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        東風悅達起亞K5車發(fā)動機故障燈異常點亮

        2018-02-22 07:46:58余姚東江名車專修廠葉正祥
        汽車維護與修理 2018年15期
        關(guān)鍵詞:混合氣噴油器氣量

        余姚東江名車專修廠 葉正祥

        葉正祥,Tech Gear汽車診斷學院汽車免拆診斷專家,現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長兼技術(shù)總監(jiān),被聘為哈弗汽車區(qū)域技術(shù)專家;2015年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎;2016年取得中國汽車工程學會汽車診斷專業(yè)領(lǐng)域中級工程師資格證書。

        故障現(xiàn)象一輛2011年產(chǎn)東風悅達起亞K5車,搭載G4KD發(fā)動機,累計行駛里程約為4.9萬km。該車之前因發(fā)動機冷卻液溫度過高,導致發(fā)動機出現(xiàn)“拉缸”現(xiàn)象。該車是在其他維修廠進行維修的,維修人員更換發(fā)動機機械總成(更換的是拆車件,不包括進氣歧管、排氣支管、傳感器及執(zhí)行器等)后試車,發(fā)動機怠速和加速均正常,且路試也正常;但行駛400 km左右,發(fā)動機故障燈異常點亮;用故障檢測儀檢測,讀得故障代碼P2191,含義為“高負荷狀態(tài)下系統(tǒng)過?。ǔ朔ǎ?排)”;記錄并清除故障代碼,故障代碼可以清除,且清除故障代碼后發(fā)動機故障燈熄滅,但行駛400 km左右,發(fā)動機故障燈會再次點亮。由于發(fā)動機運行沒有明顯故障,維修人員在排除進氣系統(tǒng)漏氣和噴油器堵塞的可能后沒有了維修思路,于是向筆者請求支援。

        故障診斷接車后試車,起動發(fā)動機,發(fā)動機故障燈異常點亮,但發(fā)動機運行正常。用故障檢測儀檢測,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元中存儲了故障代碼P2191,與之前維修人員的描述一致。查看維修資料,得知故障代碼P2191的設(shè)置條件及可能的故障原因見表1所列。

        表1 故障代碼P2191的設(shè)置條件及可能的故障原因

        讀取發(fā)動機數(shù)據(jù)流,怠速和部分負荷時的長期燃油修正值均約為25%(圖1),說明氧傳感器監(jiān)測到混合氣過稀,發(fā)動機控制單元在減少噴油量。用尾氣分析儀檢測尾氣,如圖2所示,尾氣中的HC、CO及O2的含量均較低,說明經(jīng)過燃油修正后,混合氣濃度正常,且燃燒的比較充分,暫時排除氧傳感器有故障和排氣管漏氣的可能。

        圖1 怠速和部分負荷時的長期燃油修正值(截屏)

        圖2 故障車尾氣檢測結(jié)果

        讀取發(fā)動機冷卻液溫度和進氣歧管絕對壓力,發(fā)動機冷卻液溫度為94.50 ℃,正常;進氣歧管絕對壓力為29.46 kPa(正常應(yīng)為32 kPa左右),偏低。將發(fā)動機熄火,進氣歧管絕對壓力變?yōu)?00 kPa,正常;起動發(fā)動機,連接真空表,測量進氣歧管的真空度,與數(shù)據(jù)流顯示的一致,說明進氣歧管絕對壓力傳感器信號正常。如果進氣系統(tǒng)存在泄漏,泄漏的氣體是可以被進氣歧管絕對壓力傳感器檢測到的,這樣會使進氣歧管絕對壓力偏高,而該車氣歧管絕對壓力偏低,所以可以排除進氣系統(tǒng)存在泄漏(包括曲軸箱強制通風閥卡滯和活性炭罐電磁閥卡滯)的可能。用燃油壓力表測量燃油壓力,約為3.7 bar(1 bar=100 kPa),正常。由于之前維修人員檢查過噴油器,排除噴油器堵塞的可能。

