淺議發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障診斷

南建平

（鄂州職業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，湖北鄂州 436099）

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的最重要部件之一，被稱為汽車的“心臟”。發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障屬于比較嚴(yán)重的故障。發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障的診斷要求對(duì)故障發(fā)生機(jī)理有一定了解。直觀診斷優(yōu)先于專業(yè)診斷。直觀診斷和專業(yè)診斷可同時(shí)進(jìn)行。

直觀診斷是指根據(jù)故障癥狀，利用經(jīng)驗(yàn)，而不是專業(yè)檢測(cè)工具，對(duì)故障原因進(jìn)行初步判斷，基于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理的了解，進(jìn)行直觀檢查。經(jīng)驗(yàn)的積累，依賴平時(shí)對(duì)故障現(xiàn)象的觀察、分析和總結(jié)。當(dāng)初步判斷和檢查不能確定故障原因時(shí)，需要進(jìn)行專業(yè)診斷。專業(yè)診斷是指對(duì)照發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電路圖，利用萬用表、示波器、故障診斷儀等工具獲取可疑電路節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)流，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)范數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)故障定位。專業(yè)診斷的有效性取決于診斷程序的合理性和精準(zhǔn)性。遵循成熟可靠的專業(yè)診斷程序可節(jié)省診斷時(shí)間和避免偶然誤差。專業(yè)診斷的實(shí)施以熟悉車型發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電路工作原理為必要條件。機(jī)械拆裝技能應(yīng)使拆裝工作量最小化，同時(shí)能滿足電氣和機(jī)械檢修的需要。盲目拆裝，魯莽操作可能會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成二次傷害。

1 故障發(fā)生機(jī)理

發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)即發(fā)動(dòng)機(jī)不能進(jìn)入正常的工作循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常的工作循環(huán)的前提條件是正常的盤車（起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)）、向氣缸供氣和供油正常（規(guī)定的空燃比A/F 范圍）、正確的點(diǎn)火時(shí)刻和足夠的點(diǎn)火能量。當(dāng)這四個(gè)條件中的一個(gè)或多個(gè)得不到滿足時(shí)，即發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障。這四個(gè)條件對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)，如圖1 所示。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)條件

2 經(jīng)驗(yàn)診斷

應(yīng)急情況下，當(dāng)缺乏檢測(cè)工具時(shí)，可根據(jù)起動(dòng)操作過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)，基于經(jīng)驗(yàn)，大致判斷故障原因，再進(jìn)行核實(shí)檢修。起動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)得到重點(diǎn)關(guān)注。多數(shù)時(shí)候，蓄電池欠電壓（“虧電”）導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常起動(dòng)。蓄電池欠電壓的原因?yàn)樽苑烹妵?yán)重，即蓄電池在不使用的情況下，電量自動(dòng)減少或消失。極板上活性物質(zhì)（例如，PbO2、Pb）脫落、正負(fù)極板短路、電解液不純、蓄電池存放過久等因素都可導(dǎo)致自放電。用于核實(shí)蓄電池欠電壓的兩種方法：將點(diǎn)火鑰匙擰到“ON”，給附件系統(tǒng)上電。開啟大燈，目測(cè)大燈亮度是否明顯變暗，如果是，說明蓄電池欠電壓。另一種方法，當(dāng)?shù)谝淮纹饎?dòng)失敗時(shí)，間隔5s 或更久，再嘗試第二次起動(dòng)，第二次起動(dòng)不成功時(shí)，再間隔5s 或更久，嘗試第三次起動(dòng)。耳聽起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是否一次比一次弱，持續(xù)時(shí)間是否一次比一次短。如果是，說明蓄電池欠電壓。核實(shí)蓄電池欠電壓后，更換蓄電池或跨接起動(dòng)。多數(shù)時(shí)候，進(jìn)行跨接起動(dòng)。跨接起動(dòng)應(yīng)注意跨接電纜的連接和斷開次序?？缃与娎|有兩根，一黑一紅。黑電纜連接救援車蓄電池正極和被救授車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體（例如，發(fā)動(dòng)機(jī)搭鐵螺栓），紅電纜連接救授車蓄電池正極和被救授車蓄電池正極，如圖2、圖3 所示（圖中帶圈序號(hào)分別表示電纜連接和斷開順序）。

