雷克萨斯RX200T行驶中加速不良且抖动

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故障现象：一辆雷克萨斯RX200T轿车，行驶里程为2万多公里，客户致电反映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，于是让客户先将车辆靠边停车，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，为了保证行驶的安全性，决定先将车辆脱至我店进行检查故障原因。

故障确认：车辆到店后，使用诊断电脑进入发动机系统，查看其相关故障代码，如图：

故障代码为1缸出现失火的情况，保存其故障代码和定格数据，尝试删除其故障代码，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，大概抖动持续20秒左右后，抖动消失。发动机转速稳定，尝试行驶车辆，发现当转速超过2500转左右的时候，车辆再次出现抖动的情况，且发动机故障灯再次点亮，查看其故障代码依然为P030100。

分析可能的原因：1 发动机线束短路或者断路 2真空软管连接3点火系统 4喷油嘴总成（进气口喷射）5 喷油器总成（直接喷射）6 燃油压力 7质量空气流量计分总成 8 发动机冷却液温度传感器 9 压缩压力 10 气门正时 11PCV阀和软管 12 进气系统 13 EGR阀总成 14 ECM

查看其故障代码的停帧数据，其Misfire Count Cylinder #1（1缸缺火次数）为78次，Vehicle Speed（车速）为37码，Engine Speed（发动机转速）为2855转，Injection Mode（喷射方式）为Direct（直喷），Coolant Temperature（水温）为88度， Short FT Bank1（短期燃油修正）为14%，Long FT Bank 1（长期燃油修正）为9%，Fuel Cut Elapsed Time（燃油切断经过的时间）为0秒。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0秒，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，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，并于其他缸进行对调，然后进行路试，发现故障依旧，故障代码依旧显示为1缸缺火。将车辆再次行驶到店内，难道点火线圈的线路存在问题？决定先进行跳火试验，发现1缸跳火正常。

由于故障可以再现，决定先再现故障现象，找到故障出现时的相关必要条件，可以更好更快的解决故障，另外从停帧数据来分析和判断，在故障出现时，可能需要满足车辆在暖车状态，发动机在高转速且缸内直喷的状态下，才会出现失火的情况。接着启动车辆后，在怠速状态下，发动机没有出现任何抖动的现象，接着慢慢踩下油门踏板，直到发动机转速超过2500转以后，发动机变开始抖动起来，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，接着进入数据流查看，在怠速状态下，发动机数据流良好，1缸无任何缺火的情况，慢慢踩下油门踏板，在发动机转速达到2500转以上的时候，抖动变出现了，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2500转的时候，发动机就会出现失火的情况呢？考虑到该款车辆搭载了丰田的D4-S（双喷射系统）技术， 可以在进行3种喷射方式，分别为进气道喷射，混合喷射和缸内直喷，根据其水温状态和发动机的负荷自动控制其喷射方式。在非行驶状态下，当发动机的转速超过2500转的时候，就会采用缸内直喷，而此时失火就会出现。

搞清楚这点，使用诊断电脑进入发动机系统，进行主动测试，在车辆启动后处于怠速暖车的情况下，执行喷射方法的改变，将其喷射方式转换成直喷状态，如图：

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2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，且看到Misfire Count #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，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，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，从以上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1缸缸内直喷喷油嘴，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缸的缸内直喷喷油嘴有故障，进行保修更换后，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。

总结：那为什么更换了1缸缸内直喷喷油嘴后，在冷车启动后，抖动现象也消失了呢？于是对该车的混合喷射系统进行了一定的深入研究。

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嘴，在不同的发动机转速和不同的发动机负载下下进行协调控制，可以有效的进行单独进气管喷射，进气管和缸内直喷一起工作，以及缸内直喷工作。在冷车时，实现混合喷射，当一列催化器温度达到400度时，切换至进气口喷射，而从催化器温度从很低至400度所用了极短的时间，大大的缩短了热车的时间，实际看过数据流只是用了20秒左右的时间。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、低负荷下容易积碳的问题，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、气门积碳及活塞顶部积碳的形成，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油气混合物，进一步提升燃油利用效率。对于D4缸内直喷来说，也有自己的先天不足，严重的进气道积碳，排放超标，以及怠速热车时间长，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，相比较D4-S，可以使用低标号燃油。采取D4-S可实现动力和扭矩的提高，以及良好的燃油经济性。

