卡罗拉无法启动的诊断与分析.docx

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卡罗拉无法启动的诊断与分析

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目

卡罗拉发动机无法启动的诊断分析

学生姓名

张小杭

学号

81111216

院系

汽车系

专业

汽车电子

班级

811112

指导教师

施海凤

顾问教师

二〇一四年六月

摘要

故障排除一般思路为故障现象确认、原因分析、必要的检查、从易到难逐步缩小故障范围，然后锁定最小故障部件或范围，再进行必要的修理或更换，最后试车确定故障已排除。

该故障诊断涉及到起动系统、发动机停机系统及电控发动机的诊断和检查.其中电控发动机的诊断，又包括了点火系统、燃油供给系统、进排气系统、电子控制系统、发动机本体的诊断和检查。

电控发动机是一个机电液一体化的复合体，任何机械、液体或电子的故障都会导致电控发动机的性能发生变化。

其核心是电控系统，不论是该系统的控制电脑、控制电路还是其他任何一个传感器、执行器出现故障，都会在一定程度上影响发动机的起动性、运转平稳性、动力性、经济性和排放性。

电控发动机不能起动是一种比较典型的故障，该文以丰田卡罗拉轿车为例，阐述发动机无法起动故障的诊断与排除方法。

关键词：

丰田卡罗拉;发动机故障；无法启动；电控发动机

Abstract

Theoverallideaoftroubleshootingconsistsofconfirmingsymptoms，causeanalysis，necessarychecks．Thescopeoffailureisnarroweddownfromtheeasiesttothemostdifficultone．Thesmallestfailurewillbetargetedatlastandnecessaryrepairsorreplacementwillbemade．Finally，atestwillbecarriedontodeterminewhetherthefailurehasbeenruledoutornot．Thefaultdiagnosisprocessisconsistedofstartingsystem，engineshuttingdownsystem，electriccontrolofenginediagnosticsandinspectioninwhichthediagnosisofelectronicallycontrolledenginesisconsistedofignitionsystem，fuelsupplysystem，intakeandexhaustsystems，electroniccontrolsystems，diagnosticandinspectionofenginebody．

Keywords:

ToyotaCorolla;enginefailure;electroniccontrolsystems;

第一章绪论

1.1卡罗拉轿车发动机基本介绍

卡罗拉轿车发动机采用了可变气门正时技术，该技术可以提高进气充量，使充量系数增加，可以有效增加发动机的扭矩和功率。

卡罗拉轿车发动机主要参数卡罗拉轿车发动机排量的不同，使用的发动机型号也不相同。

卡罗拉1.8L的发动机型号是2ZR-FE，1.6L的发动机型号是1ZR-FE。

卡罗拉轿车发动机主要参数如表1.1所示。

表1.1卡罗拉发动机主要参数

丰田卡罗拉发动机采用直列四缸16气门双顶置凸轮轴（DOHC）,并配置了双VVT-i可变气门正时机构、直接点火系统（DIS）、电子节气门（ETCS-i）、涡流式进气歧管,还采用了智能进入与起动系统、电动助力转向装置（EPS）以及驻车辅助系统等技术含量较高的装备。

IZR-FE发动机的气缸直径为80.5mm,活塞行程为78.5mm;ZZR发动机的气缸直径为80.5mm。

活塞行程为88.3mm;发动机的点火顺序为1-3-4-2。

图1-1卡罗拉发动机

第二章发动机的组成及作用

2.1发动机的组成

如图2-1所示，卡罗拉主要由两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构和配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成。

图2-1卡罗拉发动机的组成

2.2各个部分的作用

1.曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。

它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。

2.配气机构

气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。

进、排气门的开闭由凸轮轴控制。

凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮或链条驱动。

进、排气门和凸轮轴以及其他一些零件共同组成配气机构。

3.燃料供给系

汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。

图2-2

4.润滑系

润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。

并对零件表面进行清洗和冷却。

润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。

5.冷却系

冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。

水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成

6.点火系

在汽油机中，气缸内的可燃混合气是靠电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。

能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成.火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两电极之间是绝缘的。

