丰田卡罗拉轿车发动机无法起动故障检修方案设计毕业设计文档格式.docx

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简单来说，发动机就是一个能量转换机构。

它起到了至关重要的作用，但是它工作的环境又非常恶劣，易损坏。

所以本文对汽车安全技术及主动式安全装置中的汽车发动机系统进行了综述。

该设计方案通过丰田卡罗拉较车发动机系统概述，卡罗拉轿车发动机系统组成，丰田卡罗拉发动机系统维修实例等三大部分的论述。

进一步阐述了卡罗拉轿车发动机系统存在的问题及常见故障，进一步提出个人的一点建议。

希望对卡罗拉轿车发动机系统的日常使用中减少问题，对其有所改善，推动卡罗拉轿车的发展，使之能够早日提升竞争力，适应市场的变化和发展。

第三部分设计成果

第一章丰田卡罗拉电控发动机基本构造及工作原理

发动机电控系统由传感器与控制开关、电子控制单元、执行器三部分组成。

传感器包括空气流量传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门体、油门踏板位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、离合器踏板开关、氧传感器和爆震传感器等。

电子控制单元ECU采集的控制开关信号主要有点火开关信号、起动开关信号、电源电压信号、空调开关信号和空档安全开关信号等。

执行器主要有电动燃油泵（油泵继电器）、电磁喷油器、清污VSV、凸轮轴正时机油阀。

卡罗拉1ZR-FE发动机电控原理图1-1：

图1-1

传感器是一种信号转换装置，安装在发动机的各个部位，其功能是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等，并将这些参数转换成计算机能识别的电信号输入ECU。

1ZR-FE发动机的传感器有空气流量传感器，曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、节气门体、油门踏板位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、离合器踏板开关、氧传感器和爆震传感器等。

将这些传感器信号输入电控单元，用于在发动机整个工作范围内控制最优燃油喷射量、喷射时间，以减少废气排放并提高发动机功率和燃油经济性。

1.1热丝式空气流量计

（1）工作原理：

在热丝式空气流量传感器中，采用恒温差电路实现流量的检测。

发热元件电阻和温度补偿电阻分别在电路的两个璧上。

当发热元件的温度高于进气温度时，电桥电压才能达到平衡，并具有电流放大作用的控制电路控制加热电流（50-120mA）保持发热元件温度与温度补偿电阻温度之差保持恒定。

当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻120℃。

电流增量的大小取决于发热元件受到冷却的程度，即取决于流过传感器的空气量。

当电桥电流增大时，取样电阻上的电压就会升高，从而将空气量的变化转变为电压信号的变化。

信号电压输入ECU后，ECU便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量的大小。

（2）信号作用：

发动机电控单元利用该测量值计算喷油时间和点火时间。

（3）信号失效：

信号失效时，发动机电控单元用一个固定值来替代。

1.2曲轴位置传感器

（1）曲轴位置传感器又称为发动机转速或曲轴转角传感器，位于缸体上。

它是一个电磁感应式，信号盘由36个齿和2个齿轮（两个大齿），齿缺相距180°

，作为确定曲轴位置的参考标记。

采集发动机曲轴转动角度和发动机转速信号，并将信号输入ECU，以便确定和控制喷油时刻与点火时刻。

信号失效时，发动机熄火。

（4）快速启动识别：

为了让发动机快速启动，发动机电控单元计算来自霍尔传感器的发动机转速传感器信号。

并利用来自霍尔传感器的信号识别各缸。

曲轴传感器轮上由两个齿缺，当曲轴转过半圈时，发动机电控单元就会获得一个相关信号。

通过此方式，发动机电控单元在初期就可识别相关各缸的曲轴位置并控制相应的电磁阀来进行喷射循环。

1.3凸轮轴位置传感器

（1）凸轮轴位置传感器又称为汽缸判别传感器和相位传感器，安装在凸轮轴齿轮下面的齿形皮带导向轮上，监测安装在凸轮轴齿轮上的7个凸齿位置。

采集配置凸轮轴的位置信号，并将信号传入ECU，以便ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火控制和爆震控制。

