丰田发动机人为隐蔽故障排除1例

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技师手记
AUTOMOBILE MAINTENANCE
汽车维修2017.4
一、故障现象
有1台丰田4S-FE 发动机，工作一直很正常，某次维修后，起动机带动发动机正常运转，但无法起动。

现场维修人员经检查发现，发动机故障指示灯一直不亮，起动时没有高压火，也没有喷油。

几经维修，都无法排除故障，因为反复起动，以致起动机滚烫，发动机都没有丝毫着火迹象。

二、故障诊断
笔者参与维修后，首先验证故障表现：
将点火开关转到ON 位及起动时，故障指示灯均不亮（正常的状况是在点火开关ON 位时点亮
）；点火开关OFF 位时拔出高压总线，插上备用火花塞，将火花塞按在缸体上，起动发动机，火花塞没有火花；点火开关OFF 位时拔出各缸喷油器导线连接器，在上面插入发光二极管，起动发动机，发光二极管没有闪烁，证明没有喷油脉冲。

故障表现确实如同维修人员所说。

维修人员都是有经验的技术人员，他们已经多次检测相关的元件、线路，都没有发现问题，最后更换电脑，仍然没有解决问题。

为了少走弯路，有必要根据维修经验，梳理思路，确定合理检查程序，寻找问题所在。

（一）调取故障码，利用ECU 自检功能提供故障线索
将点火开关转到ON 位，在检查端子上短接TE1和E1，观察故障指示灯，发现没有点亮，也没有故障码输出。

怀疑指示灯故障，将指示灯到ECU 上W 端子的连线拔出，直接搭
铁，指示灯亮，这说明指示灯及其电路正常。

利用解码仪读取故障码和数据流，结果显示无法与ECU 建立联系，进入不了。

这种办法只好放弃。

（二）检查ECU 电源、搭铁情况一般来说，这类不点火，不喷油，且诊断仪也无法连接的情况，对ECU 来说，基本上都是电源供电的问题，因为ECU 本身故障的概率很低，供电不正常，ECU 自然就无法正常工作。

再一次检查ECU 主熔断器，没有熔断，用万用表测量，点火开关ON 位时，ECU 上的BATT 、+B 、+B1端子均有13.2V 的正极供电，在9～14V 的正常范围内，检查ECU 本身的搭铁线E1、E01、E02及外围电源线的搭铁线，均良好，仔细检查ECU 的导线连接器，没有发现接触不良的现象，各种电源线、搭铁线、信号线等导线都能联通电脑内部，线路也不存在短路、搭铁、粘连等情况。

至此，这方面也没有问题。

（三）检测曲轴位置及转速传感器及其电路
按维修经验看，因为曲轴位置及转速传感器是发动机的主控传感器之一，它提供曲轴位置及转速信号给ECU ，ECU 才可以确定发动机此时的基本喷油量和基本点火提前角，发动机才可以起动。

没有这个信号，ECU 无法控制，发动机没有喷油，也没有点火，是无法起动的。

这是检查重点。

检测结果是：传感器感应线圈电阻为171Ω，线圈和转子间隙为0.3mm ，在正常范围之内；转动时有脉冲信号输
出，没有松旷、崩缺、生锈、脏污、油迹等异常现象，线路、连接器检查也没有发现问题。

那么传感器及其线路基本可以确定是正常的。

（四）检查喷油、点火电路及元件喷油、点火电路及元件都属于执行器方面，由ECU 来控制工作，检查之前，先将点火开关转到OFF 位，拔掉ECU 线路连接器。

点火开关ON 位时，喷油器、点火器、高压线圈的电源电压均是13.2V （3者共用1条电源线），正常；喷油器去ECU 的#10、#20线，点火器去ECU 的IGT 、IGF 线，点火器去高压线圈的C 线，检查也良好；将#10、
#20线引出来在缸体上划火，听到4个缸的喷油器有震动响声，证明喷油器动作良好，线路正常；在IGT 线上输入1个人工脉冲信号（从蓄电池正极引出1条线，串接1个电阻，再划在裸露的IGT 线上），高压总线对缸体强烈跳火，证明点火器、高压线圈及其线路连接、
电源、搭铁没有问题。

