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丰田Hilux启动异常诊断

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发表于 2015-5-28 09:02:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
车辆信息:丰田Hilux 2.5 TDi
年份:2007
症状:看到这部车时是无法启动的,但在拍卖会场上又开动起来了。
来源:Steve Smith

在诊断过程中时,无论如何都不要对出现的故障或者将会出现的故障带有任何的成见。

在这个案例中的,这辆车很好地向我们展示了这种哲学的应用。我们这里开来了一辆勉强能够驾驶的敞篷卡车,是一个商人在拍卖会上买来作为代步工具用的。这辆车是一辆2007年的Hilux2.5柴油机,行驶里程14.5万英里,而且看上去大部分时间都是待在采石场的。

车辆起动时有很多的警示灯闪亮,发动机启动然后就熄火,在简单的运行条件下发动机发出“咯咯”的声音以及排气时产生过量烟雾。因此你会从哪里开始入手诊断呢?必须先找一个方面入手。

在进行最初的评估时,首先是要和客户进行交流,这有助于掌握汽车的概况。客户提到过在前几天的拍卖会上他看到这辆车并且无法启动。一个汽车维修工被叫到场后神奇地让这辆车跑动起来了。

先做一个基本的检查,检查一下布线,连接,燃油质量,故障代码和一些最初的现场基本数据。在较恶劣的运行条件下出现故障前,这本身可以找出一些相关的故障来。

经过基本的检查可以确认燃油质量是好的,但发动机舱和客舱的布线被修改过,交流发电机的接线被严重腐蚀,并且一直存在着两个故障码P0340P0335。现场的数据表明发动机的速度合理,防盗系统正常,启动信号设置为ON(无论发动机转动或者不转动),发动机在短暂运行期间并没有喷油嘴反馈值!由于发动机运行的时间不足以评估充电系统,故障代码会继续存在以提示近期发动机接线被修改过。

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P0340是指没有凸轮轴位置传感器信号,而P0335是指没有曲轴位置传感器信号传送到动力总成控制模块,无论是在起动还是运行中。表面上这似乎是一个相当可信的、和车辆故障相关的故障码,首先从PCM里检查来自这两个传感器的信号,同时也监测交流发电机的输出,在知道交流发电机的接线被严重的腐蚀的情况下(一个测试涵盖许多的元器件)。

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我们立刻得到了正常的的凸轮轴信号和曲轴信号,但是在整个跟踪过程中出现了和发动机速度相关的周期性噪声。还有一个令人担忧地方,上述采集到的交流发电机输出中,发动机速度有时达到了大约1000rpm

先来总结一下了,因为PCM报告没有接收到凸轮轴信号和曲轴信号,但是确实都被检测到了,由于蓄电池电压固定在12.2V左右并且电流的峰值不平坦,发动机的平稳性绝对有问题。

已知过大的损耗是产生噪声的源头,并在整个发动机循环期间周期性的触发,我们不得不查看一下喷油嘴。

从检测中移除充电系统,断开发电机,将线束绝缘,同时安装一个稳定的电池支持单元。

然后使用PicoScope对凸轮轴和曲轴信号进行第二次捕捉,并将电流钳夹在喷油嘴的电子驱动单元(EDU)的电源线上。现在我们可以看到凸轮轴和曲轴信号上的明显的噪声源确实与喷油嘴的动作有紧密的联系,而与充电或者不稳定电源无关。

EDU的电流波形也显示出切换性差,稳定性差以及振幅不足的问题,与喷油器的动作相一致。

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喷油嘴几乎可以肯定就是引起噪声的原因,为了进一步证实这个想法,我很庆幸车辆出故障的时候我还有PicoScope可用。下面的视频和图片演示了噪声是如何在喷油嘴断断续续的动作中产生的,但在喷油嘴随着发动机运转变慢直至停止而停止时消失了。

在视频里已经通过了一个数学通道来表明发动机速度在熄火期间的减少。数学通道能令噪声的影响表现得清晰明显和看上去就像曲轴传感器信号的标准36-2个峰(齿)波形一样。在发动机起动和运行期间,这肯定会影响到软件的计算。

看如下视频:

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现在来评估我们掌握的情况:

1、故障码P0340P0335是明显的并且没有清除掉。凸轮轴和曲轴上有明显的噪音,很有可能影响到PCM的计算;已知这两个传感器都是好的。

2、交流发电机的输出很低而且电流波形是错误的。已知交流发电机的接线是错误的,而且很有可能交流发电机本身也有故障。交流发电机不是影响上述产生噪音的条件,因为我们已经将其从检测中移除。

3、我们的数据表表明即使在没有启动发动机的时候启动的信号也设为了ON,我们不知道是什么原因。

4、喷油嘴电流异常,并且似乎在凸轮轴和曲轴信号中引起了过量的噪声,并且是随机性的。这点我们不知道是什么原因。

已知客户曾提到:“曾有汽车电工修理过”,并且事实上接线被修改过,我们不得不看看启动信号。检查一下这辆车的接线图,测量PCM的定子端,发现点火开关打到ON时电压固定在+12V,而不管发动机是否转动。进一步的调查确认了点火开关接线被修改过,起动机的电源线被剪断并且连接到了点火电源线上(机舱内的点火开关上)。发动机舱里的起动机动力线已经被剪断了,并将点火开关上的一根缆线连接到了最初的起动机端子。这使得插入钥匙可以让车辆像往常一样开动起来,但是对于PCM,不管钥匙位置在哪,都能接收到曲轴转动的信号,例如点火开关打开……这是为什么呢?

