毛贛峰 王訓武 毛子玲 羅杰
摘要:本文敘述了15款華頌7汽車N20發(fā)動機故障1例,主要闡述故障的診斷思路及排查過程,并就故障的產(chǎn)生原因進行了分析,可為其他同行提供參考借鑒。
Abstract: This paper describes 1 case of 15 Huasong 7 automobile N20 engine faults, mainly explaining the fault diagnosis ideas and investigation process, and analyzes the causes of faults, which can provide reference for other peers.
關鍵詞:華頌7;N20發(fā)動機;缸墊沖蝕;冷卻液溢出;電子水泵空轉(zhuǎn)
Key words: Huasong 7;N20 engine;cylinder pad erosion;coolant overflow;electronic water pump idling
中圖分類號:U469.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:1674-957X(2022)05-0118-03
1 ?車輛概況
華頌7由華晨集團、麥格納及BMW Group Designworks三方團隊共同設計打造,定位于中型MPV,動力方面,新車搭載寶馬N20系列2.0T發(fā)動機,配備高低功率版,低功率版最大功率135千瓦,峰值扭矩270牛·米;高功率版最大功率達180千瓦,最大扭矩350?!っ住鲃臃矫嫫ヅ鋃F六速手自一體變速器。
該車發(fā)動機散熱系統(tǒng)由電子水泵,冷卻液溫度傳感器,電子節(jié)溫器、冷卻風扇等部件構(gòu)成。
①電子節(jié)溫器結(jié)構(gòu)及其工作原理:電子節(jié)溫器由供電插頭、大循環(huán)閥、壓力彈簧、加熱電阻膨脹部件、小循環(huán)閥,升程銷等組成[1]。
車輛處于冷車狀態(tài)啟動,電子控制單元ECU不給加熱電阻膨脹部件供電,此時在壓力彈簧作用下,大循環(huán)閥關閉、小循環(huán)閥開啟,發(fā)動機小循環(huán)能確保車輛發(fā)動機在較短時間內(nèi)以比較經(jīng)濟的方式得到預熱,迅速達到正常工作溫度。此時未按發(fā)動機冷卻特性圖工作,水泵以較低速度使冷卻液進行循環(huán),冷卻液經(jīng)小循環(huán)閥直接流會水泵進行小循環(huán),此時冷卻風扇不介入工作。
當發(fā)動機正常運行時,ECU根據(jù)即時發(fā)動機載荷及各傳感器反饋的參數(shù)數(shù)據(jù)進行計算,給予電子節(jié)溫器加載相應的電壓,使電子膨脹部件體積產(chǎn)生相應變化并作用于壓力彈簧,壓力彈簧受壓后產(chǎn)生形變,并形變作用于小循環(huán)閥,小循環(huán)閥受壓后關閉,與此同時,大循環(huán)閥被打開,冷卻液經(jīng)大循環(huán)閥進入冷卻液散熱器,電子水泵、電子風扇根據(jù)ECU反饋的信號,執(zhí)行相應動作,與電子節(jié)溫器共同作用將發(fā)動機溫度維持在一個合理區(qū)間。