再将点火开关转到OFF 位，ECU 重新插上，起动发动机，仍然是故障指示灯一直不亮，没有高压火，也没有喷油。

既然执行器方面没故障，前述的检查也没有发现问题，故障应该出在ECU 及其控制方面。

怀疑ECU 损坏，用1台工作正常的同类发动机ECU 替换，故障依旧，这说明不是ECU 的问题。

（五）检查进气压力传感器及线路丰田4S-FE 发动机属于D 型发动机，其进气量的检测是通过进气压力传感器（半导体压敏电阻式）来间
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黄礼勇
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接检测的，因此，进气压力传感器也是发动机的主控传感器，也影响ECU 对基本喷油量和基本点火提前角的确定，对发动机的工作是否正常影响极大，按理必须检查。

其结构图、线路图如图1所示。

但进气压力传感器及线路有故障，ECU 自诊断功能就会起作用，利用备用功能控制发动机，并储存故障码，点亮故障指示灯，也不至于同时没油没火。

虽有疑问，还是决定检查进气压力传感器（按技术资料只能进行电压检查），没想到就有发现，发动机停机点火开关ON 位时检查：
VC —E2的电压为2V ，PIM —E2的电压为0.85V ，而正常范围为VC —E2的电压为4.5～5.5V ，PIM —E2的电压为3.3～3.9V ，相差很大，这不禁令人眼前一亮，以为终于找到故障了！检查线路良好，搭铁正常（拔掉进气压力传感器，连接器上2侧VC —E2电压检测为4.9V ）后，可以肯定是进气压力传感器存在故障，导致其电源电压VC 及信号电压PIM 都异常，发动机才显示出离奇古怪的故障，更换进气压力传感器就可以解决问题了，人的心情变得轻松起来。

然而，随后的情景却让人大跌眼
镜，发动机故障依旧！这有点不可思议吧。

难道是新配件有问题？拿去在同类发动机上试车，一切正常；重新测量新件的数据，更加令人不解，停机时VC —E2的电压为2V ，
PIM —E2的电压为0.85V ，和旧件一模一样；因为根据检测数据、维修经验推导的结论和试车验证的结果矛盾，故障无从判定。

三、故障排除
笔者反复查阅各种资料、案例，对照相关电路图反复研究和思考，根据现象归纳推理，得出的判断和验证结果矛盾，故障判定在肯定和否定之间来回摇摆。

难道要采用最笨的办法，逐一检查整个电控系统？工作量太大了，显得既不现实也不可能，更没有技术含量。

还有没有别的办法呢？
利用故障码和数据流来缩小故障查找范围，帮助尽快找到故障，看来是不可能了，
ECU 还有什么功能，是可以帮助查找故障的？忽然想到ECU 还有安全保险功能：就是当ECU 检测到电控系统的传感器、执行器及其电路等出现故障时，会自动按其内存中原来设定的程序和数据，使控制系统继续工作（此时发动机的性能会下降，或者停机）。

可以利用人为的办法使某个电
控元件失效（拔掉），让ECU 启用安全保险功能，假如能让发动机重新工作，这个元件就是故障元件。

既然进气压力传感器数据不明原因的异常，那就定为首选。

点火开关OFF 位，拔掉进气压力传感器，再转回ON 位，原来一直不亮的故障指示灯竟然亮了！起动发动机，先看到排气管冒烟，发出噗噗声，继续起动15s 左右，接着轰的一声着了起来。

将进气压力传感器重新装回，又出现老故障。

看来故障就在进气压力传感器上，故障灯点亮时调取故障码为31，表示进气压力传感器或其线路故障，这也印证故障所在。

但互相矛盾的事情还是无法解析！笔者强烈感觉，其中真正的故障原因尚未查出。

笔者拔掉导线连接器，想测量进气压力传感器上VC —E2、PIM —E2的电阻，却有点迷糊了，因一时记不清2侧哪一个是VC 脚，
哪一条是E2脚，因为正拿反拿进气压力传感器，VC 、E2都在PIM 2侧。

查看电路图，上面也没有标明具体线脚方位。

正犹豫着，突然，脑里冒出1个问号，别人会不会也像自己一样犯难，苦于区分这2个脚？假如接线的话，那岂不是很容易将VC 、E2接反？再看连接器
的2条线，均有隐蔽接剥的地方，不是原装线。

如果真是接反了，结果怎么样，会不会导致这种离奇的故障?心里一震，决定验证一下，把2侧的2条线调转连接，中间的线不变，插上进气压力传感器，结果发现，指示灯亮了！再起动，发动机轰一声着了起来。

这回，故障原因真的找到了。

再测量进气压力传感器（停机时），VC —E2电压为4.9V ，PIM —E2
图1进气压力传感器结构图、线路图
硅片
绝对真空室
滤清器IC
接线端
进气歧管压力
a ）结构绝对
真空室
进气压力传感器
硅片
IC
IC
ECU 5V R
E1
VC PIM E2
硅片
至进气总管
b ）与ECU 连接电路
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电压为3.7V ，非常标准。

