溫州饒軍汽修技能大師工作室/蔡修良 陳翅 饒軍
車 型:配 置2.0T CUG 發(fā) 動 機、DQ500 變速器。
行駛里程:15188km。
故障現象:客戶反映車輛行駛過程中發(fā)動機故障燈點亮,并伴有熄火現象。
故障診斷:故障燈點亮,首先連接診斷儀VAS6150B,進入發(fā)動機系統讀取故障碼“P060600: 控制單元損壞被動/偶發(fā)”,如圖1 所示,進一步觀察故障碼的標準環(huán)境條件:發(fā)動機轉速為0,車速為0,冷卻液溫度103℃,綜合環(huán)境條件和故障現象考慮,可以認為該故障碼是在發(fā)動機熄火之后,控制單元才記憶并存儲控制單元損壞的故障碼,那么可以理解為熄火的原因是發(fā)動機控制單元損壞所導致。
┃圖1 故障碼
因為故障碼是偶發(fā)的,所以還是先清除故障碼然后上路試車,在試車過程中低速一切正常,發(fā)動機加速有力,但是一旦速度超過80km/h 之后,就明顯有問題了,此時踩加速踏板發(fā)動機轉速不再有反應,繼續(xù)深踩加速踏板,車速不升反降,直至發(fā)動機熄火。等熄火后立即啟動發(fā)動機能正常著車,啟動后發(fā)動機無負荷怠速運轉也正常,若馬上掛擋踩加速踏板起步,在發(fā)動機稍微有負荷,發(fā)動機又會熄火,只能等怠速運轉幾分鐘之后,才能完全恢復正常。
根據診斷到的故障碼和故障現象,感覺該故障現象還是比較奇怪的,但在沒有一個清晰思路之前,只能按照故障碼的提示來考慮是否就是控制單元本身故障才導致了這個現象,遂訂購了一個全新的發(fā)動機控制單元,到貨后進行防盜匹配和在線編程操作后,連接好診斷儀再次上路試車,發(fā)現車速超過80km/h 之后依舊出現加油不響應并慢慢熄火現象,重新啟動發(fā)動機之后踩加速踏板,可見儀表上發(fā)動機轉速升高到了3600r/min,但能明顯感覺車輛速度并無提升、發(fā)動機轉速也無實際升高(發(fā)動機工作聲音也可以判斷)。此時通過VAS6150 讀取到的實際轉速為1500r/min(如圖2 所示)。由此可見儀表上的轉速數據與診斷儀讀取到的數據(即發(fā)動機控制單元的轉速數據)存在較大的偏差,這個偏差情況可以說是筆者從業(yè)以來第一次碰到。根據控制原理,儀表上的轉速表信號是通過CAN 線,接收發(fā)動機控制單元輸出的轉速信號,因此很難想象發(fā)動機轉速和儀表上轉速不同步的原因,假設是驅動CAN 線存在干擾導致,理論上其他故障燈也會同時點亮(比如ABS、安全氣囊指示燈等),可是該車其余故障燈并未點亮,系統也無其余系統的故障碼。同時筆者注意到該車在正常情況下,儀表上轉速表和發(fā)動機控制單元讀取的轉速并無差異,只是在故障出現時兩者的數據才存在偏差。因此,有足夠的理由相信,該轉速偏差和發(fā)動機加不上油熄火有關聯,與CAN 通信線路的干擾并無任何關系了。
┃圖2 數據流
此時的思路有點茫然,再次讀取系統故障碼,發(fā)現故障碼依舊沒任何改變,整理下該車的故障特點:①發(fā)動機無負荷時大油門沒有故障現象;②在有負荷高轉速時,發(fā)動機故障才出現加油沒反應甚至自動熄火,說明高轉速和大負荷兩個條件缺一不可;③故障出現的瞬間,儀表指示的轉速升高,但發(fā)動機實際轉速卻并無提升。根據這些特點,遵循先易后難的原則,先從發(fā)動機主要的傳感器及數據流幾方面來入手尋找故障原因,為此先后檢查了曲軸位置傳感器、燃油供給系統(低壓油路和高壓油路)、點火系統(點火時間調整和失火數據)、進氣系統動態(tài)壓力和真空度的變化、尾氣排放系統(長期修正和短期修正)、進排氣凸輪軸調節(jié)角度等。觀察并和正常車輛數據流比較未見異常,檢查相關部件的外觀及插頭均無明顯損壞,由此基本能排除線束及相關傳感器方面存在故障的可能性了。
檢修到現在為止,沒發(fā)現任何明顯的故障,然而筆者不解的是故障現象卻又真實的存在,而且只有一個很難界定的控制單元損壞的偶發(fā)故障碼,雖然控制單元損壞不好確定,但是已經更換了一個全新的控制單元,再考慮發(fā)動機控制單元就不符合邏輯了。不過依據常理來說,發(fā)動機上大多數傳感器,若在行駛中出現了故障,按照設計者的應急運行模式,發(fā)動機會進入跛行模式使用其余信號代替,以便能保持應急行駛,不會出現直接熄火情況。在目前沒有其他思路的情況下,還是認為只有發(fā)動機控制單元存在故障才更符合該車熄火的邏輯,基于此決定代換試駕車上的發(fā)動機控制單元,經過代換完成相關的匹配后試車發(fā)現故障依舊,至此徹底排除了對發(fā)動機控制單元的懷疑了。
在無法確定故障的前提下,只能繼續(xù)上路試車并觀察發(fā)動機動態(tài)的數據流,以期望能找到故障的蛛絲馬跡,經過反復觀察發(fā)現:燃油高壓數據在怠速時為10060kPa,急加速時可以達到20000kPa,符合標準。因為該車故障現象比較容易復現,決定觀察故障出現瞬間的數據流,在保證安全的前提下,一人按照故障出現的條件來操控駕駛,筆者坐在車輛后座,密切留意著診斷儀屏幕上的相關數據,在反復試車過程中筆者發(fā)現了異常的數據:混合氣形成短期匹配,汽缸列1:-34.375%,而此時增壓壓力標準值190.4kPa,實際值只有23.1kPa(如圖3 所示)。這些異常的數據都說明了什么問題呢?
