.3V（標(biāo)準(zhǔn)0.5～0.7V），全負(fù)荷時(shí)為3.5V（標(biāo)準(zhǔn)4.5V）�？磥砉�(jié)氣門位置傳感器信號(hào)整體偏低，混合氣較稀，大負(fù)荷動(dòng)力不足。重新調(diào)節(jié)傳感器的位置，使其信號(hào)電壓為0.6V，同時(shí)注意怠速觸點(diǎn)在閉合狀態(tài)。試車時(shí)怠速明顯好轉(zhuǎn)，動(dòng)力性增強(qiáng)，清除故障碼后不再出現(xiàn)“31”號(hào)故障，一切正常。但是起步易熄火沒有完全解決。論文參考網(wǎng)。

　　 反復(fù)試車中發(fā)現(xiàn)，只要怠速下掛擋，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，松開離合器起步便易熄火。若是稍踩加速踏板起步時(shí)，一切正常。從試車中給我一個(gè)啟示，就是有負(fù)荷時(shí)無提速。為證明判斷，開空調(diào)時(shí)也是如此。檢查怠速觸點(diǎn)是否調(diào)好，經(jīng)檢查正常，同時(shí)也檢測(cè)了ECU插頭的怠速信號(hào)，也正常。于是考慮是否步進(jìn)電機(jī)臟、卡失控原因。經(jīng)檢查，不臟也不卡，怠速下電機(jī)有動(dòng)作。取下步進(jìn)電機(jī)試驗(yàn)，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開時(shí)，沒有伸縮量，關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)時(shí)電機(jī)也無動(dòng)作（正常時(shí)為開度最大）。拔下插頭檢測(cè)，四組線圈阻值相同，均為十幾歐姆，正常。檢測(cè)線束插頭有火。四組控制插頭三組有脈沖信號(hào)，其中一組無信號(hào)，為了慎重起見，又測(cè)了一下各腳的電阻，無信號(hào)的一組插頭常接地，電阻為0。順線檢查，此線有一處搭鐵，經(jīng)處理后，步進(jìn)電機(jī)工作正常，再試車，起步易熄火現(xiàn)象不再發(fā)生，故障排除。

　　由于怠速步進(jìn)電機(jī)的四組線圈是順序交替地工作，當(dāng)有一組線圈常搭鐵時(shí)，它的磁極不會(huì)改變，使轉(zhuǎn)子的永久磁鐵被固定在一個(gè)位置上。根據(jù)怠速轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定來看，步進(jìn)電機(jī)一直停留在怠速工況的開度上，當(dāng)有負(fù)荷信號(hào)時(shí)，ECU已輸出開大步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的信號(hào)，但步進(jìn)電機(jī)故障而不被執(zhí)行，故無提速功能，造成起步掛擋時(shí)轉(zhuǎn)速下降，動(dòng)力不足，而使發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)易熄火。

參考資料：

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