圖2 跨接電纜的連接順序

圖3 跨接電纜的斷開順序

經(jīng)驗(yàn)診斷宜由外及里，由簡(jiǎn)單至復(fù)雜進(jìn)行。蓄電池連接電纜松脫、保險(xiǎn)絲熔斷可以目測(cè)檢查。重新擰緊松脫電纜，更換同規(guī)格保險(xiǎn)絲后，嘗試重新起動(dòng)。另外值得注意的是，有些車型采用發(fā)動(dòng)機(jī)防盜設(shè)計(jì)：當(dāng)拔下點(diǎn)火鑰匙時(shí)，如果方向盤沒回正或有轉(zhuǎn)動(dòng)，則方向盤自鎖功能啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)被鎖定不能起動(dòng)。這種情況不屬故障。用針腳踩住制動(dòng)踏板，用左手適度左右搖晃方向盤，同時(shí)用右手轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙。不久，方向盤即可解鎖，再嘗試起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

3 專業(yè)診斷

專業(yè)診斷忌盲目拆解發(fā)動(dòng)機(jī)。拆解工作應(yīng)是必需且按照維修流程進(jìn)行。特定車型的維修手冊(cè)是專業(yè)診斷的必需文件。查找故障原因時(shí)，按照?qǐng)D1 涉及的四個(gè)系統(tǒng)依次進(jìn)行。必須首先了解各系統(tǒng)電路的節(jié)點(diǎn)。組成系統(tǒng)電路的蓄電池、安全裝置（熔斷器、斷路器、保險(xiǎn)絲）、控制裝置（開關(guān)、繼電器）、接地點(diǎn)、接線盒、線束連接器和線束間連接器等均可視為節(jié)點(diǎn)。根據(jù)故障概率估算，采用排除法，對(duì)故障節(jié)點(diǎn)或線束精準(zhǔn)定位。

3.1 檢測(cè)起動(dòng)系統(tǒng)

理解起動(dòng)電路的工作原理。確定起動(dòng)電路是否具有電氣連續(xù)性和動(dòng)力傳遞（動(dòng)力流）連續(xù)性。連續(xù)性缺失時(shí)，即導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障。以2006 版豐田凱美瑞1AZ-FE 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)為例，說明起動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)要點(diǎn)，如圖4 所示（注：圖4摘自1AZ-FE 發(fā)動(dòng)機(jī)維修手冊(cè)，圖中用“長(zhǎng)圓孔形”表示零部件位置，而現(xiàn)行豐田車系電路圖用“圓形”表示零部件位置）。

圖4 凱美瑞1AZ-FE 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)系統(tǒng)電路圖[2]

起動(dòng)系統(tǒng)電氣運(yùn)行有三條電路：

（1）起動(dòng)機(jī)第一控制電路：當(dāng)點(diǎn)火鑰匙處于START 位置時(shí)，蓄電池正極→AM1 保險(xiǎn)絲→點(diǎn)火開關(guān)4#針腳→點(diǎn)火開關(guān)3#針腳→駐車/空檔位置開關(guān)→起動(dòng)繼電器1# 針腳→起動(dòng)繼電器線圈→起動(dòng)繼電器2#針腳→接地。此時(shí)，起動(dòng)繼電器線圈得電，起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)繼電器5#針腳和3#針腳導(dǎo)通；

（2）起動(dòng)機(jī)第二控制電路：當(dāng)點(diǎn)火鑰匙處于START 位置時(shí)，蓄電池正極→ST/AM2 熔絲→點(diǎn)火開關(guān)5#針腳→點(diǎn)火開關(guān)7#針腳→起動(dòng)繼電器5# 針腳→起動(dòng)繼電器3# 針腳→起動(dòng)機(jī)C3 位置1#針腳后分兩路（一路經(jīng)保持線圈→接地；另一路經(jīng)吸引線圈）→起動(dòng)電動(dòng)機(jī)→接地。此時(shí)線圈得電，電磁開關(guān)閉合；