信号失效时，发动机电控单元利用发动机转速传感器产生的信号作为替代信号。

（4）发动机启动时各缸的识别：

发动机启动时，发动机电控单元应知道哪缸处于压缩冲程，以便激励相应的喷油电磁阀。

发动机电控单元计算由非接触性磁阻产生的信号确定凸轮轴位置。

1.4节气门体

（1）信号作用：

发动机不同工况需要的进气量有加速踏板传感器、节气门控制模块和电子式气门体组成的进气调节系统进行调节。

踏板传感器传感器安装在加速踏板上，电子式气门体有节气门位置传感器、执行机构和节气门组成。

电子式加速踏板传感器将加速踏板的位置信号传送到电子控制器ECU内部的节气门控制模块，有节气门控制模块中处理程序计算出节气门开度的大小之后，再驱动直流电机调整节气门进气通道的开启面积来控制进气量，从而满足发动机不同工况对进气量的需求。

这种进气调节系统具有进气量控制精度高，能够实现低排放控制的优点。

还可通过控制模块驱动节气门来调节发动机怠速时的进气量。

因此，不需要旁通进气道和怠速调节器。

（2）信号失效：

加速不良，发动机故障指示灯亮。

1.5油门踏板位置传感器

识别加速踏板位置，计算喷油量。

信号失效时，发动机电控单元不能识别加速踏板位置。

发动机在高怠速下运转，以便驾驶员将车开到附近的服务站。

（3）怠速开关和强制降挡开关集成在加速踏板位置传感器内（在脚踏板壳体内）。

1.6冷却液温度传感器

（1）冷却液温度传感器是负温度系数热敏电阻（NTC），其安装在缸盖的冷却液接头上，将当前冷却液温度信号传送给发动机电控单元。

将发动机冷却液温度信号变换为电信号输入发动机电控单元（ECU），以便ECU修正喷油时间和点火时间，使发动机处于最佳工作状态。

信号失效时，发动机电控单元利用来自燃油温度传感器信号修正喷油量。

1.7进气温度传感器

将进气温度信号变换为电信号输入发动机电控单元（ECU），以便（ECU）修正喷油量。

信号失效时，就会导致热起动困难、废气排放量增大。

1.8离合器踏板开关

（1）离合器踏板开关安装在脚踏板上。

发动机电控单元利用该信号识别离合器是分离还是结合，若分离，则喷油量短时减少，确保换挡平顺。

若信号失效，则换挡时会出现发动机熄火现象。

1.9氧传感器

通过检测排气中氧离子的含量来获得混合气的空燃比信号并将空燃比信号转变为电信号输入发动机ECU。

ECU根据氧传感器信号对喷油时间进行修正，实现空燃比反馈控制，从而将过量空气系数控制在1.0左右，使发动机获得最佳浓度的混合气，从而达到降低有害气体的排放量和节约燃油的目的。

若信号失效，则尾气排放不良。

1.10爆震传感器

将发动机爆震信号转换为电信号输入发动机ECU，以便ECU通过修正点火提前角来消除爆震。

（2）信号失效:

若信号失效，发动机输出功率降低，加速发闷。

第二章排除发动机无法启动故障的基本思路

2.1故障的现象

起动机能带动发动机正常运转，但发动机无法启动

2.2故障原因分析

2.2.1点火系统故障

（1）火花塞火花塞间隙不正确；

火花塞电极烧蚀或损坏；

火花塞电极有积炭；

火花塞磁绝缘体有裂纹；

绝缘外皮或插头漏电。

（2）点火线圈点火线圈绕组断路或搭铁。

（3）点火控制器点火控制器损坏。

（4）点火提前角失准　由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因，控制单元发出错误指令，使点火提前角不正确，或造成点火提前角大范围波动。

