十国千娇郭和符金盏:丰田车系经典案例

控点火信号的检测与分析
丰田车微机控制点火电路（图 1）的基本工作原理是：电子控制装置（ECU）根据节气门位置传感器（或空气流量传感器或进气歧管压力传感器）、发动机转速传感器和冷却水温度传感器提供的发动机负荷、转速和冷却水温度等信号确定最佳点火提前角，并根据曲轴转角传感器提供的曲轴转角信号输出点火正时（IGT）信号，而点火器则确定和控制初级电路的通电时间。当ECU输出IGT信号，点火线圈一次侧电流中断而实现点火时，点火器输出一个点火确认（IGF）信号给ECU；如果ECU未收到IGF信号，ECU则立即停止喷油器的喷油。如果ECU检测到IGT或IGF电路断路或短路，即在连续输出4次IGT信号后ECU未接收到IGF信号，ECU即认为点火器有故障。根据该基本工作原理，可以利用点火信号（IGF和IGT信号）对微机控制点火电路进行故障分析。
1 IGF信号的检测与分析
起动发动机时用万用表在ECU线束侧连接器上测量IGF端子电压（图 2），即IGF信号电压，其值应为0.8V-1.2V；如果IGF信号电压不符合标准，可在拆下点火器线束侧连接器后将点火开关置于点火（ON）位置（发动机不运转），然后再测量IGF端子电压。这时，如果IGF端子电压为4V-5V（ECU提供的电压），说明点火器、点火线圈或其线路有故障；否则，说明ECU、分电器或其线路有故障，或ECU上无电源电压。
2 IGT信号的检测与分析
a.起动发动机时用万用表在ECU线束侧
连接器上测量IGT端子电压（图 3），即IGT信号电压，其值应约为0.8V。如果测得的IGT信号电压接近0V，应拆下点火器线束侧连接器，再测量发动机起动时IGT端子电压；若此时IGT信号电压仍接近0V，说明ECU无IGT信号输出，即ECU、分电器或其线路有故障。
b.拆下分电器线束侧连接器，在起动发动机时测量曲轴传感器和发动机转速传感器输出的信号电压（图 4），其值应该在规定的范围以内。如果测得的信号电压值不符合标准，则说明传感器有故障；如果测得的信号电压值正常，则说明ECU或ECU到分电器的线路有故障。
皇的处理
故障现象
一辆CROWN 3.0皇冠轿车，暖机后怠速始终不稳，转速有时高达1460r/min，而且不能调节。当开空调时，冷泵皮带盘时转时停，发动机抖动且时冒隆烟。
检修过程
该轿车在修理厂时，点火时间没有调整过，即分电盘外壳一直保持原样未转动，但怠速螺丝已经动过，故障依旧。该车起动尚正常，用“故障代码”方法查找并很快排除故障，具体方法如下。
撑开车头盖，在进气歧管附近找到一个标有“Diagnosis”小盒，打开此诊断盒的塑料盖，在其背面找到TE1及E1代号座，用一根短接线插入其对应的插孔内(TE1及E1)，见图1.然后把点火开关旋到“ON”档，但切记不需起动发动机，也不必踩下油门。即节气门保持原位。此时仪表板上“Check Engine”检查灯有规律地闪烁(图2)，出现“22”码和“41”码，对照故障诊断表，分别指示为水温信号及节气门位置传感信号有故障。本车水温感应塞采用负温度系数热敏电阻，在暖车后即测其阻值约为5.4kΩ、远大于正常值，系感应塞损坏，以新换之。该感应塞正常的温度电阻值参见下表：
表1：水温感应塞的温度--电阻关系
温度(℃)
100
80
60
40
20
0
电阻(Ω)
120-270
220-430
430-700
0.85k-1.4k
2.0k-3k
4.1k-7.4k
