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丰田5A-FE型电控发动机不能起动的故障排除
广东省华立高级技工学校　朱 丹<
摘要：本文主要介绍了一台丰田5A-FE发动机，由于在实验过程中操作不当造成ECU出现故障，从而导致发动机不能正常起动，无着火迹象的现象，介绍其故障诊断与排除的步骤及过程。

关键词：点火系统；高压无火；ECU

前言：电控发动机一般由传感器、ECU和执行器三个部分组成。ECU是电控系统的核心部分，在工作中要接受各传感器发送的发动机工况信息，通过运算、分析、判断后，控制执行器的动作，从而使发动机工作在最佳运行状态。ECU除了有控制功能外，还具有故障自诊断功能，便于出现故障时进行诊断。在工作中操作不当，会使ECU出现故障，导致整个电控系统的工作不能正常进行。

正文：
一、故障现象
我校实训场一台丰田5A-FE电控发动机，主要用于发动机电控系统检测教学。该发动机在其试验时出现如下现象：发动机起动时起动机可运转，但无着火的迹象，发动机不能正常起动。初步检查燃油供给系统，用听诊器放在喷油器上听到有脉动的嘀嘀声，检查喷油压力正常；拔出分电器各分缸高压线试火，均无火花跳出，初步怀疑为点火系故障。
二、故障原因分析
丰田5A-FE采用有分电器式电控点火系统，由传感器、电控单元（ECU）、电子点火控制器及点火线圈、分电器等组成。
发动机工作时，ECU根据接收到的各传感器信号，按存储器中的有关程序和相关数据，确定出该工况下最佳点火提前角和点火线圈初级电路闭合角（通电时间），并以此向点火器发出指令信号（IGt信号）。点火器根据ECU的指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路中的电流被切断时，在其次级线圈中将产生很高的感应电动势（10~30KV），以分电器送至工作气缸的火花塞。点火能量经火花塞瞬间释放，产生的电火花点燃气缸内的混合气，使发动机完成作功过程。

根据点火系的工作原理，分析其分缸高压线无火花的故障原因可能在以下几个方面：
1．线路连接是否良好
各导线连接不牢固、可靠，搭铁不良，将有可能使发动机“断火”、工作不正常等现象，也有可能将分电器盖、分火头及点火线圈外壳等击穿损坏。
2．分电器总成（转速及位置传感器、点火线圈、点火器）故障
1）转速及位置传感器
磁感应式信号主要由信号转子、永久磁铁、感应线圈等部分组成。该传感器分成上、下两部分，上部分产生G信号，下部分产生Ne信号，都是利用带有轮齿的转子旋转时，使信号发生器感应线圈内的磁通变化，从而在感应线圈里产生交变的感应电动势，再将它放大后，送入ECU。其结构如上图：
传感器的信号电压随着发动机转速的提高而增大，因而，在转动过程中，利用转速及位置传感器产生G信号和NE信号作为主控信号，以G信号为基准，主要用来确定点火控制基准和判别气缸。NE信号指发动机曲轴转角信号，它是根据曲轴位置传感器产生的信号经过整形和转换而获得的脉冲信号，主要用来计量点火提前角和通电时间。
发动机工作时，ECU同时接受两个信号，以G信号为基准，计算确定点火线圈通电时间的开始时刻和点火时刻，以每个NE脉冲信号对应的曲轴转角，为计算单元，对这两个时刻进行计算确定，依次对通电时间的开始时刻和点火时刻进行控制。最后向点火控制器输出点火控制信号（IGt信号）。ECU如果收不到G信号，因无法确定点火基准和判别气缸，则无法对点火提前角进行控制。同时，在完成点火后，点火器向ECU输送一个点火确认信号（IGf信号）。
从上述可以看出，若转速及位置传感器出现故障，则发动机ECU无法确定点火时刻及点火顺序，ECU会判断点火系有故障，停止发动机工作，造成发动机不能正常起动。
2）点火线圈
点火线圈相当于一个变压器，当线圈出现短路或断路时，即不能感应出高压电，造成不能正常跳火。
3）点火器
点火器用来控制低压电路的通断，若电子点火器内部的三极管出现击穿或失效，不能控制初级电路的通断，同样使高压线圈不能感应出高压电。
3．ECU故障
发动机ECU接收来自转速及位置传感器传送来的G、NE信号，向点火器发出IGt点火控制信号，若电子控制单元中某一集成块、CPU、存储器、模数转换器、接口等损坏或松脱，均可能导致转速及位置传感器的G和NE信号的接受，IGt等点火信号发送异常，即不能正常点火。
三、故障诊断与排除
针对以上的分析，初步确定点火系出现故障。围绕其出现原因，进行检查诊断。
1．检查全部线缆和连接器的连接是否可靠，蓄电池技术状况是否良好，经检查，全部合格。
2．调取故障码
1）将点火开关置于“ON”的位置，但不起动发动机。（前提是电池电压高于11V；节气门全关）
2）用诊断连接线连接诊断座中的TE1和E1端子
3）根据仪表上发动机的故障警告灯的闪亮规律读取故障码，其故障代码显示为“14”。
4）查看丰田车故障码含义，故障码14表示：点火信号。其原因可能是电控单元连续多次没有收到“IGf”点火信号，或点火放大器、电控单元或线路不良。
3．检查分电器总成
根据故障码的提示，将检查重点放在了分电器总成的上面。
首先，拆开分电器盖，检查了点火线圈，通过测量其电源与负极端子，低压线圈阻值为1.7Ω，检查电源与高压输出端子，高压线圈阻值为12.8KΩ，说明点火线圈正常。同时检查点火线圈正极，电压正常。
然后检查了转速及位置传感器，检查传感器的间隙在0.2～0.4mm之间，其间隙符合要求；在冷态下测量其传感器线圈电阻，为230Ω，其标准值为155～250Ω，其电阻也符合标准；同时，检测其输出信号，其标准如下：
正常情况下，用示波器或AC电压表测量在工作时应有0.4~0.8V的电压，将点火开关打到起动档时测量其电源电压和输出电压，电源电压正常，约11V，信号输出电压为0.4V，其输出电压符合要求（标准为0.4～0.8V），说明转速及位置传感器正常。
于是怀疑是点火器有故障，通过检查，发现点火器的信号IGt线，无脉冲信号，这时我想到了是不是ECU有问题，但由于考虑到电脑是比较昂贵的产品，一般来说损坏机会较少，较难出现故障，因而对自己的判断不太确定。
在这种情况下，我只好更换一个同型号的分电器总成，重新起动发动机，但是故障依旧，调取故障码，同样为“14”。综合种种情况考虑，我开始确定是电脑故障。拆下电脑后，另换了一个同型号（TOYOTAF1719-1203）的电脑试验，发动机可以正常着车，故障排除。观察拆下的电脑，发现与点火信号线相连的一个电容有烧坏的痕迹。结束语：
通过采取以上的修理方法和步骤，终于把发动机不能正常着车的故障排除了，最终的故障原因在于ECU内电容烧坏造成无点火控制信号所致。说明故障发生的原因是多样化的，在讲授故障诊断时应注意教授学生正确的检测步骤，从易到难按步进行检查，避免走弯路。

参考文献：1．王世界主编,丰田轿车使用维修帮手.杭州:浙江科学技术出版社,20032．张西振主编,汽车发动机电控技术.北京:机械工业出版社,20043．乔维高、苏楚奇编,现代汽车电子装置结构原理与维修.北京:高等教育出版社,20004．周建平编,汽车电气设备构造与维修,北京:人民交通出版社,20025．方国强编,汽车电控系统,北京:机械工业出版社,2005</p>

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