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發動機，累計行駛了14萬km，出現發動機加速無力，最高車速只能達80km/h的現象。為驗證故障，進行路試，發現該車加速緩慢，行駛發闖，換檔點滯后(發動機轉速達到3000r/min，才能升檔)，而且三效催化轉化器被燒紅。

    進行尾氣檢測。拆下上游氧傳感器，插入廢氣分析儀探頭，因為三效催化轉化器只有在空燃比為14.7左右(過量空氣系數α=1)時，才能有效地處理尾氣中的CO和HC。所以在此處檢測發動機的尾氣排放數據能更準確地反映發動機燃燒狀況和三效催化轉化器的工作狀況。當時發動機的怠速轉速為650r/min，實測的尾氣排放數據如下：校準(CO)為5％；校準(HC)為800×10-6；校準(CO2)為12.2％；校準(O2)為0.6％。當發動機轉速為2500r/min時，測得的尾氣排放數據如下：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，在發動機為怠速時，測得的尾氣排放數據如下：校準(CO)為3％；校準(HC)為500×10-6；校準(CO2)為11％；校準(O2)為0.4％。發動機轉速為2500r/min時，測得的尾氣排放數據如下：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GB18285-2000《在用汽車排氣污染物限值及測試方法》規定，發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，在發動機轉速為2500r/min時為3.5ms。測量發動機點火提前角，在怠速時為10°-14°，在轉速為2500r/min時為30°。空氣質量流量在怠速時為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。怠速時進氣管的真空負壓為50kPa(正常值應為60kPa-70kPa)，緩慢加速時回落至40kPa。測量排氣背壓，發動機轉速在2500r/min時為100kPa(標準值應為25kPa-50kPa)。

    當第1、2、5、6缸分別斷油后，單缸轉速降均在150r/min左右，第3、4缸分別斷油后，單缸轉速降僅為50r/min。測試燃油壓力，為310kPa，正常。用示波器測試點火波形，發現第3、4缸點火波形間斷地出現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黑。

    以上檢測結果表明，該車發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。

    根據發動機工作原理可知，導致上述故障的原因很多，如發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，帶有三效催化轉化器的車輛，其三效催化轉化器在使用劣質燃料時，會因發生中毒而堵塞，使氣缸中的廢氣排出阻力增大，導致發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，發動機動力下降。通過以上數據對比和原理分析，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化器，而后又對該車進行了相關的維護，清洗了噴油器，更換了火花塞和換用了高標號的燃油。試車結果表明，發動機失火現象消失，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燃油，而劣質燃油膠質含量高，揮發性差，在高溫的作用下，容易生成膠質和積炭，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，對火焰傳播效果產生不利影響，所以產生大量的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，然后在三效催化轉化器中發生劇烈氧化放熱反應，導致三效催化轉化器因溫度升高而發紅。

    為了證實這一分析，拆檢氣缸蓋，分解進、排氣門。發現在進、排氣門和活塞頂部粘結著很多積炭和膠質物。清除這些積炭，修磨進、排氣門及氣門座后裝復試車，發現三效催化轉化器不再發紅；發動機加速有力，車輛升檔正常(發動機轉速達2000r/min時就升檔)；尾氣排放數據達標；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。