再检查节气门位置传感器，该结构为电位器输出型，其上四个接柱分别为VC (电源脚)，VTA(输出脚)、IDL(怠速脚)、E2(接地脚)，参见图3。发现接插件有锈蚀而接触不良，用“WD40”除锈剂清洁之，电路恢复正常。故障排除后着车，再细调怠速螺丝，其转速可稳定在740r/min，故障排除。
故障分析
这里值得提出的是，由于电脑ECU有记忆功能，故清除“故障代码”警告灯闪亮，应在再次着车前进行。其具体步骤是：可拔下蓄电池搭铁线15s，亦可单独把电脑ECU的电源保险丝拔下〉15s。再把点火开关置于“ON”档，荐此时故障代码“22”及“41”不再出现，即表示上述故障确已排除，可拆下诊断盒的短接线，正常着车即可使用。注意卸下蓄电池搭铁线清零时，特别要警惕CD音响及防盗系记忆密码的丢失，以防又误出新的故障。
子节气门系统的检修
1.原理
'98款皇冠3.0和凌志LS400均装备了电子节气门系统（ETCS）以代替传统的节气门开度由油门踏板经油门拉线直接控制方式，但仍保留油门踏板和油门拉线，油门踏板踩下程度经油门拉线使油门踏板位置传感器输出信号发生变化。发动机电控单元（ECU）接到这一输入信号后，驱动节气门起动机，调节节气门开度以适应行驶要求。
丰田电子节气门控制系统由以下电子元件组成：①节气门起动机。②电磁离合器。③节气门位置传感器。④油门踏板位置传感器。
节气门位置传感器位于节气门体上，与传统的节气门位置传感器不同，其内部实际包含两个传感器。 ECU通过这两个传感器的信号输入，得知节气门的实际开度及节气门位置传感器自身是否存在故障。
油门踏板位置传感器位于节气门体上，其结构原理与节气门位置传感器相同。它由油门拉线连接到油门踏板上，检测油门踏板的踩下程度。
电磁离合器位于节气门起动机和节气门之间，用于连接节气门起动机和节气门，倘若系统元件或线路出现故障，ECU就会储存故障代码，即切断电磁离合器和节气门起动机的电源供应，节气门起动机和节气门分离，节气门在回位弹簧作用下回到关闭状态。此时节气门开度则由油门踏板经油门拉线直接控制。同时组合仪表板上的多元信息屏将出现“CHECK ENG”信息，以提醒驾驶员发生了故障。
2.基本检查
（1）检查节气门的连接是否平滑，有无卡涩现象。
（2）检查节气门起动机能否运转。
①打开点火开关。
②转动油门踏板位置传感器拉杆，检查是否有起动机动作响声，同时不应有摩擦声。
（3）检查油门踏板位置传感器。
①将丰田手持式检测仪表连接到仪表台左下角的DLC3检测头上。
②检查“CHECK ENGINE”警告灯不应点亮。
③转动油门踏板位置传感器拉杆至全开位置，检查“CURRENT DATA”（当前数据）菜单下的节气门开度数值是否符合标准，标准节气门开度为60%以上。若没有丰田手持式检测仪，则可测量ECU接头的“VAP”和“E2”端子间的电压，标准电压值为3.2-4.8V。
（4）检查进气系统。
①起动发动机，检查“CHECK ENGINE”警告灯不应点亮。
②使发动机暖机至正常工作温度。
③空调A/C开关在关闭状态下检查起动机怠速，标准怠速值为700±5Or/min（变速器处于空挡）。
注：上述检查均应在没有电负荷状态下进行。
（5）完成（2）-（4）各步检查后，进行路试，以检查是否响应不协调。
3.检查节气门控制起动机（连电磁离合器）
（1）拆下节气门控制起动机接头。
（2）用欧姆表测量节气门起动机电阻，即接头1#（M+）和2#（M-）端子之间电阻，其电阻标准值为0.3-100Ω（20°C时）。若阻值不符合要求，则更换节气门起动机（连电磁离合器）。
