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ls0701

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2009广汽丰田汉兰达发动机故障1例

  • 2013-07-04
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故障现象:一辆2009年产广汽丰田汉兰达运动型多功能车,搭载2GR-FE发动机,行驶里程8万km。用户反映该车发动机故障灯亮。

检查分析:维修人员试车,发现除发动机故障灯亮外暂时感受不到任何其他异常现象。检测发动机控制单元,发现有多缸失火的故障提示。清除故障码后再试,车辆行驶一段时间故障灯又亮,但驾驶感受仍无异常。

图1 失火的分布情况

图1 失火的分布情况

图2 3缸的失火情况

图2 3缸的失火情况

图3 失火发生的时机

图3 失火发生的时机

观察试车中故障诊断仪记录的数据(图1),发现失火主要出现在3、4缸。这样看来,失火原因与混合气浓度控制的关系不大。这是因为各缸混合气浓度是采用相同方法来控制的,因此只要有1个气缸很少出现失火,就基本排除了混合气控制方面的原因。

选择失火最为严重的3缸进行分析。在失火次数达到32时(图2),车辆正处于发动机制动的行驶状态,车速为112 km/h。而在此之前发动机负荷率达到95%时,反而未出现失火。这样一来又排除了点火系统故障的可能性。从短期喷油修正量上看,虽然偏浓,但仍处在正常控制范围内。此外,当失火出现时,前氧传感器的泵氧电流为-0.56 mA,说明混合气并未出现明显的燃烧不良现象,失火只是由其他原因引起的扭矩下降而已。在发动机制动过程中,按照通常的理解,控制单元不应对失火进行监测,而事实却恰好相反。为了了解这个问题,又查看了发动机控制单元执行减速断油程序时的情况,发现失火均出现在未执行减速断油程序的区域(图3)。这可能是由于发动机的输出扭矩出现了严重异常,以至于发动机控制单元退出了减速断油程序。

既然混合气燃烧正常,为何3缸的输出扭矩还会降低呢?从失火出现及消失的突然性来看,可以排除机械零件故障的可能性,因为任何机械零件由于惯性的存在,都不可能在瞬间改变其运动状态。至此,故障范围缩小到发动机的进气气流上。有一种解释可与上述现象相吻合,那就是实际进入3缸的空气质量突然降低了。设想一下,如果在节气门关闭时,进气歧管与气缸形成了腔体,而由于气流的波动,在这样的腔体内很可能出现驻波现象。如果这种推测成立,那么实际进入气缸的空气质量必然会降低。

图4 进气管路内的情况

图4 进气管路内的情况

为了证实前面的推测,维修人员决定利用进气歧管来做一个试验。该款发动机采用了可变进气歧管。进气道在发动机低速运转时保持长管,当发动机转速超过4 000 r/min时,变为短管。试验是将进气歧管始终固定在短管上,目的是改变其共振频率。试验的结果是故障现象消失了。根据以上推测以及试验结果,决定拆卸进气歧管对进气系统进行彻底检查。从缸盖进气道向内观察(图4),发现进气门上有少许积炭,但进气道却较为洁净。这样的结果看起来并不支持前面的推论,但考虑到腔体的共振频率有可能会受到某些细小因素的影响而改变,因此还是决定对缸盖部分的进气道及进气门进行彻底的清洗。

清洗后反复试车,发现所有气缸的失火现象全部消失了。可见问题恰恰是由驻波造成的。

故障排除:为了巩固维修成果,又对整个进气系统进行了免拆清洗。随后经多次回访用户,确认该车的故障已彻底排除。

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