        診斷至此,可知該車故障原因不在表1所列的范圍內(nèi),那還會有什么原因呢?連接Pico示波器(圖3),如圖4所示,同時采集1缸的噴油器控制信號(紅色線)、點火線圈初級信號(綠色線)和氣缸壓力(藍色線)。分析測得的波形,得知發(fā)動機正時、噴油正時和點火正時均正常,且點火波形和噴油波形也正常。斷開氧傳感器,使發(fā)動機處于故障狀態(tài),將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升至2 000 r/min,此時用尾氣分析儀檢測尾氣,O2含量為4.71%(圖5)。大氣中的O2含量約為21%,一般情況下,對于4缸發(fā)動機,若某一缸不工作,尾氣中的O2含量增加約5%(21%÷4=5.25%)。從該車尾氣中多出的O2含量(4.71%)來看,相當于多了1個氣缸消耗的O2量??紤]到該車故障是在更換發(fā)動機機械總成后出現(xiàn)的,且發(fā)動機機械總成是拆車件,懷疑更換的發(fā)動機型號可能與原車不匹配。

        圖3 信號采集位置

        圖4 同時采集1缸的噴油器控制信號、點火線圈初級信號和氣缸壓力(截屏)

        圖5 斷開氧傳感器后檢測尾氣

        查看維修資料得知,該車型配置有2.0 L發(fā)動機和2.4 L發(fā)動機2種型號,且這2種型號發(fā)動機的外觀無明顯差別,主要區(qū)別在于氣缸直徑和氣缸行程:2.0 L發(fā)動機的氣缸直徑為86 mm,氣缸行程為86 mm;2.4 L發(fā)動機的氣缸直徑為88 mm,氣缸行程為97 mm。由此可知,2.4 L發(fā)動機的氣缸行程比2.0 L發(fā)動機的氣缸行程小11 mm,于是決定通過測量氣缸行程來判斷更換的發(fā)動機型號是否正確。

        轉(zhuǎn)動曲軸,使1缸活塞處于上止點位置,將1根直鐵絲從火花塞安裝孔處插入氣缸,并在直鐵絲上標記深度位置(圖6a);繼續(xù)轉(zhuǎn)動曲軸,使1缸活塞處于下止點位置,再次在直鐵絲上標記深度位置(圖6b);取出直鐵絲,測量2個標記之間的距離(即氣缸行程),約為97 mm(圖7),由此確認更換的是2.4 L發(fā)動機,而原車為2.0 L發(fā)動機,不匹配。

        圖6 在直鐵絲上標記深度位置

        圖7 測量氣缸行程

        為什么將2.0 L發(fā)動機換成2.4 L發(fā)動機,會導致混合氣過稀呢?該車沒有空氣流量傳感器,發(fā)動機控制單元利用進氣歧管絕對壓力、進氣溫度等參數(shù),采用速度-密度法來確定發(fā)動機循環(huán)進氣量。通過速度-密度法計算發(fā)動機循環(huán)進氣量的公式為m=VPnη/120RT,其中m為發(fā)動機循環(huán)進氣量,單位為kg;V為發(fā)動機排量,單位為m3;P為進氣歧管絕對壓力,單位為Pa;n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速,單位為r/min;η為發(fā)動機充氣系數(shù);R為氣體常數(shù);T為進氣溫度,單位為K。由上述公式可知,發(fā)動機排量會影響發(fā)動機循環(huán)進氣量,發(fā)動機排量越大,發(fā)動機循環(huán)進氣量也越大。若將2.0 L發(fā)動機換成2.4 L發(fā)動機(發(fā)動機控制單元不更換),實際發(fā)動機循環(huán)進氣量是2.4 L發(fā)動機的循環(huán)進氣量,但發(fā)動機控制單元是按2.0 L發(fā)動機計算的循環(huán)進氣量,而噴油量主要是根據(jù)進氣量計算的,因此會出現(xiàn)“氣多油少”的現(xiàn)象,以致混合氣過??;相反,若將2.4 L發(fā)動機換成2.0 L發(fā)動機(發(fā)動機控制單元不更換),會出現(xiàn)混合氣過濃的故障現(xiàn)象。

        故障排除更換上2.0 L發(fā)動機機械總成后試車,故障現(xiàn)象未再出現(xiàn),故障排除。

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