凌志車加速無力故障 分析及排除

    一輛凌志GS300乘用車(VIN：JT153JSG000124516)，采用2JZ-FE發(fā)動機，累計行駛了14萬km，出現(xiàn)發(fā)動機加速無力，最高車速只能達80km/h的現(xiàn)象。為驗證故障，進行路試，發(fā)現(xiàn)該車加速緩慢，行駛發(fā)闖，換檔點滯后(發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到3000r/min，才能升檔)，而且三效催化轉(zhuǎn)化器被燒紅。

    進行尾氣檢測。拆下上游氧傳感器，插入廢氣分析儀探頭，因為三效催化轉(zhuǎn)化器只有在空燃比為14.7左右(過量空氣系數(shù)α=1)時，才能有效地處理尾氣中的CO和HC。所以在此處檢測發(fā)動機的尾氣排放數(shù)據(jù)能更準確地反映發(fā)動機燃燒狀況和三效催化轉(zhuǎn)化器的工作狀況。當時發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速為650r/min，實測的尾氣排放數(shù)據(jù)如下：校準(CO)為5％；校準(HC)為800×10-6；校準(CO2)為12.2％；校準(O2)為0.6％。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2500r/min時，測得的尾氣排放數(shù)據(jù)如下：校準(CO)為4％；校準(HC)為700×10-6；校準(CO2)為11％；校準(O2)為0.5％。拆下下游氧傳感器，在發(fā)動機為怠速時，測得的尾氣排放數(shù)據(jù)如下：校準(CO)為3％；校準(HC)為500×10-6；校準(CO2)為11％；校準(O2)為0.4％。發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2500r/min時，測得的尾氣排放數(shù)據(jù)如下：校準(CO)為3％；校準(HC)為470×10-6；校準(CO2)為11％；校準(O2)為0.5％。

    根據(jù)GB18285-2000《在用汽車排氣污染物限值及測試方法》規(guī)定，發(fā)動機怠速工況時尾氣排放的標準為：校準(CO)為0.8％；校準(HC)為150×10-6。發(fā)動機高怠速工況時校準(CO)為0.3％；校準(HC)為100×10-6。

    由此判斷該車的尾氣排放超標，于是又進行了如下檢測。測量噴油時間，在怠速時為2.5ms-2.8ms，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2500r/min時為3.5ms。測量發(fā)動機點火提前角，在怠速時為10°-14°，在轉(zhuǎn)速為2500r/min時為30°。空氣質(zhì)量流量在怠速時為3mg/s。上游第1列氧傳感器的信號電壓為0.6V-0.9V，上游第2列氧傳感器信號電壓為0.7V-0.9V。可變進氣正時處于ON工作狀態(tài)。怠速時進氣管的真空負壓為50kPa(正常值應(yīng)為60kPa-70kPa)，緩慢加速時回落至40kPa。測量排氣背壓，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2500r/min時為100kPa(標準值應(yīng)為25kPa-50kPa)。

    當?shù)?、2、5、6缸分別斷油后，單缸轉(zhuǎn)速降均在150r/min左右，第3、4缸分別斷油后，單缸轉(zhuǎn)速降僅為50r/min。測試燃油壓力，為310kPa，正常。用示波器測試點火波形，發(fā)現(xiàn)第3、4缸點火波形間斷地出現(xiàn)向下傾斜的鋸齒形雜波。把3-4缸點火線圈與1-6缸點火線圈對換，第1、6缸點火波形出現(xiàn)雜波。檢查配氣相位，正確。檢查火花塞間隙也正常，但第3、4缸火花塞電極部分發(fā)黑。

    以上檢測結(jié)果表明，該車發(fā)動機存在著以下幾點異常：一是尾氣中CO、HC排放量超標；二是真空負壓偏低；三是排氣背壓過高；四是3-4缸點火線圈失火。

    根據(jù)發(fā)動機工作原理可知，導致上述故障的原因很多，如發(fā)動機在怠速及高負荷工況時，混合氣過稀或過濃(過量空氣系數(shù)α＜1或α＞1)，以及點火能量不足，均會使CO、HC排放量超標。另外，帶有三效催化轉(zhuǎn)化器的車輛，其三效催化轉(zhuǎn)化器在使用劣質(zhì)燃料時，會因發(fā)生中毒而堵塞，使氣缸中的廢氣排出阻力增大，導致發(fā)動機新鮮空氣充氣不足，影響可燃混合氣正常燃燒，也會使CO、HC排放量升高，發(fā)動機動力下降。通過以上數(shù)據(jù)對比和原理分析，認為故障原因可能是3-4缸點火線圈間斷性不點火和三效催化轉(zhuǎn)化器堵塞失效，因此就更換了3-4缸點火線圈和三效催化轉(zhuǎn)化器，而后又對該車進行了相關(guān)的維護，清洗了噴油器，更換了火花塞和換用了高標號的燃油。試車結(jié)果表明，發(fā)動機失火現(xiàn)象消失，真空負壓、排氣背壓都達到了正常標準，但急加速行駛時，三效催化轉(zhuǎn)化器仍然會燒紅，尾氣中HC排放量還高于標準1倍以上：校準(CO)為3％；校準(HC)為380×10-6。究竟是什么原因呢？從尾氣中CO、HC的排放量來看，該車過去可能長期使用劣質(zhì)燃油，而劣質(zhì)燃油膠質(zhì)含量高，揮發(fā)性差，在高溫的作用下，容易生成膠質(zhì)和積炭，積聚在進氣道、燃燒室、進排氣門及活塞頂部。由于積炭一方面會縮小燃燒室容積、造成發(fā)動機爆燃；另一方面會吸附未燃的混合氣和燃油蒸氣，造成發(fā)動機冷機時混合氣過稀，熱機時混合氣又過濃；同時積炭又有吸熱作用，對火焰?zhèn)鞑バЧ�產(chǎn)生不利影響，所以產(chǎn)生大量的HC。這些HC的少部分被氧化，大部分則在排氣過程中排出氣缸，然后在三效催化轉(zhuǎn)化器中發(fā)生劇烈氧化放熱反應(yīng)，導致三效催化轉(zhuǎn)化器因溫度升高而發(fā)紅。

    為了證實這一分析，拆檢氣缸蓋，分解進、排氣門。發(fā)現(xiàn)在進、排氣門和活塞頂部粘結(jié)著很多積炭和膠質(zhì)物。清除這些積炭，修磨進、排氣門及氣門座后裝復試車，發(fā)現(xiàn)三效催化轉(zhuǎn)化器不再發(fā)紅；發(fā)動機加速有力，車輛升檔正常(發(fā)動機轉(zhuǎn)速達2000r/min時就升檔)；尾氣排放數(shù)據(jù)達標；排氣中CO和HC和的含量分別為：標準(CO)為0.5％；標準(HC)為50×10-6；氧傳感器輸出電壓在0.2V-0.75V變動。故障被徹底排除。