当在火花塞两电极间加上直流电压并且电压升高到一定值时，火花塞两电极之间的间隙就会被击穿而产生电火花，能够在火花塞两电极间产生电火花所需要的最低电压称为击穿电压；能够在火花塞两电极间产生电火花的全部设备称为发动机点火系。

7.起动系

理解这个并不难，要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转，发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。

因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。

完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系统。

第三章发动机无法启动的原因分析

发动机无法起动是汽车经常出现的故障之一，造成这一故障的原因是多方面的，而在不具备特定的故障发生时的客观条件的情况下，故障原因的分析必须更周全。

如图3-1所示的分析思路。

图3-1发动机无法启动故障分析

3.1车辆正常启动应具备的条件

针对汽油发动机而言，不管是传统的化油器式结构还是电子控制燃油喷射系统，发动机要想正常、迅速的启动必须具备以下条件：

（1）准确的点火时间和足够的点火能量。

这一部分主要受发动机点火系统的控制；

（2）合适的空燃比（空气和燃油的比例）；这一部分是由燃油供给系统及进气系统来保证；

（3）合适的汽缸压力。

这一部分的性能好坏，主要取决于发动机的机械系统，即传统的两大机构。

3.1.1丰田卡罗拉不能启动的故障原因

在了解发动机正常启动需要具备的条件之后，我们分析发动机不能启动的原因时就可以思考，发动机不能启动是因为不能满足哪一个条件所导致的，以及具体发生故障的部位所在。

车辆无法正常启动概括其原因，可以分为两大类，一是无初始燃烧，即没有任何的着火征兆；二是发生间隙性不完全燃烧，即有一定的着火征兆，但始终不能维持在正常的工作范围之内。

这两者的具体原因基本相同，只是无初始燃烧时，情况显现更突出，而后者可能是一些间隙性故障导致的。

本文以发动机无初始燃烧为例根据丰田卡罗拉2ZR发动机电子控制系统的特征，分析该款发动机不能启动的具体原因。

3.1.2ECM电源电路故障

ECM电源电路是指为了保证ECM的正常工作，而对其提供的电源电压对于现代轿车都采用电子控制燃油喷射系统。

ECM是整个控制系统的核心，发动机的点火及喷油都受其控制，ECM不能正常工作将导致车辆无点火、无喷油，从而不能启动。

ECM要正常工作的条件除本身无故障以外，很重要的一点是要能保证其工作所必需的电源电压。

图3-2ECM电源电路

如上图3-2所示，为ECM电源电路。

当点火开关置于ON位置时，蓄电池电压被施加到ECM的端子IGSW上.。

ECM的MREL端子的输出信号使电流流向线圈，闭合集成继电器（EFIMAIN继电器）触点并向ECM的端子+B或+B2供电。

这一系统出现故障后将导致整个电控单元（ECM不工作，维修检测人员无法通过智能诊断仪（解码器）和其通讯，同时由于缺少向电子风扇控制单元的输出信号，在水温条件不满足的情况下，出现风扇常转的现象。

该现象可简单概括为在冷机状态下，打开点火开关，发动机故障指示灯不亮（注：

在发动机故障指示灯系统无故障的情况下，下同），风扇常转。

这一系统的故障中，ECM本身出现故障的概率较低，主要是其控制线路出现故障，而我们在排除故障的过程中总是本着先简后繁的原则。

所以这一块故障的检查首先是检查相关保险丝及继电器，再查相关线路及元件。

3.2VC输出电路故障

丰田车在不能启动的故障原因中，有一点值得大家注意的是“VC输出电路的故障”。

所为VC输出电路（ECM5V输出），如图3.32所示。

ECM持续将端子+B（BATT）上的蓄电池电压转换为5V电源。

ECM同时通过VC输出电路将该电源提供至传感器。

VC电路短路时，ECM中的微处理器和通过VC电路获得电源的传感器由于没有从VC电路获得电源而不能运行。

图3-3VC输出电路

VC输出电路牵涉的传感器主要包括“进气侧凸轮轴位置传感器、排气侧凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器”等。