此时故障指示灯一直点亮，读取故障码仍为31，将EFI 保险拔掉15s 后插回，故障码消除，起动发动机，运转正常，故障灯熄灭，表明电控系统没有故障。

至此，发动机故障完全排除。

四、故障分析
综合进行技术分析，电控系统所有元件、线路全部完好，故障根本的原因是连接线路时，从ECU 到连接器上VC 、E2这2条线调转接反了，结果连接器连接进气压力传感器的线路时，VC 线错接在E2脚上，E2线错接在VC 脚上，导致ECU 控制失常，停止工作，从而产生文中离奇的故障。

这肯定是上次维修留下的“杰作”，事后的调查也证实这点。

图2是正确的接线图，图3是错误的接线图。

至于线路反接为什么会导致如此严重的故障，这是由进气压
力传感器的结构及ECU 的控制原理决定的。

对进气压力传感器内部电路来说，
VC 脚到E2脚，和E2脚到VC 脚，极性、电阻是不同的，导致工作时其加载的电压VC 也不同。

停机时检测，正确的接线
VC —E2电压为4.9V ，而错误的
接线VC —E2电压（传感器上实际是E2—VC 电压）则为2V ，也即是说，反接时，VC 线相当于被
部分短路，VC 的电压会从5V 下降到2V 。

其信号电压PIM —E2也由3.3～3.9V 掉到0.85V 。

而ECU 的控制原理：VC 是ECU 调压后输出的电源线，为ECU 的微处理器及进气压力传感器、
节气门位置传感器提供5V 的工作电源，同时由ECU 上的E2集中搭铁；当VC 因为故障原因（主要是ECU 以外的电路或元件短路或搭铁）降到2V 以下时，ECU 的微处理器就无法正常工作。

结合2个因素，故障的原因就好理解了，ECU 虽不至于损坏，但不能正常工作，其它元件、线路正常也于事无补。

这样造成发动机不喷油，不点火，故障指示灯不亮，解码仪无法进入的故障，没法起动，也无法读取故障码和数据流。

为了验证此事，笔者将其它丰田发动机的VC 线直接（或带电阻）搭铁，让其电压由5V 变为0V （或2V 以下），结果ECU 无一例外的停止工作，发生本文中的故障。

后来，笔者在学校指导学生进行丰田发动机电控系统接线实操时，也遇到过几次类似的故障，同样的办法解决了问题。

在VC 短路的各种原因中，本案是1个人为的特例。

由于故障非常隐蔽，意想不到，加上一开始无法采用其它技术手段，导致故障的排除过程一波三折。

幸运的是，这种故障不至于造成任何元件的损坏。

五、经验教训
（一）这种故障后果严重，隐蔽难查，它会导致ECU 完全失效，自诊断功能丧失，只能凭经验排查，工作量大，必须认真总结与反思。

（二）之所以出现文中的错误，跟资料的是否健全有关，许多资料有详细准确的电路图，但没有提供对应的电控元件的线脚方位图，连线时容易出错；也和人的因素密切相关，这类的故障完全人为所致，粗心大意、一知半解的主观因素最容易造成。

这就提示我们，接线时要格外小心，要严格按照电路图及元件线脚图进行。

（三）对于电控发动机，为了减少工作量，少走弯路，应尽可能利用ECU 的自诊断等功能辅助判断故障，灵活实施。

本次检查即利用ECU 的安全保险功能解决发动机不能起动的故障，从而为后面故障的彻底排除打下基础。

（四）这类的故障，从概率来看，往往发生在有过维修记录的发动机上，别人的经验，我们要吸取，借鉴参考，但不能迷信，维修中要有自己的分析判断，不能人云亦云，否则易被误导，陷入僵局，多走弯路。

（五）从ECU 工作原理出发推导，凡是由ECU 调压和搭铁的工作电源（如VC 、THW 、THA 等），如果因故障导致对E2的电压下降到某一数值，可能会导致ECU 停止工作。

（作者单位：广东省交通运输高级技工学校）
图2
正确的接线图
图3错误的接线图
进气压力传感器
ECU
V C V C
5V
PIM
PIM E2
E2E1
硅片
至进气
总管
R
IC
V C V C
进气压力传感器
ECU
5V
R
PIM PIM E2
E2E1
硅片
至进气
总管。