②電動冷卻液循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)及其工作原理:傳統(tǒng)機械水泵靠發(fā)動機經(jīng)皮帶輪帶動水泵軸承及葉輪轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生一定的壓力與離心力驅(qū)動冷卻液在水泵進口與水道中流動,在壓差作用下從發(fā)動機殼體出水道流出,經(jīng)水管被重新吸入葉輪中,實現(xiàn)冷卻液的往復循環(huán)。電動冷卻液泵俗稱電子水泵俗,主要由發(fā)動機控制單元根據(jù)車輛運行各參數(shù)控制運行,具有響應快、結(jié)構(gòu)緊湊、震動小、電磁兼容性強、穩(wěn)定性高、耗能低、效率高壽命長等特點,其理論連續(xù)工作時間可達到20000小時以上。因電動冷卻液泵無需皮帶傳動,在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時也能快速響應發(fā)動機控制單元實現(xiàn)大循環(huán)量的需求,同樣即便在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時,亦可以實現(xiàn)發(fā)動機控制單元實現(xiàn)小循環(huán)量的需求,能始終確保發(fā)動機處于較佳的工作狀態(tài)。
2 ?故障現(xiàn)象
該故障車輛為15款華頌7,16年9月上牌,搭載發(fā)動機型號為N20B20C,截至故障出現(xiàn)時已行駛15萬余公里,因儀表盤有更換記錄,實際表顯里程9.8萬公里,車輛出現(xiàn)連續(xù)行駛數(shù)小時或暴力駕駛后停車后停車會有液體從發(fā)動機底部漏出、偶發(fā)熄火后電子水泵間斷或持續(xù)運行,偶有水泵持續(xù)運行至蓄電池電量不足無法啟動故障。因華頌7在當?shù)乇S辛枯^少,修理廠接車后比較謹慎,建議先用電腦讀取故障參數(shù)后再做打算,但由于診斷系統(tǒng)兼容性或設置原因,用元征X431、autophix7300、道通MS908S、三款汽車故障碼OBD2檢測診斷儀雖能找到該款車并順利進入診斷界面,但均未能讀取到準確的關聯(lián)故障碼提示:檢測中出現(xiàn)ABS故障、空調(diào)系統(tǒng)故障、車身穩(wěn)定系統(tǒng)故障等提示維修技師根據(jù)經(jīng)驗,初步判斷應該是電池電壓過低導致的誤判,待蓄電池充電完成后接通電路進行清除故障碼,故障碼排除。
3 ?處置方式
結(jié)合故障現(xiàn)象經(jīng)初步判斷節(jié)溫器、水泵都能有效運轉(zhuǎn),經(jīng)檢測發(fā)電機、蓄電池均工作良好,試車后確認溢出的液體為防凍液,泄露部位為冷卻液水壺壺蓋泄壓閥,與車主現(xiàn)場溝通,決定以最小成本排除法按防凍液缺失導致水溫過高來進行處理;遂對防凍液進行了更換,考慮到德系車輛發(fā)動機溫度普遍設定較高,為防止因防凍液質(zhì)量問題導致開鍋報警,選用了原廠-40℃(冰點)-135℃(沸點)原廠防凍液。
更換防凍液后及打開排氣螺絲進行排空氣,并將車輛至于P檔,點火開關打開,開暖風,近光燈并深踩油門約10S,啟動冷卻液自循環(huán),15分鐘后啟動車輛,靜態(tài)測試發(fā)動機工作狀態(tài)良好,水溫目測正常,水壺無溢水現(xiàn)象,路試10分鐘后狀態(tài)正常,次日經(jīng)過一段時間路試,發(fā)動機溫度依舊正常,判斷故障已消除,維修結(jié)束。