这些传感器本身或其线路中如果存在短路故障时，系统不能启动，且即使系统出现故障时，故障指示灯（MIL）也不点亮。

正常状态下，点火开关首次置于ON位置时，MIL亮起达几秒钟。

当发动机启动时MIL熄灭。

这一部分的故障检查方法为断开相关传感器的插头，当拔下某一传感器插头后，出现MIL点亮、风扇停转时，故障的部位即在该传感器部分。

这时可参照维修手册对相关传感器及其线路进行检测。

3.2.1曲轴位置传感器故障

对于现代轿车，曲轴位置传感器提供的信号，是发动机正常运行的一个主控信号，发动机ECM根据曲轴位置传感器提供的信号，来控制点火和喷油。

若缺少该信号将导致发动机无法运行，在启动过程中缺少该信号，发动机将无法启动（有些车型在缺少曲轴位置传感器信号时，会以凸轮轴位置传感器的信号来代替，这时发动机可能会启动，但启动的时间较正常时间长，ECM会有一检测、换算的过程）。

3.2.2燃油泵控制电路故障

燃油泵为发动机正常工作提供必需的一定压力、一定流量的燃油，通过发动机ECM通过控制油泵继电器的线圈搭铁端来控制油泵的工作，该系统电路中经常出现故障的一般为油泵保险丝、油泵继电器及油泵本身。

该系统的控制电路如图3-4所示。

图3-4燃油泵控制电路

3.2.3点火系统故障

点火系统经常出现的故障为单缸断火或多缸不点火，对于单缸断火，通常不会导致发动机不能启动。

多缸或全部缸不点火会使发动机无法启动。

而出现多缸或全部缸不点火的原因对于点火系统来说，主要存在于其控制电路部分。

丰田卡罗拉的点火系统控制电路如下图3-5所示在该系统电路中，各缸点火线圈的电源都由蓄电池经过保险丝IG2及继电器IG2提供，搭铁为4号端子（GND端）各缸共用搭铁线，IGT为点火信号线，由发动机ECM控制，值得注意的是IGF线，该线很多车型的点火系统中是没有的，为点火信号反馈线，也从点火线圈连接到ECM，且各缸点火信号反馈线是连接在一起的，该信号反馈线如果存在短路、断路故障时，ECM将不会向点火线圈提供点火信号电压，导致发动机不能启动。

图3-5点火系统控制电路

3.2.4喷油器电路故障

喷油器的控制电路和点火系统相似，同样对于不能启动故障来说，原因多为多缸或全部缸不工作引起。

重点检查喷油器的控制电路，在该控制电路中喷油器的电源同样由蓄电池经过保险丝IG2及继电器IG2控制，信号线受ECM控制。

ECM在接受不到点火反馈信号时，也将停止喷油。

3.2.5气门正时

该部分主要作用是为了保证发动机有足够的汽缸压力来完成燃烧过程，牵涉的故障原因多为机械部分，本文不做阐述，提醒各位同仁在维修检测过程中一定要依照维修手册的标准进行操作，避免出现工作重复修理的事情发生。

