◆文/浙江葉飛武技能大師工作室 葉飛武

故障現(xiàn)象

一輛2019款北京現(xiàn)代領(lǐng)動(PHEV)插電式混合動力汽車，VIN碼為LBEADEFC4KY00＊＊＊＊，行駛里程為78 033km，搭載G4LE型1.6L-GDI阿特金森循環(huán)的混合動力車型專用汽油發(fā)動機(jī)和PM04型永磁同步驅(qū)動電機(jī)，配備D6KF1型6速 PHEV專用干式雙離合變速器，以及主、副兩組寧德時代(CATL)12.9kWh三元鋰動力電池。

該車在使用過程中發(fā)動機(jī)故障燈偶發(fā)性點亮(圖1)，繼續(xù)行駛一段時間后發(fā)動機(jī)故障燈可能會自動熄滅，如此反反復(fù)復(fù)地出現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障燈間歇性點亮，經(jīng)過多次維修一直未能解決問題。發(fā)動機(jī)故障燈點亮期間，該車可正常行駛，未有其他異?，F(xiàn)象。

圖1 儀表顯示發(fā)動機(jī)故障燈亮

故障診斷與排除

詢問車主得知：之前的多次維修過程中，更換過前氧傳感器(線性式)和發(fā)動機(jī)控制線束，用檢測儀刪除歷史故障碼，還做過一些其他方面的檢查，同時維修人員還建議車主在品質(zhì)有保證的加油站加注燃油，但均未能徹底排除故障。

用北京現(xiàn)代專用車輛檢測儀(GDS Mobile)掃描車輛全車電控系統(tǒng)，ENGINE(發(fā)動機(jī))電控系統(tǒng)記錄了歷史故障碼(圖2)：P224300-氧傳感器參考電壓電路/斷路(1排/傳感器1)。觸發(fā)該故障碼是由于ECM(發(fā)動機(jī)控制模塊)在監(jiān)測前線性式氧傳感器參考電壓電路，當(dāng)傳感器溫度高于640℃(1 184℉)時，檢測到前氧傳感器電壓信號卡滯(卡滯閾值為：①能斯托電壓大于4.4V； ②能斯托電壓和虛擬搭鐵電壓之差低于-0.1V或高于1.6V(標(biāo)準(zhǔn)值約0.45V)；③泵送電壓和虛擬搭鐵電壓之差低于-2V或高于2.1V(標(biāo)準(zhǔn)值約-0.5V～1V)；同時異常電壓持續(xù)時間超過2.5s)。據(jù)維修手冊上的解釋，導(dǎo)致故障碼P224300的可能原因有：前氧傳感器(HO2S)連接器連接不良；前氧傳感器控制電路斷路；前氧傳感器自身故障。之前已經(jīng)更換過線束(包含連接器)和前氧傳感器，但故障依舊存在。

圖2 故障車發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)內(nèi)存儲的故障信息

故障未出現(xiàn)時，在發(fā)動機(jī)怠速狀態(tài)下，用示波器測量前氧傳感器各線路與搭鐵之間的電壓(圖3)：泵送電流電壓約2.7V(范圍值2V～3.5V)；能斯脫電壓約2.95V；虛擬搭鐵約2.5V；修正電阻器約2.7V(范圍值2V～3.5V)；加熱器電源約12V系統(tǒng)電壓；加熱器控制為ECM占空比信號。

圖3 故障車前氧傳感器電路和標(biāo)準(zhǔn)波形電壓

操作車輛使其進(jìn)入READY(準(zhǔn)備就緒)狀態(tài)，通過踩下加速踏板或通過“發(fā)動機(jī)ON模操作使發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)升溫，達(dá)到發(fā)動機(jī)閉環(huán)控制并處于平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)后，1次、2次、3次……反反復(fù)復(fù)操作“發(fā)動機(jī)OFF→啟動運轉(zhuǎn)”，并監(jiān)測發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)。最終在發(fā)動機(jī)停機(jī)一段時間后，再次啟動運轉(zhuǎn)時監(jiān)測到發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)流(圖4)中的“氧氣傳感器電壓(B1/S1)-線性時間(選擇)”為0，說明前氧傳感器信號處于混合汽異常過濃狀態(tài)、或部件電壓故障、或失效保護(hù)值；“氧氣傳感器電壓(B1/S2)-二進(jìn)制時間(選擇)”為1.0V，說明經(jīng)過三元催化器凈化后的后氧傳感器信號也是處于混合汽異常偏濃狀態(tài)、或部件電壓故障。這樣的數(shù)據(jù)流明顯異常，但當(dāng)時還沒有觸發(fā)故障碼P224300。

圖4 故障車氧傳感器數(shù)據(jù)流

在發(fā)動機(jī)停機(jī)一段時間后，再次啟動運轉(zhuǎn)時，重點讀取發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)“前氧傳感器和燃油壓力”數(shù)據(jù)曲線圖(圖5)發(fā)現(xiàn)，在發(fā)動機(jī)啟動運轉(zhuǎn)后的瞬間，“氧氣傳感器電壓(B1/S1)-線性時間(選擇)”前氧傳感器數(shù)據(jù)項降到0(混合汽異常過濃狀態(tài))后又立即恢復(fù)正常(說明有問題)；發(fā)動機(jī)啟動運轉(zhuǎn)狀態(tài)下“燃油壓力設(shè)定點值與實際值”基本一致(說明沒有問題)；但是發(fā)動機(jī)停機(jī)后“燃油壓力實際值”經(jīng)過約27min后降到約3.8bar(1bar=100kPa),如果持續(xù)等待，最終燃油壓力實際值會降到0，說明燃油系統(tǒng)高壓部分存在慢速泄壓故障。