三天后再次返修,反饋急加速會再次冒防凍液,車輛無法啟動故障未再出現(xiàn)。為測試泄露原因,決定拔下水箱氣管并連接氣泵,打開調(diào)壓閥及氣泵開關,旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥調(diào)整氣壓至1公斤,檢查管路未見明顯異常,繼續(xù)加壓至1.5公斤,水壺蓋無明顯溢水,管路及冷卻器未見滲水現(xiàn)象,保持壓力24小時后,檢查防凍液未見減少,初步排除水箱泄露;進一步測試中發(fā)現(xiàn)一款手機藍牙OBD診斷儀雖然也無法讀取故障所對應的故障碼,但能讀取到水溫、車速、油耗等部分發(fā)動機參數(shù)數(shù)據(jù),決定運用其進行在線監(jiān)測,進一步排查故障原因。經(jīng)在線監(jiān)測,讀取冷卻液溫度傳感器(俗稱水溫傳感器、ECT傳感器)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)車輛啟動后水溫逐步上升,在達到95℃后升溫速度變慢,整體穩(wěn)定在溫度區(qū)間95℃-120℃之間波動,達到120℃后會急速下降至95℃以下,試車后讀取完整水溫數(shù)據(jù),未見明顯異常,但結(jié)合油耗數(shù)據(jù)進行對比,如圖1所示。
發(fā)現(xiàn)存在以下幾個可疑點:起步或急加速瞬間水溫未明顯上升;車輛熄火后冷卻液溫度驟降,且直接降到-40℃;根據(jù)市場上同款N20發(fā)動機的運行數(shù)據(jù),冷卻液臨界溫度120℃也屬于正?,F(xiàn)象,但是儀表盤卻提升“發(fā)動機過熱,請停車檢查”,經(jīng)綜合判斷,認定發(fā)動機缸體冷卻液水道溫度傳感器存在故障,更換后運行數(shù)據(jù)如圖2所示,水溫及冷卻液溫度占比符合該發(fā)動機運行規(guī)律,故障1得以排除。
繼續(xù)檢查車輛,結(jié)合漏電電流發(fā)現(xiàn)車輛持續(xù)行駛后偶發(fā)故障,表現(xiàn)為停車15-30分鐘,水泵會自動循環(huán),循環(huán)一段時間后停止或繼續(xù)運行直至蓄電池電壓不足;逐排查水泵能正常循環(huán)、暖風亦正常運行、風扇在空調(diào)開啟后會強制運行,水溫達到104℃后會運行,溫度進一步升高轉(zhuǎn)速加快,結(jié)合圖3冷卻液溫度升溫曲線,初步判定風扇運轉(zhuǎn)正常,水泵能運轉(zhuǎn),節(jié)溫器能順利打開、但是否能達到額定轉(zhuǎn)速因無法讀取數(shù)據(jù)無法判定。
本發(fā)動機熱量管理系統(tǒng)中除電子節(jié)溫器外,發(fā)動機電控單元用不同狀況下的溫度特性曲線來控制電子冷卻泵的工作[2],在電子水泵因供電或機械故障等原因?qū)е碌墓ぷ餍阅芟陆禃r,ECU會因為溫度始終不能下降而持續(xù)給電子節(jié)溫器加熱,可能導致節(jié)溫器損壞。為驗證這一判斷,拆下電子節(jié)溫器泡入熱水中并進行通電測試,大小循環(huán)閥在響應溫度均能有效開啟閉合,節(jié)溫器運轉(zhuǎn)正常。為進一步排除電動冷卻液泵供電模塊及各運行參數(shù)是否正常,用萬用表讀取電子水泵線連接端子M6035的四腳[3],其中1腳受總線段KL.15N控制,在車輛熄火后電壓為0,車輛點火開關打開后依舊為0,但在發(fā)動機持續(xù)工作水泵循環(huán)后測得電壓為11.5V,2腳為BSD線,測得電壓為8V,3腳為集成供電模塊,通過總線端KL.30供電,測得電壓為12.8V,4腳接地,電壓為0,未見明顯異常信號。
為進一步排除原因,決定再次檢查冷卻液水壺,怠速啟動15分鐘,未見明顯異常,熱車后保持油門1500轉(zhuǎn)1分鐘未見明顯異常,保持油門2000轉(zhuǎn)1分鐘,仍未見異常,保持油門3000轉(zhuǎn)1分鐘后,冷卻液表面出現(xiàn)零星微氣泡,保持3000轉(zhuǎn)至2分鐘,水壺周邊出現(xiàn)一定數(shù)量的微氣泡,如圖4所示。
