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        寶馬N20發(fā)動機怠速抖動現(xiàn)象的原因及排查方法

        2019-07-09 15:06:48楊承博
        時代汽車 2019年2期
        關鍵詞:故障診斷

        楊承博

        摘 要:本文首先論述了寶馬N20發(fā)動機怠速控制的原理分析,然后對常見故障的產(chǎn)生原因進行梳理。同時根據(jù)實際經(jīng)驗和資料分析,對寶馬N20發(fā)動機怠速不穩(wěn)故障維修進行分析,使本文理論與實際相結合,有著較強的借鑒意義。

        關鍵詞:N20發(fā)動機;怠速不穩(wěn);故障診斷;案例分析

        1 寶馬N20發(fā)動機的簡介

        寶馬N20發(fā)動機是一款較新的發(fā)動機,其控制系統(tǒng)使用的博世MEVD17.2.4,怠速控制屬于進氣系統(tǒng)中的重要組成部分,寶馬N20發(fā)動機使用第三代Valvetronic(電子氣門)和VANOS(可變凸輪軸正時控制系統(tǒng))調(diào)節(jié)裝置,對怠速控制有著較好的調(diào)校。

        寶馬N20發(fā)動機有三個版本,具體數(shù)值如下表1-1所示。高配版最大功率218kw,峰值扭矩350N.m,低配版最大功率184kw,峰值扭矩270N.m。高配版渦輪增壓器在1250轉的時候介入工作能一直維持到4800轉,目前該款發(fā)動機搭載在寶馬X1、X3、3系、5系、Z4等車型上。

        2 寶馬N20發(fā)動機怠速控制的原理

        寶馬N20發(fā)動機進氣量的控制機構主要有兩個部分,其一為電子節(jié)氣門,其二為電子氣門行程控制機構。發(fā)動機空氣量導入調(diào)整有進氣門的可調(diào)式升程完成,這有利于降低油耗。在應急運行和起動的過程中,才會使用到節(jié)氣門。在其他運行狀態(tài)下,節(jié)氣門均全開,幾乎沒有節(jié)流作用。利用電子氣門技術,可以實現(xiàn)對氣門行程的無極調(diào)節(jié),發(fā)動機在不同轉速下,都可以保證功率扭矩輸出的最優(yōu)均衡性。在滿負荷位置的時候,氣門行程和持續(xù)開啟時間達到了峰值,而怠速位置則達到最低值。

        N20發(fā)動機怠速系統(tǒng)各部件的控制流程如下圖2-1所示:

        寶馬N20發(fā)動機怠速控制器主要受車載ECU的控制。通過監(jiān)測熱模式空氣流量計、氧傳感器、壓力傳感器、凸輪軸位置傳感器等進行實時調(diào)節(jié),ECU根據(jù)車況、環(huán)境溫度適時調(diào)節(jié)怠速時的轉速,并相應地改變電子節(jié)氣門開度,氣門升程大小。新一代熱模式空氣流量計,一般來說,以當前技術發(fā)展水平為依據(jù),利用熱模式空氣質(zhì)量流量計,在得到測量值之后,即可以確定空氣質(zhì)量品質(zhì),并通過計算替代值,如增壓壓力、轉速及進氣溫度等相關參數(shù),來確定空氣質(zhì)量品質(zhì),從而達到相同的效果[9]。

        3 寶馬N20發(fā)動機怠速抖動故障原因診斷

        3.1 空氣供給系統(tǒng)故障導致怠速不穩(wěn)

        3.1.1 進氣管及閥門的泄漏

        根據(jù)ECU預存的參數(shù)調(diào)校,空氣流量與控制閥之間存在比例關系,當電子節(jié)氣門的開度變大,相應的進氣量也會快速增加。如果管路或者閥門出現(xiàn)泄露故障,導致預存的參數(shù)調(diào)校無法達到,進而后續(xù)的發(fā)動機內(nèi)燃燒沒有充足的氧氣保證,導致發(fā)動機出現(xiàn)缺缸、抖動現(xiàn)象,嚴重時還會出現(xiàn)熄火。

