雷克萨斯RX200T行驶中加速不良且抖动

    一辆行驶里程心情2万km的雷克萨斯RX200T轿车。用户反映：该车在行驶途中突然出现发动机严重抖动，加速无力的情况，且发动机故障灯异常点亮，由于抖动比较严重，用户靠边停车，没过一会车辆自动熄火。尝试启动发动机后，抖动消失，但是车速刚刚上来点，再踩下油门踏板的时候，发动机再次出现抖动。
    检查分析：维修人员接车后，使用故障诊断仪进入发动机系统，查看相关故障码及其停帧数据，如图1和图2所示。



    故障码为1缸出现失火的情况，保存故障码和定格数据后尝试删除故障码，发现可以正常删除。再次启动车辆，发现车辆可以正常启动，但是车辆出现严重的抖动情况，发动机怠速不稳定，抖动持续20s左右后消失，发动机转速变稳定。尝试行驶车辆，发现当转速超过2 500 r/min左右时，车辆再次出现抖动的情况，且发动机故障灯再次点亮，查看故障码依然为P030100。
    根据以上检查结果，维修人员分析可能的原因如下。
     （1）发动机线束短路或断路。
     （2）真空软管连接。
     （3）点火系统故障。
     （4）喷油器总成（进气口喷射）故障。
 （5）喷油器总成（直接喷射）故障。
 （6）燃油压力异常。
 （7）质量空气流量计总成故障。
 （8）发动机冷却液温度传感器失效。
 （9）气缸压力不足。
 （10）气门正时错误。
 （1灼PCV阀和软管问题。
 （12）进气系统故障。
 （13） EGR阀总成故障。
 （14）发动机控制单元ECM故障。查看故障码的停帧数据，Misfire CountCylinder #1（1缸缺火次数）为78次，VehicleSpeed（车速）为37码，Engine Speed（发动机转速）为2 855 rlmin、Injection Mode（喷射方式）为Direct（直喷），CoolantTemperatu re（水温）为880C、Short FTBank1（短期燃油修正）为14%、LongFTBank 1（长期燃油修正）为9%、FuelCut ElapsedTime（燃油切断经过的时间）为0s。

    从以上数据可以判断出，在故障出现的时候，是在暖机的状态下，只有第一缸存在缺火，其他3个缸无任何缺火的情况，另外燃油喷射的状态是在缸内直喷状态下，短期燃油修正和长期燃油修正都在正负20%之内，说明并不是混合气过浓或者过稀导致的。另外燃油切换经过的时间为0s，说明缸压过低的可能性比较低（特别是气门摇臂分总成脱落的情况）。
    考虑到1缸出现缺火，维修人员决定先检查第一缸的点火线圈和火花塞。拆下火花塞，检查其陶瓷部分良好无裂痕，点火线圈外观也无任何损伤。为了判断是否是点火线圈和火花塞的问题，将1缸点火线圈和火花塞与其他缸进行对调，然后进行路试，发现故障依旧，故障码依旧显示为1缸缺火，难道点火线圈的线路存在问题？决定先进行跳火试验，发现飞缸跳火正常。
    由于故障可以再现，维修人员决定再现故障现象，找到故障出现时的相关必要条件，可以更好更快地解决故障。另外从停帧数据来分析和判断，在故障出现时，可能需要满足发动机暖机、高转速且缸内直喷的状态下，才会出现失火的情况。
    启动车辆后，在怠速状态下，发动机没有出现任何抖动的现象，接着慢慢踩下加速踏板，直到发动机转速超过2 500 r/min以后，发动机开始抖动起来，而且非常严重，说明故障的出现必须是在高转速下才会发生。接着查看数据流，在怠速状态下，发动机数据流良好，1缸无任何缺火的情况，慢慢踩下加速踏板，在发动机转速达到2 500 r/min以上的时候，抖动出现，查看数据流，发现1缸失火的次数也在不断变化，说明故障当前存在。
    为什么在发动机转速超过2 500 r/min的时候，发动机就会出现失火的情况呢？该款车辆搭载了丰田的D4-S（双喷射系统）技术，可以进行3种喷射方式，分别为进气道喷射、混合喷射和缸内直喷。该系统根据水温状态和发动机的负荷自动控制喷射方式。在非行驶状态下，当发动机的转速超过2 500 r/min时，就会采用缸内直喷，而此时失火就会出现。
    搞清楚这点后，维修人员使用故障诊断仪进入发动机系统，进行主动测试。在车辆启动后，处于怠速热车的情况下，使用故障诊断仪执行喷射方法的改变，将其喷射方式转换成直喷状态，并观察数据流和波形图（图3）。