（3）用欧姆表测量离合器电阻，即接头3#（CL-）和4#（CL+）端子间电阻，离合器电阻标准值为4.2-5.2Ω（20°C时）。若阻值不符合要求，则更换节气门起动机（连电磁离合器）。
4.检查节气门位置传感器
（1）拆下节气门位置传感器接头。
（2）用欧姆表测量“VC”和“E”端子间电阻，标准电阻值为1.25-2.35KΩ（20°C时）。若阻值不符合要求，则更换节气门位置传感器。
5.检查油门踏板位置传感器
（1）拆下油门踏板位置传感器接头。
（2）用欧姆表测量“VC”和“E”端子间电阻，标准电阻值为1.64-3.28KΩ（20°C）。若阻值不符合要求，则更换油门踏板位置传感器。
6.故障码的读取与清除
（1）故障码读取。
若发动机ECU确认ETCS系统有故障，ECU即切断节气门起动机和电磁离合器的电源供应，进入失效保护状态。同时，组合仪表上的多元信息屏将显示“CHECK ENG”信息。此时，可由下面方法读取故障码。
①打开点火开关。
②用跨接线跨接DLC3之13#（TC）和4#（CG）端子。
③由多元信息屏上读取故障码，若出现“EFI…·89”，则表明ETCS系统有故障。更详细的故障码应由组合仪表上的“ECT SNOW”指示灯（非一般国家规格）或“ETCS”指示灯（一般国家规格）闪烁读取。
（2）故障码清除。取下EFI保险丝即可。
ECTS故障码表
代码
代码内容
故障部位
21
节气门起动机线路 节气门起动机线路短路或断路 节气门 ECU
22
电磁离合器线路
电磁离合器材线路短路或断路 电磁离合器 ECU
23
ETCS执行器电源 线路
ETCS电源线路 ECU
31
节气门起动机卡死
节气门起动机 节气门体 ECU
32
ETCS系统故障
ETCS控制系统 ECU
33
ECU故障（ETCS部分）
ECU
注：若多元信息屏出现“EFI…·19”（油门踏板位置传感器线路）或“ER…·41”（节气门位置传感器线路），同样会使ECU切断节气门起动机和电磁离合器的电源供应，进入失效保护状态，应检修相应元件及线路。
动机排气管冒白烟
1 故障现象
一辆日本丰田汽车公司生产的UCF10L-AEPGKV型轿车（装备1UZ-FE型发动机，A341E型自动变速器）起动困难，发动机在中、低速运转时抖动比较严重，汽车在行驶中发动机偶尔会出现自行熄火现象，仪表板上的故障指示灯（CHECK）有时闪烁，但不常亮，并且排气管内有较多白烟排出，有较浓的汽油味，燃油消耗量很大。
2 原因分析
发动机在中、低速运转时抖动比较严重，这说明发动机的8个气缸中有某些气缸不工作或工作不良，造成发动机运转不平稳而产生抖动。通常造成发动机气缸不工作或工作不良的原因多为点火系统、燃油供给系统工作不良或各气缸的压缩压力不一致等。因为排气管内有较多的白烟排出，并且汽油味很浓，说明可能是进入某个或某几个气缸的汽油太多，造成可燃混合气太浓，燃烧不完全或者根本就不能燃烧。造成这种情况的直接原因很可能是喷油器工作失效，或喷油器控制电路有故障，也可能是某些气缸的火花塞不跳火。
3 检查过程
a.首先利用发动机ECU的故障自诊断系统检查发动机控制系统中是否有故障。检查结果，仪表板上的故障指示灯显示故障代码为11、21、26和27。
为了判断这几组故障代码是否真实，先清除ECU中存储的所有故障代码，然后重新起动发动机，并让其在低、中、高各种转速条件下工作一段时间，熄火后重新调取故障代码，这时仪表板上的故障指示灯显示故障代码为11和26。再进行道路试验，在试车过程中发现汽车存在加速迟缓、惰车及自行熄火等诸多故障，并且仪表板上的故障指示灯有时闪烁（但不常亮），试车完毕再调取故障代码为11、21、26及27，说明这几组故障代码确实存在。