首先混合氣短期匹配-34%,表明了此時發(fā)動機控制單元檢測到混合氣過濃,筆者記得之前車型調節(jié)極限值是±25%,而該車調節(jié)達到了-34%,由此可以說明該混合氣濃度遠遠超過正常值。混合氣過濃不外乎就是油多氣少,結合故障出現時候的增壓壓力數據,其實際值23kPa 遠低于標準值190kPa,毫無疑問該混合氣過濃就是氣少所導致。分析至此,該車的故障原理就一目了然,在有負荷加速時發(fā)動機混合氣失調過濃,導致的結果就是加速無力直至熄火。只是此時還有一點疑問,為何在無負荷加速時,車輛就不會出現混合氣失調呢?將該疑問先行擱置,繼續(xù)檢查了渦輪增壓器上面的N75 旁通電磁閥與N249 渦輪增壓空氣再循環(huán)閥,都工作正常無卡滯,檢查渦輪葉片也正常。繼續(xù)代換節(jié)氣門,斷開氧傳感器插頭進行開環(huán)控制,經試車故障依舊存在。
┃圖3 數據測試
無奈之下,只得用最原始方法逐個檢查所有相關進氣管路,當拆下中冷器到節(jié)氣門這段橡膠軟管時馬上發(fā)現該管與正常車輛的軟管存在異常情況,正常軟管管壁比較硬,需要用力去捏才會癟進去,而該軟管則特別柔軟稍微觸摸下就凹陷進去了。難道是這個原因導致的嗎?
遂拆下該軟管,并將試駕車輛上的軟管安裝到故障車輛上,經反復高速大油門試車,故障不再出現,至此故障原因確定,訂購新軟管安裝好之后故障排除。
故障總結與反思:最簡單的故障導致最復雜的維修,該車的維修過程給筆者一些反思。
(1)故障現象的形成:該車在無負荷情況下加大油門故障不會出現,之所以有車速達到80km/h 時故障才會出現,是因為發(fā)動機有負荷和無負荷兩種不同工況下,假設節(jié)氣門的開度一樣(空加油門時節(jié)氣門開度也會比較大),但噴油脈寬卻大不相同,因此有負荷工況下的進氣量會遠遠大于無負荷狀態(tài)的進氣量,而在進氣通道面積不變的情況下,有負荷時的進氣流速必須遠超無負荷的進氣流速,由此產生了類似于虹吸效應,在橡膠軟管過軟的狀態(tài)下,該軟管被吸扁,使得進入發(fā)動機的進氣通道截面變小,進氣量大大減少(所以增壓實際值遠遠小于增壓標準值),此時自然出現加速無力的現象。而對發(fā)動機控制單元而言,其依據節(jié)氣門開度、空氣流量傳感器及發(fā)動機轉速等信號綜合進行噴油控制,因此在故障出現的瞬間,噴油脈寬依舊按照正常的噴油量進行,直接后果就是氣少(進氣通道變?。┯投嗷旌蠚膺^濃的局面,當混合氣超過火焰?zhèn)鞑サ呐R界值,結果自然就是發(fā)動機被動的熄火,一旦發(fā)動機熄火后再次啟動,在怠速狀態(tài)下發(fā)動機的進氣和噴油全都正常,所以怠速運轉正常,但是該橡膠軟管完全回位到正常狀態(tài)仍需一段時間,此時加油門起步當然還是不能正常工作了。
(2)故障碼的產生機理:經咨詢總部老師,得知故障碼P060600 控制單元損壞,其癥狀的解釋是,ECU 內部的環(huán)境壓力傳感器信號不可靠,使用發(fā)動機上的壓力傳感器的信號來對比,這個解釋有點模糊。結合故障現象筆者認為,該車發(fā)動機控制單元在空載怠速及加速時檢測到的混合氣短期長期調節(jié)均為正常,當故障出現的時候,檢測到混合氣過濃(橡膠軟管吸癟),遂調節(jié)混合氣短期調節(jié)至-34%,盡管已經調節(jié)到極限但仍然改變不了混合氣過濃致發(fā)動機被熄火,這種故障現象明顯不符合控制邏輯,控制單元在判斷相關傳感器,線路均正常的情況下,只能判斷是控制單元內部存在著故障了。
(3)轉速不同步:本案例中一個最奇怪的現象是發(fā)動機實際轉速和儀表上的轉速竟然是兩種轉速,對此筆者的理解是在發(fā)動機控制單元邏輯上,很多數據流既有實時的實際數據流存在,還有一個控制單元內部程序計算的理論數據,當實際數據和理論數據存在偏差超過范圍,則發(fā)動機控制單元記憶故障。該車在故障出現瞬間,發(fā)動機控制單元根據進氣信號、節(jié)氣門角度開度等信號計算出此時的理論轉速,應該就是儀表上的3600r/min,而由于發(fā)動機進氣受阻,發(fā)動機轉速無法提升,才有了實際轉速1500r/min,而這點應該也是發(fā)動機控制單元認為自身損壞的一個重要條件。