        一般而言,通常出現(xiàn)泄漏的位置出現(xiàn)在進氣管破損、進氣歧管與節(jié)氣門的接口處,卡箍常常會松動、廢氣渦輪增壓閥和曲軸箱強制通風閥密封性變差等。

        3.1.2 進排氣管道或及控制執(zhí)行器上積碳或積垢過多

        當發(fā)動機進氣管道空氣濾芯長時間不更換,或者汽車長時間在粉塵較多的惡劣環(huán)境下行駛,會使得管道內(nèi)、電子節(jié)氣門上污垢增多,進而影響氧傳感器、熱模式空氣流量計的監(jiān)測信號,造成信號偏差噴油器無法計算正確的噴油量,導致缸內(nèi)混合氣過濃或者過稀,由此導致發(fā)動機出現(xiàn)抖動。同時節(jié)氣門上的積碳也是導致發(fā)動機抖動的一個重要原因,所以平時我們要注重燃油品質(zhì)和定期維護保養(yǎng)發(fā)動機。

        3.1.3 控制怠速的傳感器及其他電路失常

        控制怠速的傳感器和電路失常會引起發(fā)動機抖動,這是因為發(fā)動機是一個以傳感器信號作為參考的處理系統(tǒng),若其中與怠速相關的傳感器和電路出現(xiàn)間歇性不工作將會引起抖動,不過在日常中,傳感器間歇性不工作不會引起發(fā)動機的劇烈抖動,發(fā)動機自診斷系統(tǒng)也會進行相應的調(diào)節(jié)和修復。例如電子節(jié)氣門關閉不嚴,那么發(fā)動會提高怠速轉速以應對進氣量的增加。

        3.2 燃油供給系統(tǒng)故障導致怠速不穩(wěn)

        燃油系統(tǒng)最常見的引起怠速不穩(wěn)的故障是噴油器。電磁線圈在通電的時候,會產(chǎn)生磁場,通過磁場的作用,能夠時噴嘴針克服彈簧的作用力,從而從閥座上抬起來,并打開噴射器排油孔。在共軌內(nèi)存在高壓作用,通過排油孔,能夠?qū)⑷加透咚賶喝氲綒飧字畠?nèi)。切斷供電之后,電磁線圈產(chǎn)生的磁場消失,從而結束燃油噴射過程,在彈簧作用力下,噴嘴針被重新壓入到閥座之內(nèi)。

        噴油故障分為噴油孔堵塞導致霧化不良,可燃混合氣過稀、噴油調(diào)節(jié)器故障導致噴油量過少或者過多,導致寶馬N20發(fā)動機4個氣缸內(nèi)的功率相差過大,從而引起發(fā)動機劇烈抖動。另外噴油器出現(xiàn)故障時,還會引起發(fā)動機自診斷系統(tǒng)錯誤的記錄故障代碼,例如噴油器導致混合氣過濃、燃油比例過高,錯誤地把氧傳感器故障記錄,同時還會有電子燃油泵故障、燃油壓力調(diào)節(jié)器故障、輸油軟管變形等。

        寶馬N20發(fā)動機燃油供給系統(tǒng)沒有高壓軟管,而是利用制造工藝把高壓管通過共軌形式和高壓泵整合在一起,大大提高了高壓噴射壓力,減少軟管輸送壓力的損失。類似于N55發(fā)動機使用了電磁閥噴射器。

        3.3 點火系統(tǒng)故障導致怠速不穩(wěn)

        點火系統(tǒng)中的火花塞如果超過使用年后,火花塞之間的電極間隙或變大,引起火花質(zhì)量下降,導致各缸工作時間不平衡,引起發(fā)動機抖動現(xiàn)象?;鸹ㄈL時間的工作在高溫高壓的環(huán)境下容易產(chǎn)生燒蝕現(xiàn)象,建議寶馬N20發(fā)動機的火花塞每隔兩年進行更換原廠件。