3.3发动机机械故障

曲柄连杆机构咬死、活塞卡滞等也会影响发动机起动，气缸压缩压力不足或配气相位不准等因素同样会导致发动机无法起动或起动困难。

总之，故障诊断的基础是熟悉发动机及其控制的结构和基本原理，学会查阅维修手册等技术资料，学会运用维修工具及检测设备等。

故障诊断的基本思路是从问诊入手了解症状，经过试车验证症状，通过分析弄清原理，再推理假设出可能原因，最后经过测试验证故障点。

故障诊断的基本原则应遵循“先外后内、先机后电、先简后繁、代码优先”等，这样才能提高效率，少走弯路，直达目标。

第四章卡罗拉发动机无法启动故障诊断方法

在分析了发动机不能启动的具体原因后，我们应按照一定的思路和流程来快速、准确的查找故障，确定故障点，从而排除故障。

4.1丰田卡罗拉轿车发动机无法启动故障诊断流程

根据汽车故障诊断的基本思想、基本流程、基本路径、基本步骤及原则，下面以丰田卡罗拉1.6LGLAT轿车1ZR-FE发动机无法启动故障为例，进行故障诊断基本流程的设计。

诊断流程如下：

故障诊断基本流程设计完成以后，必须对此流程进行测试确认，从而来验证诊断基本流程是否可行、正确。

在进行测试确认的过程中，需使用到智能检测仪，建议使用博世FSA740综合检测仪。

故障的诊断和排除

在分析了发动机不能启动的具体原因后，我们应按照一定的思路和流程来快速、准确的查找故障，确定故障点，从而排除故障。

下面以各类技能竞赛中的要求为参考，介绍快速、准确的排除故障的操作步骤。

1.准备工作

该过程包括安装车辆翼子板护垫、驾驶室三件套、车轮挡块，启动前油、水、电、液的检查，档位、手制动的检查等项目。

2.启动发动机

（1）打开点火开关，到仪表指示灯点亮，此时不要急于启动，应仔细观察仪表的显示情况，同时注意倾听发动机仓有无风扇转动的声音。

这些可作为ECM是否工作的一个初步判断（但不能作为判断故障的依据）

（2）启动发动机的时间应严格控制在10～15s之间，同时注意观察故障指示灯及发动机转速表的工作情况的显示。

控制好启动机的工作时间一是为了保护启动系统的元器件，同时也是为了有足够的时间使ECM在曲轴位置传感器有故障的情况下可以存储故障代码。

观察发动机转速表的目的是为了初步判断曲轴位置传感器部分是否有故障。

正常情况下，发动机转速表在启动过程中会有一定幅度的轻微摆动，同样这也是一个初步的判断。

3.智能检测仪检测（解码器）

在使用解码器检测的过程中会出现以下两种情况：

（1）解码器和ECM之间无法通讯，同时发动机故障指示灯MIL不亮、风扇常转。

可能原因及检查方法如下：

检查电脑电源电路，参考图1所示。

检查的流程如下：

先查保险丝IG2NO2→AM2→IGN→IG2→EFIMAIN→EFINO1，再查继电器IG2→EFIMAIN,再查B31E1搭铁是否良好，最后查ECM本身。

检查VC输出电路，依次拔下进气侧凸轮轴位置传感器、排气侧凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器等各部传感器的插头，当拔下某一传感器插头后，出现MIL点亮、风扇停转时，故障的部位即在该传感器部分。

这时可参照维修手册对相关传感器及其线路进行检测。

（2）解码器可以进入发动机系统。

此时用解码器进发动机系统读取故障码，此时也会出现两种情况：

①有故障码：

如故障代码为P0335，含义为曲轴位置传感器“A”电路故障。

该故障码产生的原因有：

曲轴位置传感器电路断路或短路；曲轴位置传感器；曲轴位置信号盘；ECM。

此时根据维修手册的检查方法检查，从而确定故障点。

②无故障码：

在无故障码的情况下，采用带负载跳火的方式检查是否有高压火产生。

无高压火。

此时先检查点火控制电路的电源，重点检查点火信号反馈线是否短路。

如果点火控制电路无故障的情况下，

应检查曲轴位置传感器（由于启动时间或其它原因未显示故障代码）。

有高压火。

此时检查喷油器线路上有无脉冲电压（可用二极管测试灯），若无脉冲电压，则检查喷油器的控制电路，重点在IG2继电器之后的电路；若喷油器上有脉冲电压，则利用解码器执行元件测试功能，看燃油泵是否工作。