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当处理改装车的时候,这样的念头就会一直存在于你的脑海里,那就是改装的地方很可能就是问题的所在,所以最好的解决办法就是将车辆恢复成原来的样子。这样故障就在我们的知识范围内了,我们就能够处理了。

点火开关按照标准重新接线,发动机在转动了同时监测各项数据。

随着起动机信号在曲轴转动时设为ON,在不转时设为OFF(按照正常状况)。车辆启动失败,但是故障码P0335P0340已经清除了,取而代之的是P0069P0200!现在我们感到很迷茫,但是意识到状况回到了客户第一次看到这辆车时不能跑的时候。

P0069是指“进气压力传感器气压相关性”问题(在这一阶段不相关),P0200是指“喷油嘴线路开路/短路”,与我们车辆无法起动的状况非常切合。

因此为什么在点火和起动机电路接线错误的情况下PCM没有检测到P0200。我不得不坦白我并不知道这个答案,只能求助于其他的工程师。

发动机的起步阶段要经受一个“屏蔽时刻”即PCM在钥匙转到ON时要切换到一个基本的喷油电路。基本上,使用计数技术来监测凸轮轴和曲轴的同步情况。

从监控的角度来说,只要知道正确的同步和齿数即可,其他的可以忽略。这就好像PCM在发动机起动期间闭上了眼睛(除了计数),然后希望得到最好的。一旦起动并达到设定的条件(例如发动机速度超过某个阈值水平,定子端为0V),系统就能切换到一个相关的运行电路,全程监测各个传感器/执行器,所以会产生相关的代码。

想想看,这是非常神奇的,在失火脉冲以及发动机在不平稳起动时的振动中,车辆总是能够起动,以及在试图仅靠起动电压使喷油器工作时,产生的大量的噪声。

你不得不承认那位曾在拍卖会上使这辆车动起来的汽车电工确实精通业务。

有了上面的知识,追查P0200变得至关重要,也有了信心找到这个故障码的诊断方法。

当一系列的喷油嘴触发信号(IJT)从PCM传送到EDU并且返回数量不对的喷油嘴故障信号(IJF)时,PCM就会设置故障码P0200每一个传送过去的IJT(喷油嘴触发)信号,PCM都会回收到一个IJF(喷油嘴故障)信号(IJF信号看作是喷油嘴正确操作的确认)。

IJF信号是由与喷油嘴串联的电阻上的压降形成的。这个电压由EDU监测,并且与流过的电流成比例。流过喷油嘴的电流必须增加/减少到一个预先设定的阈值之上/之下,监测的电压才会相应的变化,EDU就不会返回一个IJF信号给PCM

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先来总结一下:

1P0340P0335(凸轮轴和曲轴信号)不再和诊断相关。

2、交流发电机的输出和线束连接器故障,但是不再和诊断相关。

3、起动机信号(STA)一直设在“ON”的位置已解决,但是不再和诊断相关。

4P0200喷油嘴电路开路/短路与故障相关并且非常切合。

P0200诊断
我们知道我们需要IJT(喷油嘴触发)来接收回IJF(喷油嘴故障),所以准备了一个示波器来观察IJT信号的出现。下面的示波器轨迹上表明了一个很显然的事实,PCM正在传送IJT信号,但更重要的是,喷油嘴间断的动作间产生的噪声几乎毁掉了IJT信号。

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下面我们可以看到EDU并没有返回IJF信号给PCM,只有噪声。

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P0200故障码的含义是喷油嘴电路开路/短路。

我们知道IJT是存在的但是由于噪声/干扰的影响,形成得非常糟糕(所以PCM是好的)。我们也知道EDC在尝试发送IJF,但是这个信号不能被PCM理解接受。我们同样可以看到每个喷油嘴的电流波形,没有足够的振幅和形状,难道我们的四个喷油嘴都是坏的?显然不可能!

检查喷油嘴的电路的连续性,电阻值(喷油嘴两端),恰当的EDU电源/地,都没有问题。

因此,将EDU更换掉,车辆运转良好以及所有的故障码都清除掉了。

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总而言之,经过许多诊断程序之后,最终做出了更换零部件的决定。

当我们在诊断总是坚持“在正确的时间,用正确的工具、正确的方法分析正确的事情”(引用LordJames Dillon)来评估原因和影响就如同像往常和客户会谈一样,我们可以放心任何部件更换的决定都是经过了逻辑考虑的,并在评估测试结果的同时应用我们系统的知识,多年的经验和相关的培训得出的。

想要进一步了解更多的信息,请联系 support@picotech.com
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