        3.4 配氣相位失準故障導致怠速不穩(wěn)

        配氣相位故障主要表現(xiàn)在以下三個方面:

        (1)凸輪軸磨損.由于長時間工作或者受到外力的撞擊導致凸輪軸出現(xiàn)磨損,進而導致進排氣氣門行程不足,導致發(fā)動機怠速異常抖動。

        (2)VANOS 系統(tǒng)故障。寶馬N20發(fā)動機的VANOS 系統(tǒng)與凸輪軸整合在一起,若其電控調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)故障,也會引起發(fā)動機怠速不穩(wěn)。

        (3)正時鏈條磨損或者調(diào)校不當。導致氣門開閉時間不符合參數(shù)范圍,使得各氣缸工作不正常,引起發(fā)動機怠速不穩(wěn)。

        (4)氣門挺桿斷裂或者搖臂磨損嚴重。會導致氣門的開閉無法正常工作,使得進排氣行程受到影響,從而導致發(fā)動機抖動。

        3.5 其他機構及電路有故障

        (1)配套執(zhí)行器故障。與發(fā)動機抖動相關的執(zhí)行器故障主要集中在氣缸周圍,例如氣缸墊密封不嚴導致泄露、活塞環(huán)密封不嚴導致曲軸箱竄氣、活塞連桿磨損導致活塞工作不良等等類似的故障都會引起發(fā)動機產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。

        (2)電路故障。由于電控發(fā)動機是個一體化的產(chǎn)物,所以一旦零部件出現(xiàn)故障整個發(fā)動機系統(tǒng)將會異常,當傳感器、電路、搭鐵線出現(xiàn)異常時會導致部分執(zhí)行機構工作異常,若發(fā)動機調(diào)節(jié)范圍超限,那么就會引起各缸的工作不穩(wěn)定,從而導致發(fā)動機怠速不穩(wěn)現(xiàn)象。

        4 寶馬N20發(fā)動機維修案例分析

        4.1 故障現(xiàn)象

        一輛2012年產(chǎn)寶馬320轎車,使用的是當時最新款的N20高功率版發(fā)動機,目前行駛里程5.3萬公里。車主反映該車不管是熱車啟動還是冷車啟動都會出現(xiàn)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)現(xiàn)象,而且轉速不穩(wěn)定,但是重新啟動后故障會消失,行駛中沒有出現(xiàn)抖動現(xiàn)象,儀表盤的發(fā)動機故障指示燈會亮起。

        4.2 問診試車

        維修人員接車后根據(jù)車主反饋的情況進行試車,發(fā)現(xiàn)啟動時如車主所說,在車內(nèi)能感受到發(fā)動機怠速不穩(wěn),起步后進行路試發(fā)現(xiàn)加速無力,發(fā)動機故障燈也亮起,隨即使用寶馬專用故障診斷儀ISID查詢發(fā)動機故障代碼。

        5 結語

        寶馬N20發(fā)動機生產(chǎn)制造運用很多新技術,未來汽車電控發(fā)動機也將會越來越先進,汽車電控技術的快速發(fā)展,使得發(fā)動機動力傳輸效率變高、噴油時間更加精確、動力更加充沛、燃油消耗進一步降低。但是由于電控技術的大量使用也會給發(fā)動機的維修帶來一定難度,很多時候往往一個故障產(chǎn)生的原因有許多種情況,故障診斷并不像教科書似的簡單。

        參考文獻:

        [1]曲學敏.2013款寶馬X3掛入擋位時車身抖動[J].汽車維修技師.2016(9):11-13.

        [2]殷彬峰.2013款寶馬520Li怠速抖動[J].汽車維修技師.2017(3):55-56.

        [3]錢耀義.汽車發(fā)動機電子控制系統(tǒng)[J].機械工業(yè)出版社.2015(2):1-13.

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