燃油泵不工作的情况下，根据燃油泵控制电路先检查燃油泵插头处的电源，再查油泵继电器及油泵本身，从而确定故障点。

在经过以上的检查步骤后，基本能够确定故障点，根据维修规范的要求，修复故障，恢复发动机的工作效能，此时还需运用解码器进发动机电控系统，清除故障代码，读取数据流，看发动机在各工况下是否工作正常，从而确定故障彻底排除。

4.2丰田卡罗拉轿车发动机无法启动故障测试确认方法

发动机起动超过2秒钟。

从气缸盖上拆下点火线圈，将火花塞安装至点火线圈，断开4个喷油器连接器，将火花塞总成安装至气缸盖，起动发动机但持续时间不超过2秒钟，并检查火花。

正常：

电极间隙间跳火。

如果没有高压火花或火花很弱，说明点火系统有故障。

在查找故障部位之前，可先进行发动机故障自诊断，检查有无故障代码。

如有故障代码，则可按显示的故障代码查找故障部位；如无故障代码，则应分别检查点火系统中的点火电源电路和点火模块反馈信号电路。

检查曲轴位置/转速传感器信号失常。

发动机转速和曲轴位置传感器在发动机工作时检测其转速信号、提供曲轴位置信号，并作为控制系统进行各项控制的主要依据和基础。

如果传感器或其线路出现故障，电控单元不能接收到速度信号和曲轴位置信号，就无法正确地控制燃油喷射和点火正时，就会出现喷油器不动作，火花塞不跳火的现象。

用听诊器和正时灯进行检查，便可确认喷油器和火花塞是否工作。

解决方法：

一般自诊断系统可显示出故障代码，应对转速传感器、１和２号凸轮轴位置传感器及其线路进行全面检查。

首先断开各传感器的接线器，检查它们的电阻，如阻值不正常，则须更换；如正常，再检查ＥＣＵ与各传感器的配线和接线器是否正常。

7.检查起动机

①启动时只有轻微“嗒”的一声，再无任何反应，这是启动继电器发卡所致。

这时只要按一下电磁铁尾部，迫使电磁铁前移，即可将启动电路接通，从而使发动机启动。

②启动开关转到启动位置发动机不能启动，也无其他现象。

这种故障，一是钥匙、开关因磨损而未接通启动电路；二是启动机继电器未接通启动机电磁开关电路；三是电源开关未接通主电路。

③电源总开关一接通，启动机驱动齿轮就和飞轮齿圈啮合在一起转动。

出现这种故障，一是启动机电磁开关的保持线圈错接在了电源接线柱上；二是钥匙开关上的3根线接错，判断方法是：

钥匙在“0”位置时启动机驱动齿轮不转，在“2”位置时启动电机驱动齿轮与飞轮齿圈啮合一起转动。

④若启动时启动机驱动齿轮与发动机飞轮齿圈发出撞击的空转声，其原因有二：

一是飞轮齿圈的啮合切入面变形；二是启动机驱动齿轮与飞轮齿圈的间隙太大。

两者无法啮合，发动机也就不能启动。

⑤启动时启动机突然转动无力，并伴有烧橡胶气味或蓄电池处有烟冒出，多属极桩、极桩夹子接触不良而发热烧损。

⑥临时停车每次都能启动，但停车时间较长或第二天启动时却只能使曲轴转一下。

此现象属于蓄电池自放电严重，其极板、隔板严重老化，说明该蓄电池已经接近报废。

⑦启动时只听到启动机电磁开关“咯咯”声，或首次启动时启动机带动曲轴缓转几下，继而出现启动电磁开关“咯咯”响，但曲轴却不转动。

此现象一般属于蓄电池“断格”故障。

8.检查配气系统

检查气门间隙，如果不对的话需要调整。

检查配气正时，有的时候配气凸轮轴安装时错了一个齿不会影响曲轴的运转，但会造成配气相位的很大变化，而配气相位对4T发动机的性能起到至关重要的作用。