冷车D4-S控制

1冷启动是采用混合喷射，

2进气口喷射在排气行程（气门叠开以前）

3直接喷射是在压缩行程的后半程（点火以前）

4点火时间滞后以提升排气温度

5空燃比在15-16

6燃烧温度上升使得TWC 迅速热起

中低负载下D4-S控制

1进气口喷射是在膨胀/排气/进气三个行程，进气时进气口喷射和缸内直喷同时喷油。

2直接喷射只在进气行程的前半程。

3空燃比为12-15（理论空燃比控制）

4直接和进气口两者分担的百分比由负荷和转速决定。

5稳定的燃烧可以获得较高的燃油经济性和排放清洁度

高负荷负载下D4-S控制。

高负荷时, 在进气行程由直接喷嘴单独喷油，采取的是均质燃烧。

怠速或者低负载下D4-S控制

是在进气行程由进气口喷油嘴单独喷油。

D4-S采用直接喷射 4 行程汽油发动机高级版 (D-4S) 系统，该系统采用直接燃油喷射和进气口燃油喷射。自燃油箱总成燃油泵（低压）流入的燃油输送至低压燃油系统和高压燃油系统。输送至低压燃油系统的燃油从喷油器总成（进气口喷射）喷入进气口。输送至高压燃油系统的燃油经燃油泵总成（高压）加压并从喷油器总成（直接喷射）喷入燃烧室。该系统可提高发动机性能、改善燃油经济性并实现清洁排放。

直接喷射系统主要由燃油泵总成（高压）、燃油输油管（直接喷射）和喷油器总成（直接喷射）组成。在此系统中，ECM 根据来自各传感器的信号控制燃油泵总成（高压）和喷油器总成（直接喷射），从而优化控制燃油压力、喷油量和喷油正时。

进气口喷射系统主要由燃油泵（低压）、燃油输油管（进气口喷射）和喷油器总成（进气口喷射）组成。在此系统中，ECM 根据来自各传感器的信号控制喷油器总成（进气口喷射），从而优化控制喷油量和正时。

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低压燃油系统采用安装在燃油吸油管总成中的燃油压力传感器（低压）和减压阀总成，以执行可变燃油压力控制。 通过降低燃油泵（低压）的功耗实现了低油耗，从而可根据行驶状况优化控制燃油压力。

通过安装在燃油泵总成（高压）中的溢流控制阀(SCV)，执行高压燃油系统的燃油压力控制。

发动机处于低负载至中等负载范围内时，使用直接喷射方式或进气口喷射方式或组合使用这两种方式，并通过实现均质混合气和稳定的燃烧，提高了燃油经济性并实现了低排放。 此外，仅在发动机处于高负载范围内时使用直接喷射方式。 因此，由于冷却了进气，减少了爆震并提高了加注效果，在实现高压缩率的同时还提高了发动机输出性能。

压缩行程期间，在发动机冷起动后立即从喷油器总成（直接喷射）喷出燃油，同时由于喷油器总成（进气口喷射）的燃油喷射，燃烧室内的混合气为均质状态。 因此，火花塞周围的混合气分层以在点火正时期间实现较大的延迟角，升高了废气温度并可快速加热催化剂。

燃油泵（高压）

燃油泵总成（高压）通过气缸盖罩分总成安装在凸轮轴轴承盖上，并通过安装在进气凸轮轴（凸轮轴）上的凸轮驱动。高压燃油泵其主要组成为溢流阀，柱塞，单向阀，减压阀。通过柱塞的垂直移动对燃油进行加压，并由发动机ECU对溢流阀进行正时控制，从而有效的控制燃油压力，使其在4-20MPA的工作范围内工作（此压力范围可以推动单向阀使燃油供给），并通过其燃油压力传感器（高压）进行反馈控制，将燃油压力控制在目标值。而当燃油压力过大时，其通过内部的减压阀打开从而控制压力。下图为高压泵的具体工作原理。

当采用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代码时，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，因为无法根据情况准确地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。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档位或者在N档位，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2500转时，采用进气口喷射，而高于2500转时采用直接喷射，并不会采取混合喷射。只有在行驶时，在一定条件下才会进行混合喷射，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。