（5）点火线路点火信号（IGT）和反馈信号（IGF）故障

图2-2点火线圈

无IGT信号，ECU发出的点火信号不能送到点火器，点火线圈不工作，发动机缺缸工作或不能启动。

IGF故障，点火器点火完成信号不能送回ECU，ECU收不到点火反馈信号，停止向喷油器发送喷油信号。

无IGT信号的原因主要为：

a曲轴位置传感器故障。

bIGT线路断路。

cECU故障。

2.2.2燃油系统故障

（1）燃油泵泵油能力不足，燃油泵安全阀弹簧弹力过小，燃油不能喷进发动机，汽车发生异响。

（2）油管渗漏、裂纹、扭结、变形、刮伤、软化或老化等现象。

（3）燃油滤清器滤清器堵塞。

（4）喷油器喷油器针阀卡滞，喷油器阻塞，喷油器泄漏等现象。

（5）燃油压力调节器油压过低，从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状，严重时只喷出油滴，喷油量减少使混合气过稀；

油压过高，实际喷油量增加。

（6）喷油器断路故障

图2-3喷油器

喷油器线路断路时，1端子与ECU之间断路会导致ECU不能控制电磁阀线圈搭铁，发动机启动困难、工作不稳、容易熄火、加速无力、怠速抖动。

2.2.3进、排气系统故障

进排气系统电子元件故障，如氧传感器、碳罐电磁阀、空气流量计传感器、涡轮增压器上的电磁控制阀调、节气门或发动机内部积碳、进气管道堵塞和排气管道堵塞等。

2.2.4机械系统故障

（1）气缸压缩压力过低活塞、活塞环和气缸璧配合处的磨损，磨损后，使他们之间的配合间隙增大，压缩空气从其配合处泄漏。

散热器内有气泡不断涌上，说明气缸垫漏气。

（2）配气正时不准配气正时过早（排气行程活塞到达上止点时,进气门开启过大,排气门关闭过早）会出现排气不彻底。

配气正时过晚（排气行程活塞到达上止点时,进气门开启过小,甚至未能开启,排气门仍处于较大开度）则会出现进气阻力过大,进气不充分。

2.2.5电控系统故障

（1）曲轴位置传感器（NE）断路故障

当出现曲轴位置传感器故障时，发动机ECU接受不到转速信号，不能控制断路继电器的搭铁点搭铁，喷油器无电压、燃油泵不工作，点火线圈不点火，发动机将不能够启动。

图2-4曲轴位置传感器

（2）凸轮轴位置传感器断路故障

图2-5凸轮轴位置传感器

当曲轴位置传感器出现故障，ECU不能识别一缸压缩上止点，不能进行喷油、点火和爆震控制，发动机出现无法启动、工作不稳、怠速不稳并且容易熄火的现象。

（3）空气流量传感器断路故障

图2-6空气流量传感器

当空气流量传感器出现故障时，ECU接受不到来自空气流量计的信号，会造成发动机启动困难、性能失常、油耗增加、易爆震、加速发闷、回火、放炮和怠速不稳的现象。

（4）ECU故障

电源电路调节器脏污、受潮，导致充电电压过高；

电源极性接反；

在充电的同时接通起动机；

发动机在运转过程中，蓄电池接头松脱致使发电机直接向ECU供电，水、雨、雪、泥、灰尘、油污等的浸蚀、大负荷工作时间长和工作时剧烈的冲击振动，会造成ECU变形、开裂、元件引脚断路、短路、粘连或元件损坏等故障，从而造成发动机无法起到。