（3）主電路：蓄電池正極→起動(dòng)機(jī)D1 位置1#針腳→電磁開關(guān)→起動(dòng)機(jī)接地→蓄電池負(fù)極。

起動(dòng)機(jī)動(dòng)作過程可分解：

（1）起動(dòng)繼電器電磁線圈通電→起動(dòng)繼電器觸點(diǎn)閉合→起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的吸引線圈和保持線圈通電→鐵芯移動(dòng)→小齒輪移出；

（2）吸引線圈的小電流通過起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的繞組→電樞開始轉(zhuǎn)動(dòng)→小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

（3）鐵芯移動(dòng)→電磁開關(guān)閉合→吸引線圈被短路→保持線圈產(chǎn)生的磁力使鐵芯保持當(dāng)前位置，電磁開關(guān)保持閉合→電樞獲得大電流，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)→小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

（4）小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)→飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

（5）松開點(diǎn)火鑰匙→點(diǎn)火鑰匙返回ON 位→點(diǎn)火開關(guān)5#針腳與7#針腳斷開→吸引線圈和保持線圈串聯(lián)，旋向相反，磁性相互抵消→在彈簧力作用下，小齒輪回退，不嚙合飛輪齒圈。

當(dāng)發(fā)生電氣連續(xù)性缺失時(shí)，檢查各電路節(jié)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生動(dòng)力傳遞連續(xù)性缺失時(shí)，檢查起動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

3.2 檢測(cè)進(jìn)氣系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量信號(hào)是控制噴射燃油量的主要信號(hào)[3]。如果起動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)完成后，仍未確定故障原因，則開始檢測(cè)進(jìn)氣系統(tǒng)。怠速控制閥、空氣流量傳感器（L型電噴系統(tǒng)）、空氣濾清器和進(jìn)氣門為重點(diǎn)檢查部位。有時(shí)，進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣、空氣濾清器堵塞和進(jìn)、排氣門積碳過多導(dǎo)致氣門密封不嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)失敗。檢測(cè)方法可用故障診斷儀讀取故障碼。如有故障碼，按故障碼定位。也可讀取數(shù)據(jù)流，根據(jù)數(shù)據(jù)流分析故障原因。可以利用真空表，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)節(jié)氣門后方的真空度，判斷是否發(fā)生進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣。如果真空度小于規(guī)定值或進(jìn)氣管附近有“嘶嘶”聲，則說明進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣。應(yīng)檢查進(jìn)氣系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，例如，管接頭、碳罐電磁閥、EGR 閥等。

3.3 檢測(cè)點(diǎn)火系統(tǒng)

電控點(diǎn)火系統(tǒng)的控制主要包括點(diǎn)火提前角、閉合角及爆震控制等方面[1]。點(diǎn)火系統(tǒng)的主要部件是點(diǎn)火器、火花塞和點(diǎn)火線圈?；鸹ㄈ麑僖讚p件，需要定期更換。長(zhǎng)時(shí)間使用不更換，電極間隙會(huì)變大，影響點(diǎn)火能量。同步帶打滑錯(cuò)齒造成點(diǎn)火正時(shí)故障，發(fā)動(dòng)機(jī)不能進(jìn)入工作循環(huán)。點(diǎn)火線圈出現(xiàn)故障可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)缺缸。

利用人工法或電火花檢測(cè)儀檢測(cè)火花質(zhì)量。采用人工法檢查時(shí)，取下火花塞上的高壓分線頭，對(duì)準(zhǔn)該火花塞頂約5mm，然后轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，觀察跳火情況。若火花強(qiáng)烈并呈天藍(lán)色，說明點(diǎn)火系統(tǒng)工作正常。若火花微弱發(fā)紅，為工作不良。