至此可以確定,發(fā)動機出現(xiàn)輕微缸墊沖蝕,吊發(fā)動機下來開缸磨平兩個平面更換缸墊后裝機,怠速運行至熱車未見異常,遂進行路試,路試結(jié)果如圖5所示,運行良好,后續(xù)多次試車均運行良好,亦未出現(xiàn)電瓶電壓過低無法啟動現(xiàn)象。
4 ?故障總結(jié)
冷卻液溫度傳感器能及時將水溫的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化,并將數(shù)據(jù)反饋給ECU,進而調(diào)整整個發(fā)動機冷卻液循環(huán)過程。
本案例中因傳感器熱敏電阻未完全斷路,但存在故障,不能準確反應發(fā)動機實際工況,故導致了故障以來發(fā)動機水溫一直偏高;由于傳感器并未斷路,所以如果未結(jié)合其他行車數(shù)據(jù)很難找到真正的故障原因;
華頌7整備車重2015kg,遠超搭載同款發(fā)動機的BMW 530的整備車重1740kg,加上自帶渦輪增壓,如果電子水泵及風扇在載荷急劇增加的時候未及時有效介入工作,很容易導致水溫升高,長期高溫容易誘發(fā)缸墊燒蝕。
華頌7除發(fā)動機水道溫度傳感器外還有機油溫度傳感器及其他傳感器,水溫傳感器未工作狀態(tài)下,實際水溫達到120℃后根據(jù)其他傳感器數(shù)據(jù),電子水泵電子風扇也能強制運行,該電子水泵最大循環(huán)量高達7000L/h,能迅速將水溫降到95℃以下;這直接導致該款車沖缸墊后癥狀不明顯。
缸墊輕微沖蝕后,短途、輕載不一定出現(xiàn)冒防凍液或者高溫的問題[4];長途行駛或者高負載運行后,缸墊沖蝕部位溢出的氣體進入冷卻液循環(huán)管路;熄火后因管道中偶有氣體,導致電子控制單元ECU對水溫參數(shù)進行誤判,導致電子水泵長期自動運行甚至導致電瓶虧電[5]。正是因為該原因,缸墊更換后水泵空運行問題也得到了解決。
冷卻水壺加壓由于缸墊沖蝕程度不高,冷卻液基也無法進入發(fā)動機缸體,故常規(guī)加壓測試及內(nèi)窺鏡檢測均無法發(fā)現(xiàn)缸墊被沖蝕;常只會在熄火后出現(xiàn)吐防凍液的現(xiàn)象。怠速運行或者常規(guī)檢測也無法發(fā)現(xiàn)水壺中冒氣泡,只有在熱車狀態(tài)高轉(zhuǎn)速時方可零星出現(xiàn)微氣泡,這給故障診斷帶來極大的難度。
5 ?小結(jié)
華頌7與雖然與BMW不少車型一樣,均采用N20發(fā)動機,但由于其定位為七座大型MPV,整備車重、總質(zhì)量、風阻均高于采用同款發(fā)動機的其他車型,工作載荷與其他采用同款發(fā)動機的車型有較大區(qū)別。故應該客觀、辯證的進行故障診斷,不能墨守成規(guī)的套用其他車型維修經(jīng)驗。在經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析對比,結(jié)合實際運行各參數(shù)數(shù)據(jù),排除其他可能的問題后如果仍存在水溫偏高、伴隨熄火后長時間水泵運行,猛轟油門后冷卻液水壺中即便只出現(xiàn)零星微氣泡,亦可認定為氣缸墊沖蝕。
由于華頌4s店較少,一線城市以外的絕大多數(shù)華頌7乘用車均未能得到正規(guī)、有效的保養(yǎng),加上傳統(tǒng)概念里對車輛防凍液重要性認識不足,許多車輛在防凍液不足時,采取的是不予理會或者加點礦泉水的處理方式,即便是沃德十佳發(fā)動機,也經(jīng)不起高功率、重載荷、惡劣工況的折騰,最后只能以缸墊沖蝕而告終。各位華頌車主,后續(xù)用車過程務必關注冷卻液液位及溫度狀態(tài),如有異常,務必及時檢修,切不可隨意加水應付。
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