    从Injection Mode（喷射模式）的状态为Direct（直喷）和Injection Time Cylinder#1 us D4（1缸缸内喷射持续时间）在不断变化从这两点数据可以分析出当前喷射模式确实处于缸内直喷的状态。同时，MisfireCount #1（1缸缺火次数）一直在变化。接着切换喷射模式到进气口喷射，发动机恢复正常，无任何抖动。此时查看1缸缺火次数一直为零，说明只要切换到进气口喷射就不存在问题。

    找到异常点后，维修人员决定重点检查缸内直喷系统。考虑到在切入到缸内直喷后，只有1缸存在缺火情况，而其他3个缸并没有出现异常，另外对比目标高压燃油压力数值（Target Fuel Pressure High）和实际高压燃油压力传感器（High Fuel Pressure Sensor）的反馈数值来判断，高压燃油压力无任何异常，从图3的波形图上也可以观察出来，说明高压燃油泵包括以及高压燃油压力传感器都无任何异常。
    接着就重点检查飞缸缸内直喷喷油器（图4），拆下后检查其外观，无任何损伤，测量其电阻也在正常范围之内。但从以上分析判断就是1缸的缸内直喷喷油器有故障，于是将其更换后再次试车，故障排除。在冷车启动后，抖动现象也消失，路试车辆，车辆动力恢复正常，发动机故障灯也未再点亮。

    故障排除：更换1缸缸内直喷喷油器，故障排除。
    回顾总结：那为什么更换了1缸缸内直喷喷油器后，故障现象就消失了呢？为了弄清这个问题，维修人员对该车的混合喷射系统进行了深入研究。
    D4-S双喷射系统其实就是在D4缸内直喷的基础上多了一组进气管喷油器，在不同的发动机转速和不同的发动机负载下进行协调控制，可以进行单独进气管喷射、进气管和缸内直喷混合喷射以及单独缸内直喷喷射。
    在冷车时，实现混合喷射，当一列催化器温度达到400℃时，切换至进气口喷射。混合喷射使催化器温度从低温升至400℃所用时间极短，从数据流看只有20s左右，因此大大的缩短了热车的时间。
    在怠速和低负荷时采用进气口喷射，在中负荷时采用混合喷射，在大负荷时采用缸内直喷。这样的配合既解决了缸内喷射发动机低转速、低负荷下容易积炭的问题，又提高了发动机在高负荷下的动力输出效率，且歧管喷油可以混合得更加充分，而且可以清洗气道，避免气道、气门积炭及活塞顶部积炭的形成，减少氮氧化物排放等问题。而且，歧管喷射和缸内喷射的混合喷射模式，可以调配出两种不同浓度的混合气，进一步提升燃油利用效率。
    对于D4缸内直喷来说，存在进气道积炭、排放超标、怠速热车时间长和低负荷下混合效率低等问题，且单独采用缸内直喷对燃油使用也会严格的要求。而D4-S可以使用低标号燃油，并可实现动力和扭矩的提高，以及良好的燃油经济性。
    采用D4-S喷射系统后，当系统出现混合气过稀或者过浓以及缺火的故障码时，其诊断思路不同于一般的缸内直喷或者是进气道喷射的诊断思路，因为无法确定是进气口喷射还是直接喷射存在故障。在此情况下，进行主动测试（控制喷射模式）以确定哪个喷射系统存在故障，并根据故障现象以及数据流分析来判断到底是哪方面出现了问题。
    需要注意的是在未行驶时，在P挡位或者N挡位，无论发动机处于何种转速下，只会呈现2种喷射方式：在低于2 500 r/min时，采用进气口喷射；高于2 500 r/min时，采用直接喷射。只有在行驶时，在一定条件下才会进行混合喷射。
    此外，结合故障出现时的停帧数据和当前数据来分析，能够很直白的了解故障出现时所采取的喷射方式，能够更好更快的解决故障。

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