故障代码11表示ECU电源电路有瞬间中断现象，21表示左侧主氧传感器及电路故障，26表示可燃混合气过浓，27表示左侧副氧传感器及电路故障。
b.检查ECU电源电路中的EFI熔丝（2OA）完好，各联接导线无断路、短路，接头、插接器无松动现象，线路正常。起动发动机，运转一段时间后用手触摸位于2#接线盒中的EFI主继电器，感觉很烫手，说明EFI主继电器有故障。更换一个新的EFI主继电器后起动发动机，并让它工作相当长一段时间后再用手触摸，感觉仅有些微热，工作温度正常。说明ECU确实因原有EFI主继电器工作不良而造成供电电源出现瞬间中断现象。
c.拆除各气缸的火花塞，发现第3缸和第5缸的火花塞是湿的，其余各气缸的火花塞则无此现象。这说明进入第3缸和第5缸的汽油太多，因混合气过浓而不能着火燃烧。将第3缸和第5缸的火花塞用电炉烘干后连同其他6个火花塞重新装回，插上高压点火线，起动发动机约20min后再拆下火花塞检查，发现第3缸和第5缸的火花塞又被汽油浸湿。这足以说明第3缸和第5缸的喷油器已失控，使大量液态汽油进入气缸，造成混合气过浓、无法着火燃烧而直接进入排气管，与其他气缸所排出的灼热废气混合后呈白色烟雾状排出。由于排出的废气不正常，时间稍长就会影响氧传感器正常工作，也容易造成氧传感器故障或失效。
d.在1UZ-FE型发动机控制电路中，对喷油器的控制共分成4组，即第1、7缸，2、8缸，3、5缸和4、6缸，因为是第3缸和第5缸的喷油器同时失去控制，而它们正好是同一组，一般而言，同一台发动机中有2个或2个以上的喷油器本身同时失效的可能性很小。据此分析，ECU对第3缸和第5缸喷油器控制失效可能性很大。
对第3缸和第5缸的喷油器进行检查，用数字式万用表测量两喷油器在20℃时电磁线圈的电阻值为14Ω左右（正常值为13.4-14.2Ω），其电阻值正常。直接用12V电源驱动喷油器，可以清晰地听到喷油器针阀动作的冲击声，说明这两个喷油器都是好的。用万用表直接检查喷油器线束插头两端子间的电压，当短暂起动发动机时电压表上的读数约为12V定值（没有脉冲电压信号），这就说明喷油器驱动电路有故障。
e.起动发动机，用听针倾听各喷油器的工作情况，发现第3缸和第5缸的喷油器只有“嘶嘶”的声音而无喷油器针阀动作的冲击声，以此就可初步判定这两个喷油器工作失效，并且喷油器针阀是保持常开的。
f.脱开第3缸和第5缸喷油器的线束插接器，让这两个喷油器不工作，这样，发动机怠速时虽然也抖动，工作不平稳，但几分钟后可以看见排气管内的自烟逐步减少最终排气烟色正常，这也可以证明排气管内的白烟是因为上述两个喷油器泄油造成的。
g.脱开ECU线束插接器，检查第3缸和第5缸喷油器共用地线到ECU上40#端子间的联接导线是否有短路处，检查结果是正常的。
h.因为第3缸和第5缸的喷油器及控制线路都是正常的，那么可以进一步肯定ECU上对这两个喷油器的驱动电路有故障。拆下ECU后，打开两端的盖板，发现ECU内有积水（估计是洗车后造成的）。先把积水烘干，经过仔细检查并测量有关元件后，发现集成电路板上用于驱动第3缸和第5缸喷油器的功率三极管被击穿，另有一只二极管的管脚虚焊。这就是造成上述两缸喷油器控制线路短路，使这两个喷油器针阀保持常开，从而使进入这两个气缸的汽油完全失去控制的原因。其结果是使这两个气缸不工作；同时也使燃油主油道油压下降，影响其他喷油器的正常喷油。特别是在刚起动时，因上述两缸喷油器泄油，使其余各缸的实际供油量减少，造成混合气过稀而不易燃烧。另一方面，由于发动机缺缸工作而难以起动。