某些4T发动机的改装就可以从这里入手。

测量压缩比，没缸压表的话用薄纸片盖住火花塞孔，如果启动时纸片吸得较猛烈，就算可以。

还可以自制气嘴装在火花塞孔上，用打气筒检查漏气情况。

8.检查机械故障

①气缸垫烧蚀、窜气注意冷却液耗量，观察缸垫是否漏气，冷却系统内是否有过多气体，处理或更换之

②活塞环磨损后窜气严重更换活塞环

③活塞环结胶清除结胶

④气门密封不严检查气门弹簧、气门间隙、气门密封锥面密封

9.进排气系统故障

故障原因：

（1）空气滤清器堵塞；

（2）进气管堵塞；

（3）空气流量计后方进气管严重漏气；

（4）排气管堵塞；

（5）空气流量计元件损坏（检测不到进气量）；

（6）节气门元件损坏（卡死完全关闭或全开）。

⑤压缩终了温度低

10.检查其他原因

①气门间隙不对

②离合器没脱开

③温度低于极限

④驻车制动阀处于制动位置

第五章案例分析

5.1案例一

故障现象：

一辆丰田卡罗拉1.8GLXMT轿车，行驶里程80763km，满油状态下在车库停放三天后难以启动发动机，有时不能启动，有时启动后怠速不稳并很快熄火。

故障分析：

由于该车型款式较新，购买于2009年9月，查看该车保修手册记录，每5000km左右都按时到一汽丰田4S店进行保养。

卡罗拉的质保期为3年或100000km，至今刚满3年。

保修手册记录一周前进行了最后一次保养（80000km），更换了燃油滤清器和火花塞。

询问车主车辆的维修保养情况，车主反映无大事故维修，都是“小剐蹭”引起的车身喷涂修复。

车辆刚在4S店做完保养就出现问题，但由于过了车辆的质保期，且4S店维修费用较高所以到笔者所在修理厂进行维修。

技师将点火开关置于启动挡，发现发动机运转有力，但车辆无任何启动迹象。

经万用表检查，蓄电池电压正常，也无明显的漏水、漏气现象，关闭点火开关，连接元征X-431综合诊断仪，打开点火开关读取发动机故障码，显示为无故障。

技师初步判断为发动机控制系统电源的电路或油路有故障。

打开发动机继电器盒（发动机接线，图1）盖，检测相关的熔断器和熔丝。

点火开关在打开情况下，检测EFIMATN熔丝电源为12V，熔丝良好；

图5-1发动机接线盒

检测熔丝EFINo.1没有断路，电压为0；检测熔丝EFINo.2没有断路，电压为0；检测熔丝IG2No.2，发现熔丝IG2No.2熔断。

查阅卡罗拉电路图（图5.2），得知熔丝IG2No.2是向EFI主继电器供电的熔丝，当熔丝IG2No.2熔断后无法向EFI主继电器供电，EFI主继电器停止工作导致发动机ECU无法工作，发动机无法启动。

随即更换新的IG2No.2熔丝（7.5A）后启动发动机，仍出现启动困难迹象，启动后有怠速不稳和熄火现象，用元征X-431

图5-2发动机ECU电源电路

综合故障诊断仪未发现发动机故障码。

技师对车辆燃油系统进行检查，由于燃油系统的燃油压力对可燃混合汽浓度有直接的影响，对发动机的启动、怠速、加速等工作情况影响也很大，而该车的故障符合燃油压力过低造成的故障征兆，所以技师决定对其进行燃油压力测试。

首先将燃油系统卸压，拆下后排座椅坐垫总成和后地板检修孔盖，从燃油泵总成上断开线路连接器，启动发动机，等待发动机自然停止（在等待发动机自然停止时，不要提高发动机转速或行驶车辆，待发动机自然停止后将点火开关置于OFF位置），再