一輛行駛里程約9萬km、裝備1ZR-FE發動機的2014年豐田卡羅拉轎車。
故障現象:發動機怠速工況不穩,發動機喘震,怠速時3-5min會白動熄火,發動機故障燈亮起。
故障分析:①混合氣濃度;②火花塞故障;③主控感測器訊號故障。
故障排查:使用診斷儀進行故障碼讀取,故障碼及內容如圖1所示,故障碼3種狀態均存在,故可以肯定此故障碼為硬性故障碼。
接著讀取其相關資料流,發現進氣溫度顯示為-41℃,資料流與故障內容相吻合,依據其ECM內部電路結構,對於熱敏電阻型的溫度感測器,高輸入意味著線路存在斷路,如圖2所示。短期燃油修正值-6.25%(正常值為-8.6%至-5.2%),屬於正常,-41℃對短期修正值影響不大。此時發動機怠速正常,但存在不穩的感覺。
隨著發動機溫度不斷升高,當轉速跌至580r/min時,發動機自動熄火,讀取資料流如圖3所示。1司時也發現除之前出現的進氣溫度感測器訊號呈故障狀態外,其他幾個資料出現了不同程度的偏離。
1.MAF檢測空氣進入量達到了214.71gm/s,怠速工況下,此值是正常值的100倍(藍色框);
2.發動機轉速在580-800r/min之間不斷跳動(紅色框);
3.短期燃油修正值及長期修正值都接近臨界值(黑色框);
4.A/F(空燃比)訊號則為1.23、提示混合氣過稀,對應短期修正值,不斷增加噴油量(黃色框)。
再次讀取故障碼時,增加了“P0103質量空氣流量電路高”故障碼,而此故障碼提示為空氣流量短路或者斷路。依照兩個故障碼的提示,對本體進行檢查。檢查進氣溫度感測器熱敏電阻為1.84kΩ,如圖4所示,屬於正常。MAF檢測電路屬於整體電路,故考慮準備整體換試。同時依據故障碼提示,懷疑MAF與ECM之間存在斷路故障,於是對MAF插頭B2 -L的5條線進行通斷性及對地導通性檢測,各項數值正常。
裝復後,著車,一邊觀察資料流一邊觀察車輛狀況,當用手無意問觸控到MAF B2插頭時,發動機突然自動熄火了,距離著車才十幾秒。此次人為動作導致熄火給整個診斷提供一個重要指引,會不會是哪裡接觸不良導致發動機怠速不穩且自動熄火呢?怠速工況214.71gm/s的空氣進入量明顯一是不合理的。因為正常怠速2.6-3g/s的空氣進入量,若空氣流量為0.0gm/s時,表明VG(訊號線)電路斷路或短路;若檢測值為270.71gm/s或更多時,表明E2G(搭鐵線)電路存在斷路。那麼目前214.71 gm/s又說明什麼呢?透過查閱維修手冊,1-270.71gm/s的,此資料在固有的診斷流程中被劃分為間歇性故障,所以才會出現接觸B2插頭怠速自動熄火的一幕。
考慮到間歇性故障較難診斷,對其進行換件試車是最直接有效的辦法。更換一個運作正常的MAF後,同時用手進行模擬撥動B2插頭,發動機運轉正常,資料流均處於正常範圍,如圖5所示。
隨後清除故障碼,再讀取故障碼,MAF故障碼P0103已經消除,但是P0113故障碼依然存在。清除不了P0113故障碼,這只是說明B2插頭內部的1號、2號針孔與進氣溫度感測器的(THA、E2)兩針腳之間連線處存在故障,而且故障碼P0103在發動機怠速正常時的一段時間內也沒有出現,這隻說明了B2插頭中的3號、4號、5號與置換的MAF中的+B、E2G、VG之間的連線沒有問題,但不能夠說明原車MAF沒有問題,因為在未進行換件之前,出現了P0103,如圖6所示。隨著發動機抖動熄火,氣缸失火次數的資料流也隨之出現。氣缸失火也有可能是上述兩個故障出現後的衍生產物,於是將4個火花塞全部拆下來檢查,發現4個火花塞均沾滿了積炭及機油,還能聞到“生油”(未完全燃燒的混合氣)味。損壞最嚴重就是4缸火花塞,中心電極處已經鬆動,影響了點火。如圖7所示,左邊為故障火花塞,右邊為比對車輛的火花塞。
至此,故障點已經初步明確,先更換B2插頭及4個氣缸的火花塞,著車後讀取故障碼,P0113沒有出現,但P0103卻出現了,此時發動機怠速工況不穩,但情況較之前有所改善。更換全新MAF,故障徹底排除。
故障總結:MAF B2插頭內部1號、2號與進氣溫度感測器本體之問線路斷路,最先表現出來的是故障燈點亮,但此故障與怠速自動熄火不吻合,因進氣溫度感測器的訊號主要是修正功能,並不起到主控作用。隨著診斷的深入,MAF訊號在檢測及傳輸的過程中也出現了問題,導致發動機在控制出現了混亂,資料也出現了不同程度的偏離。MAF訊號的偏離造成了缸內棍合氣比例失調,最後也導致丁氣缸失火的故障現象。此次維修作業持續的時間較長,主要是觀察和資料比對。認真閱讀維修手冊內容,理解電控發動機診斷機理對於診斷故障是非常有好處的。