4 排除措施
更换ECU集成电路板上被击穿的功率三极管，焊好二极管管脚上的虚焊点，将ECU装上，插好线束插接器，装好发动机的其他附件后起动发动机。发动机在刚起动的几分钟内排气管中仍有一部分白色汽油蒸气排出，以后便逐渐消失，发动机运转十分平稳，抖动现象完全消失。随着发动机冷却水温度逐步升高至正常工作温度，发动机怠速便稳定在750r/min左右，接通A/C开关后怠速上升至约850r/min，发动机工作恢复正常。
检修完毕，清除ECU中所存储的故障代码后进行道路试车，经过相当长一段距离试车后再调取故障代码，仪表板上的故障指示灯显示正常代码，表明发动机控制电路正常，故障彻底排除。
故障码自诊断系统
1.诊断座位置
在发动机室右侧或在驾驶室内转向盘偏左下方。
2.诊断座型式及跨接线方法
（l）6针诊断座，跨接E1、TEl线。
（2）16针诊断座，跨接5、6号线。
（3）17针诊断座，跨接E1、TEl号线。
（4）23针诊断座，跨接3、8号线。
3.读取故障码
将点火开关置于ON位，仪表盘上的CHECK ENGINE灯就会闪烁故障码。
4.清除故障
拆下保险盒EFI保险丝，并拔下跨接线1Os后，即可清除故障码。
5.故障码表
1988年以后TOYOTA发动机故障码--双码（跨接TE1与El）
故障灯常闪    系统正常
11  主电脑继电器工作不良，无电源信号
12  ①起动发动机2s以上，主电脑无法取得NE信号;或NE及G1、G2信号不良
②发动机在600-4000r/min之间运转3s以上无法取得G信号
13  ①发动机转速大于1500r/min，时间持续0.3s以上无NE或G1、G2信号
②发动机转速在500-400Or/min之间，侦测4次NE信号但却无G信号或STA断线。
14  点火系统IGT或IGF回路不良
15  第2组点火系统IGT或IGF回路不良
16  主电脑与自动变速器电脑连线不良
17  1号凸轮轴传感器信号不良
18  2号凸轮转传感器信号不良
21  氧传感器输出电压低于0.35V或高于0.7V，1min以上无变化
22  水温传感器信号短路或断路超过0.5s
24  进气温度传感器信号短路或断路超过0.5s
25  空燃比（混合气）过稀或漏气
26  空燃比（混合气）过浓或漏油
27  辅助氧传感器信号不良
28  发动机右氧传感器输出电压低于0.35V或高于0.7V，1min以上无变化
29  发动机右辅助氧传感器信号不良
31  ①进气压力传感器/真空传感器信号不良
②空气流量计VC断路或VC与E2之间短路
32  空气流量计E2断路或VS与VC之间短路
34  进气压力信号PIM电压不良（涡轮增压太高）
35   ①进气压力或大气压力传感器信号线路短路或断路
②LS400发动机电脑内海拔压力传感器信号不良时会出现16号或35号故障码。
41  节气门位置传感器VTA信号断路或短路超过0.5s
42  行驶中，发动机转速在2500-4500r/min之间持续8s以上无法取得车速信号
43  当点火开关置于ON位起动发动机，此时主电脑收到转速在8000r/min以上，却未收到起动信号
47  Lexus GS300与SC300辅助节气门位置传感器线路断路或短路或IDL2与VTA2电压超过1.5V
48  真空开关电磁阀（VSV）断路或短路