利用正時(shí)燈或人工法檢查點(diǎn)火正時(shí)。如必要，調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)。點(diǎn)火正時(shí)檢測(cè)宜與發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)傳感器檢測(cè)同步進(jìn)行。曲軸位置傳感器或其電路發(fā)生故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 接收不到曲軸位置信號(hào)，點(diǎn)火正時(shí)無法正確控制，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能進(jìn)入工作循環(huán)。

3.4 檢測(cè)燃油系統(tǒng)

油路未接通，發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。燃油系統(tǒng)的診斷可分為供油和噴油兩個(gè)部分進(jìn)行。當(dāng)懷疑燃油泵和控制電路故障，導(dǎo)致燃油系統(tǒng)中燃油壓力過低時(shí)，可利用燃油壓力表檢測(cè)燃油壓力，包括燃油壓力建立快慢、壓力值、保持壓力等。將燃油壓力表接入燃油管路中，然后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)量燃油壓力。如果燃油壓力過高，則應(yīng)更換壓力調(diào)節(jié)器；燃油壓力過低時(shí)，可夾住回油軟管，若燃油壓力上升到正常值，則說明燃油壓力調(diào)節(jié)器損壞，否則可檢查燃油泵和燃油濾清器。噴油部分的檢測(cè)可與電控系統(tǒng)傳感器的檢測(cè)合并進(jìn)行。有時(shí)曲軸位置傳感器發(fā)生故障，導(dǎo)致噴油正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)不正確，噴油器不工作，火花塞不跳火。

電動(dòng)燃油泵提供油路壓力，電動(dòng)燃油泵由開路繼電器控制，而開路繼電器又由主繼電器（EFI）控制。供油部分故障大概率發(fā)生于這三個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然燃油濾清器嚴(yán)重堵塞、油箱內(nèi)無油也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。噴油器因針閥機(jī)械故障或電磁線圈激勵(lì)信號(hào)缺失而未開啟可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。

3.5 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)故障通常可用故障診斷儀讀取故障代碼。發(fā)動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)故障可能與三種傳感器及其外圍電路發(fā)生故障有關(guān)。這三種傳感器是指曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和水溫傳感器。凸輪軸位置傳感器同樣提供ECU運(yùn)算的基礎(chǔ)信號(hào)。此信號(hào)丟失或異?？稍斐砂l(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難。如果發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元接收不到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和曲軸位置信號(hào)，噴油和點(diǎn)火正時(shí)無法正確控制，噴油器不工作，火花塞不跳火。另外，汽車泡水后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部電路可能損壞。

4 故障診斷流程

首先，聽取客戶反映故障癥狀，然后確認(rèn)故障癥狀。運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)診斷法進(jìn)行診斷。當(dāng)經(jīng)驗(yàn)診斷法無法確定故障原因時(shí)，用故障診斷儀讀取當(dāng)前故障碼。如果有當(dāng)前故障碼，參照維修手冊(cè)，根據(jù)故障碼查找故障原因。如果無當(dāng)前故障碼，依次檢查起動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。切忌盲目拆解各系統(tǒng)。檢查順序應(yīng)由表及里，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。排除故障后，試車。故障診斷流程如圖5 所示。

圖5 故障診斷流程圖

5 結(jié)語

直觀診斷屬于經(jīng)驗(yàn)診斷法。故障診斷人員必須了解被診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，可能產(chǎn)生的故障現(xiàn)象以及原因，需要一定的維修經(jīng)驗(yàn)。直觀診斷對(duì)明顯的機(jī)械缺陷所引起的故障、密封件的失效引起的泄露、發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)電氣連接松脫的診斷比專業(yè)診斷更簡(jiǎn)明和節(jié)省時(shí)間。專業(yè)診斷分為有故障碼診斷和無故障診斷碼診斷。有故障碼時(shí)按故障碼信息查找故障原因。無故障碼時(shí)按合理診斷流程分系統(tǒng)查找故障原因。忌盲目拆解。有效利用系統(tǒng)電路圖可按節(jié)點(diǎn)進(jìn)行故障定位。