中鑫之寶汽車服務(wù)有限公司 任賀新

故障現(xiàn)象一輛2009款大眾甲殼蟲車，搭載AZJ發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為9萬km。車主反映，該車因氣門燒蝕在其他修理廠更換過氣門，維修后感覺發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，為此到多家修理廠檢查過，維修人員檢查進(jìn)氣系統(tǒng)，無泄漏；接著更換了火花塞、點(diǎn)火線圈模塊及高壓線，但均未能排除故障。近期故障愈發(fā)明顯，同時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)的現(xiàn)象，于是將車開至我廠進(jìn)行檢修。

故障診斷接車后試車，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，將手放在發(fā)動(dòng)機(jī)上，感覺發(fā)動(dòng)機(jī)晃動(dòng)幅度較大；坐在車內(nèi)，能感覺到車身振動(dòng)；進(jìn)行路試，發(fā)動(dòng)機(jī)加速無力。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)無故障代碼存儲(chǔ)；讀取發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流，觀察各氣缸的失火次數(shù)（圖1），發(fā)現(xiàn)4個(gè)氣缸均有無規(guī)律失火現(xiàn)象；觀察其他數(shù)據(jù)流，未見異常。分析認(rèn)為可能的故障原因有：進(jìn)氣系統(tǒng)泄漏；供油壓力不足；點(diǎn)火模塊（如圖2所示，該車4個(gè)氣缸共用1個(gè)點(diǎn)火模塊，用高壓導(dǎo)線連接至各個(gè)火花塞）及其線路故障；三元催化轉(zhuǎn)化器堵塞；配氣正時(shí)偏差。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)失火次數(shù)（截屏）

圖2 點(diǎn)火模塊控制電路

將20 A電流鉗夾在點(diǎn)火模塊的供電線上（用于測(cè)量初級(jí)電流），再將次級(jí)點(diǎn)火拾取線（圖3）依次夾在各氣缸的高壓導(dǎo)線上（用于測(cè)量次級(jí)電壓），測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)點(diǎn)火模塊的初級(jí)電流和次級(jí)電壓如圖4所示，擊穿電壓約為8 kV，初級(jí)電流約為9 A，充磁時(shí)間約為1.2 ms，燃燒時(shí)間約為1.5 ms，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍，且4個(gè)氣缸基本一致，由此說明點(diǎn)火系統(tǒng)正常。

三元催化轉(zhuǎn)化器堵塞和配氣正時(shí)偏差可以通過測(cè)量氣缸壓力波形進(jìn)行驗(yàn)證。拆下氣缸1的火花塞，將壓力傳感器的壓縮管擰入火花塞安裝孔，再通過卡扣配合型連接器（BNC）將壓力傳感器連接至示波器。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的氣缸壓力（圖5），分析圖5可以得出以下結(jié)論。

（1）最大氣缸壓力約為11.5 bar（1 bar=100 kPa），過高，正常應(yīng)為6 bar左右。

（2）進(jìn)氣行程形成的負(fù)壓約為-559 mbar（1 mbar=0.1 kPa），正常應(yīng)為-700 mbar左右。

（3）排氣行程末端有凸起，此時(shí)氣缸壓力異常升高。

（4）綠色箭頭所指部位是排氣門開啟位置，對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角為115°，即排氣門在做功行程下止點(diǎn)前65°開始開啟，這個(gè)角度過于提前。

（5）紅色箭頭所指部位是進(jìn)氣門關(guān)閉位置，對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角為555°，即進(jìn)氣門在進(jìn)氣行程下止點(diǎn)后15°完全關(guān)閉，這個(gè)角度也過于提前。

圖3 次級(jí)點(diǎn)火拾取線

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)點(diǎn)火模塊的初級(jí)電流和次級(jí)電壓（截屏）

（6）排氣門開啟位置的氣缸壓力比進(jìn)氣門關(guān)閉位置的氣缸壓力高，異常（正常應(yīng)基本一致），這是由排氣門提前開啟所致。

綜合上述結(jié)論進(jìn)行分析，由于凸輪形狀是固定不變的，排氣門提前開啟，就意味著會(huì)提前關(guān)閉，在排氣行程活塞向上運(yùn)行，致使排氣行程末段的氣缸壓力異常升高，同時(shí)造成排氣不充分，使壓縮行程的氣缸壓力偏高。另外，由于排氣不充分，加上進(jìn)氣門開啟和關(guān)閉也處于提前位置，導(dǎo)致進(jìn)氣行程的負(fù)壓不足。

圖5 故障車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的氣缸壓力（截屏）

再依次測(cè)量氣缸2、氣缸3、氣缸4的氣缸壓力，與氣缸1基本一致，說明故障同時(shí)影響了4個(gè)氣缸。查看維修資料得知，該款發(fā)動(dòng)機(jī)只有1根凸輪軸，同時(shí)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門和排氣門。診斷至此，推斷該車配氣正時(shí)存在偏差。

拆下正時(shí)傳動(dòng)帶罩蓋，轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使曲軸正時(shí)齒輪位于上止點(diǎn)標(biāo)記處，此時(shí)凸輪軸正時(shí)齒輪的標(biāo)記孔與正時(shí)傳動(dòng)帶護(hù)罩上的標(biāo)記箭頭相差2個(gè)齒（圖6），說明該車配氣正時(shí)確實(shí)存在偏差。

圖6 配氣正時(shí)存在偏差

故障排除按照維修手冊(cè)上的操作步驟，重新安裝正時(shí)傳動(dòng)帶后試車，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，且行駛中加速有力，故障排除。

故障總結(jié)故障排除后再次測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的氣缸壓力（圖7），分析圖7可知，最高氣缸壓力約為6.5 bar，進(jìn)氣行程形成的負(fù)壓約為-688 mbar，排氣門開啟位置為做功行程下止點(diǎn)前35°，進(jìn)氣門關(guān)閉位置為進(jìn)氣行程下止點(diǎn)后45°，且排氣門開啟位置的氣缸壓力與進(jìn)氣門關(guān)閉位置的氣缸壓力基本一致。

圖7 正常車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的氣缸壓力（截屏）

該車配氣正時(shí)存在偏差，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)卻不存儲(chǔ)故障代碼，單從故障現(xiàn)象入手診斷，故障范圍較大，增加了故障診斷的難度。在排查點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，沒有拆裝任何部件，只連接了示波器的導(dǎo)線，用于測(cè)量點(diǎn)火波形；在排查配氣正時(shí)時(shí)，只拆裝了火花塞。整個(gè)維修過程沒有胡亂猜測(cè)，也沒有倒件，而是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)推導(dǎo)出結(jié)論，可見秉持汽車免拆診斷的維修理念，借助示波器來診斷故障，可大大提高維修效率。