2.发动机无法启动故障检测

第三章故障诊断实例

3.1故障现象

窗体顶端

发动机点火着车后马上熄火,再次着车也不能启动发动机。

仪表板的MIL故障灯和机油压力故障灯都亮。

二、故障分析为了快速地排除发动机不能启动的这类故障,首先要分析导致发动机无法正常窗体顶端

一辆装备1ZR发动机的丰田卡罗拉轿车。

该车行驶过程中出现了发动机熄火，再次起动时，起动机可以带动发动机运转，但无法着车。

将点火开关置于ON位置，散热风扇高速旋转。

3.2故障诊断过程

首先确认故障现象存在。

将点火开关置于ON位置时，发动机散热风扇高速旋转，听不到油泵泵油的声音。

将点火开关置于ST位置，发动机无起动征兆。

首先用KT600进入发动机控制单元ECM读取故障码，ECM和故障诊断仪无法通信，根据这个现象，首先判断是发动机控制单元ECM电源电路故障，而且散热风扇高速旋转的故障现象也是ECM电源电路故障的1个特征。

查阅卡罗拉ECM电源电路图（如图1所示），检查图中给电源供电的保险丝和继电器。

闭合点火开关，用试灯检查EFINo.1保险丝（如图2所示）两端均没电，判断EFINo.I之前的电路肯定有断路之处。

接下来检查EFIMAIN保险丝（如图2所示），发现该保险丝一端带电，另一端试灯却不亮，判断EFIMAIN断路。

取下保险检查，发现该保险丝烧断，更换20A的EFIMAIN保险丝。

起动发动机，发动机正常运转。

窗体底端

修好之后离开现场，刚进单位就接到车主电话，告之车辆又出现了刚才的故障现象。

难不成EF7MAIN保险丝又烧断了？

指挥车主打开发动机舱盖，取下发动机舱保险丝盒盖，找到EFIMAIN保险丝所在的位置，取下该保险，果真该保险丝烧断。

通过确认故障部件，可以肯定该保险丝还给其它用电设备供电，由于另一条供电电路电流过大而使发动机ECM供电电路的EFIMAIN保险丝烧断。

查阅电路图发现，20A的EFIMAIN保险丝除了给发动机电控单元ECM供电之外，还负责给燃油泵供电（如图3所示）。

于是怀疑燃油泵由于卡滞或者内部线路的短路而造成电流过大，从而导。

致保险丝熔断。

带着20A的EFIMAIN保险丝和燃油泵赶赴现场。

拆卸燃油泵总成，发现燃油泵出油口脏堵，做电路测试发现油泵有卡滞现象存在，由此可以肯定燃油泵故障是导致故障发生的原因。

3.3故障排除

更换燃油泵总成，试车一段时间之后，故障现在没有再出现，至此故障彻底排除。

3.4故障总结

通过故障现象可以肯定线路存在断路。

更换了保险丝之后故障虽然排除，但由于没有找到故障的真正原因，而导致故障现象的再次出现。

这就要求我们在实际的维修过程中，能根据故障现象，找到造成这个故障的深层原因，从而彻底排除故障。

第四部分结束语

本文主要阐述了汽车发动机系统常见故障诊断与排除，发动机系统作为汽车安全的基本保障，在日常的使用中它的工作状态直接关系到行人和驾驶者的安全问题：

由此，做好发动机系统日常维护和检测，即使进行故障诊断与排除就显得尤为重要。

车辆发动机系统对行车安全的影响很大，试用中必须加强器维护与检查，保证其可靠工作。

本文列举汽车发动机系统常见的故障现象，提高故障诊断与排除方法。

第五部分致谢

大学生活一晃而过，回首走过的岁月，心中倍感充实，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良好。

首先真挚的感谢我的论文指导老师。

他在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文。

还有教过我的所有老师们，你们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；

他们不拘一格的思想给予我无尽的启迪。

感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实地度过了三年的学习生活。

参考文献

（1）《汽车与配件》

（2）《丰田卡罗拉发动机维修手册》

（3）《发动机性能》主编：

李京申刘波教育科学出版社

（4）《进出口汽车发动机维修实例》主编：

吴文琳张华等辽宁科学技术出版社