圖5 故障車氧傳感器和燃油壓力異常數(shù)據(jù)曲線圖

根據(jù)以上檢測，分析該車故障可能是由于“燃油系統(tǒng)高壓部分慢速泄漏”所致。拆檢火花塞發(fā)現(xiàn)2缸火花塞點火電極部分明顯聚集著黑色積炭(圖6)，說明2缸可能存在燃油霧化不良、混合汽過濃、汽缸壓力不足、機(jī)械故障、燃燒不充分等問題。

圖6 故障車上的火花塞

針對2缸火花塞積炭問題，我們做了一系列的檢查。在用內(nèi)窺鏡通過火花塞安裝孔檢查汽缸內(nèi)部(圖7)時，發(fā)現(xiàn)2缸活塞頂明顯存在潮濕狀態(tài)，同時2缸內(nèi)明顯持續(xù)產(chǎn)生大量的霧化蒸汽狀混合汽(發(fā)動機(jī)熱機(jī)狀態(tài))，說明2缸內(nèi)部存在大量未燃燒的燃油，很可能是噴油器泄漏導(dǎo)致。

圖7 用內(nèi)窺鏡檢查2缸缸內(nèi)情況

通過檢測儀數(shù)據(jù)流監(jiān)測到高壓燃油壓力存在泄壓(發(fā)動機(jī)停機(jī)狀態(tài)下)、人工檢查2缸火花塞點火電極部分明顯聚集黑色積炭、內(nèi)窺鏡檢查2缸活塞頂存在潮濕的燃油和缸內(nèi)蒸汽狀混合汽，基本可以判定2缸噴油器存在泄漏故障。

進(jìn)一步拆解檢查高壓噴油器，并將拆解下來的高壓共軌總成與噴油器一起連接到發(fā)動機(jī)燃油管路上，然后操作點火開關(guān)建立約5bar的燃油壓力后，反復(fù)觀察所有噴油器，發(fā)現(xiàn)2缸噴油器噴嘴處出現(xiàn)了明顯的燃油泄漏痕跡(圖8)，由此可以確定2缸噴油器泄漏引起混合汽過濃，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制模塊報P224300故障碼，從而點亮發(fā)動機(jī)故障燈。

圖8 故障車高壓噴油器實物圖

由于噴油器屬于精密部件，不能維修，只能更換。在更換2缸噴油器部件，同時清洗火花塞并裝車后，反復(fù)測試車輛，所有異常數(shù)據(jù)均恢復(fù)正常。由于是間歇性故障，交車后大約半個月后電話回訪車主，該車故障未再出現(xiàn)，至此，該車故障已被徹底排除。

維修小結(jié)

本案例中，故障車搭載的是混合動力專用汽油發(fā)動機(jī)，其高壓燃油壓力高達(dá)35～250bar,如此高的燃油壓力不能采用傳統(tǒng)的低壓噴油器檢查的方法進(jìn)行檢查。當(dāng)需要拆卸噴油器連接到發(fā)動機(jī)高壓油管上面檢查時，一定要注意燃油壓力不能建立的太高，否則可能會發(fā)生安全事故。另外，該車發(fā)動機(jī)的噴油器安裝在進(jìn)氣歧管下部，不方便拆卸。因此，針對以上類似高壓噴油器故障的檢查，在拆卸高壓噴油器前，可以通過觀察高壓燃油壓力數(shù)據(jù)流、火花塞點火電極狀態(tài)、汽缸內(nèi)部影像檢查等方法進(jìn)行綜合判斷高壓噴油器故障后，再確定是否要進(jìn)一步拆卸高壓噴油器，這樣既能提高故障判斷的準(zhǔn)確性，也能提升工作效率。

與二元氧傳感器相比，線性氧傳感器能夠更精確地控制空燃比。線性(寬范圍)氧傳感器由能斯脫電池和氧泵組成，能斯脫電池通過元件兩端(發(fā)動機(jī)外部和內(nèi)部)的氧濃度差移動氧離子，泵氧室通過提供給元件兩端的電壓移動氧離子(圖9)。電流供給到泵氧室，所以能斯脫電池的輸出信號可維持一定值。如果排氣狀態(tài)為濃，ECU接收電流從外部向內(nèi)部泵送氧氣；如果排氣狀態(tài)為稀，ECU供給電流從內(nèi)部向外部泵送氧氣。由于泵電流很小(量程為-3～4mA，使用為-2～3mA，一般工作時在0附近變化)，很難被識別，因此，大多是通過故障碼來識別線性氧傳感器的故障。

圖9 線性(寬范圍)氧傳感器工作原理

發(fā)動機(jī)正常工作時，發(fā)動機(jī)電腦ECM通過改變泵電流來調(diào)節(jié)泵氧速度，使能斯脫信號與虛擬搭鐵之間的電壓維持在0.45V不變。不斷變化的泵電流經(jīng)電腦處理后，形成線性氧傳感器的信號。當(dāng)混合汽偏濃時，將給氧泵泵送正向的氧氣(電流為負(fù)：傳感器→I→ECM)；當(dāng)混合汽偏稀時，將給氧泵泵送反向的氧氣(電流為正：ECM→I→傳感器)。

線性氧傳感器信號通過電流進(jìn)行反饋，在各種空燃比情況下，都能夠識別混合汽的濃稀狀態(tài)，還可以識別混合汽具體濃了多少或者稀了多少，提高了檢測精度和檢測范圍。由于線性氧傳感器要求的精度非常高，但制造過程中的誤差又不可避免，所以在出廠前需要對線性氧傳感器的精度進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定的方法是在線性氧傳感器插頭內(nèi)安裝一個修正電阻，每個傳感器的修正電阻值各不相同，即修正電阻與傳感器一一對應(yīng)。因此，氧傳感器上的任何零件均不能隨意維修或更換。