51  当空调开关没有关，A/T挡位不在P挡或N挡，节气门未全关，读取故障码时，会出现51号故障码，表示正常
52  当发动机转速在1600-6700r/min之间，左侧爆震传感器传给电脑的信号少于6次
53  发动机在650-5200r/min之间运转，一直没有接收到爆震信号，表示主电脑不良
54  涡轮增压进气冷却器不良
55  当发动机转速在1600-6700r/min之间，右侧爆震传感器传给电脑信号少于6次
61  变速器内车速信号不良
62  S1电磁阀回路不良
63  S2电磁阀回路不良
64  SL锁定电磁阀不良
71  当水温在60℃以上，EGR温度传感器低于70℃，而电脑侦测到ECR打开持续2min以上
72  燃油断油控制电磁阀不良
78  发动机转速低于100r/min时，燃油泵断电或监控线路不良。
子弹头加速无力
故障现象：一辆已行驶数十万km的丰田子弹头车在长途行驶中，出现加速迟缓无力的现象。每次都只需熄一下火，马上再起动，又一切正常。加速良好，超车强劲有力，而一会就越来越没劲儿了，直至熄火后再起动又恢复正常。
故障分析与排除：对于这一故障，开始怀疑是汽油泵及其滤网、汽油滤清器有问题。拆下全部清洗、更换后故障依旧。检测喷油嘴喷油量及雾化情况，均良好；检查点火器点火线圈，甚至主电脑板及其线路，均无过热导致“过穿透”现象。
仔细分析故障现象，加速无力，声音喘振，似乎更应该是供油不足造成的，而供油量取决于：(1)燃油喷射脉冲信号宽度的大小，其受主电脑板控制，这方面极少出现故障；(2)燃油系统压力及流量。用燃油压力及流量分析仪接入系统中测得怠速时系统压力为300kPa，流量为1.7L/min，均正常。急加速时压力升至330kPa左右，流量略为下降。无意之中，发现点火开关关闭后，系统压力下降很快，不到一分钟就已几乎是零了。而正常的至少可以保持十分钟。保持供油总管(负责直接给各喷嘴供油的)压力的是燃油压力调节器及汽油泵出油口单向阀。由于汽油泵是新换的，故不再怀疑之，更换压力调节器(位于供油总管上)后，故障排除。
故障原因：由于燃油压力调节器内部的弹簧弹力减弱、环阀封闭不严造成的。它的失效并不仅仅简单地表现为怠速不稳，加速不良，不易起动，也可以象这辆车一样需长期行驶才表现出故障。
力
车型：凌志400（采用L型卡门涡旋式空气流量计）。L型燃油喷射发动机。
故障现象：发动机在各种工况下转速不稳，行驶无力。
故障检验：对卡门涡旋空气流量计进行检查，属于正常；点火正时也正常；燃油压力可达到270kpa，符合要求。测进气歧管压力为45kpa，说明进气歧管有漏气部位。
故障分析：对于L型燃油喷射系统，不管漏气部位是在空气流量计与节气门之间，还是在节气门与气缸之间，空气均未经空气流量计计量，因此进气歧管漏气对发动机的各种工况都会产生影响。由于L型空气流量计对进气量计量精度高（称空气质量流量计），所以只要有漏气部位，发动机这种工况进气量就会增加，ECU控制的实际喷油量相对减少，造成发动机各种工况下工作不稳，动力不足。
故障排除：通过对进气系统的全面查找，发现进气歧管燃油压力真空控制电磁阀（VSV）上的真空管松动漏气，紧固后故障排除。
维修体会：L型燃油喷射系统与K型燃油喷射系统在进气歧管发生漏气以后，进入的空气虽然都未经过计量，但对发动机各种工况的影响程度却有很大的差别。原因是L型燃油喷射系统对空气计量精度极高，所以对发动机各种工况的影响非常显著；而K型或KE型燃油喷射系统，对空气计量与燃油计量精度较差，所以在进气歧管漏气后，反应不如L型燃油喷射系统明显。