佟得力
關(guān)鍵詞:混合氣過濃、泄漏、缸內(nèi)直噴、進氣歧管噴射
故障現(xiàn)象:一輛2015年產(chǎn)一汽-大眾奧迪A6L轎車,搭載EA888GEN3型2.0T發(fā)動機和0AW無級變速器(CVT),行駛里程7.4萬km。用戶反映該車在行駛過程中出現(xiàn)EPC故障燈報警,且存在怠速抖動的現(xiàn)象。
檢查分析:維修人員起動發(fā)動機,發(fā)現(xiàn)冷車起動困難,需要深踩加速踏板才能起動,起動后怠速運行平穩(wěn)。但是發(fā)動機暖機后怠速抖動嚴重,此時擰開機油加注口蓋,能聞到濃烈的汽油味。
根據(jù)維修經(jīng)驗,維修人員判斷應該是有汽油泄漏到發(fā)動機曲軸箱內(nèi),在發(fā)動機曲軸箱內(nèi)受熱變?yōu)槿加驼魵?。燃油蒸氣沿著曲軸箱通風管路進入進氣歧管,在燃燒室內(nèi)形成過濃混合氣,造成起動困難和暖機后車輛抖動等故障現(xiàn)象。由此維修人員分析故障的可能原因為:1燃油高壓泵泄漏;2缸內(nèi)直噴(FSI)系統(tǒng)高壓噴油器泄漏;3進氣歧管噴射(MPI)系統(tǒng)低壓噴油器泄漏;4發(fā)動機控制單元故障;5相關(guān)線路存在故障。
查看相關(guān)維修資料得知,該車型可能會因為汽油的質(zhì)量問題造成某一缸高壓噴油器或高壓泵針閥不能完全關(guān)閉,使得汽油滲漏到機油當中。為了判斷是高壓泵還是高壓噴油器的原因,維修人員用故障診斷儀檢測,發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元中存儲有故障碼“P21D200——4缸噴油器2,電氣故障”。根據(jù)故障碼提示,維修人員決定先測量4缸高壓噴油器的波形。
連接故障診斷儀VAS6150D和發(fā)動機控制單元適配器VAS6606(圖1),查詢電路圖得知4缸噴油器線束端子與發(fā)動機控制單元的連接狀況,起動車輛后測量4缸高壓噴油器的波形正常(圖2)。
噴油器波形正常,說明電氣部分正常,應該是高壓噴油器出現(xiàn)泄漏。根據(jù)高壓噴油器工作原理,電流流經(jīng)線圈時會產(chǎn)生磁場,于是針閥就逆著彈簧力升起,也就打開了噴油出口(圖3)。通過波形可以看到,此時的電壓高達60V左右。由于油軌和燃燒室之間有壓差,于是就將燃油噴入燃燒室。如果切斷電流,噴油器針閥被彈簧壓力壓入到閥座內(nèi),切斷燃油的油流。如果此時針閥和彈簧出現(xiàn)問題,就不能切斷燃油油流,燃油會繼續(xù)流入燃燒室。
維修人員更換了4個高壓噴油器,以及混入大量汽油的機油后試車,故障依舊。再次整理思路后,維修人員查看診斷儀所提示的測試計劃,顯示需要檢查4缸低壓噴油器(圖4)。但是剛才在怠速時已經(jīng)測量到高壓噴油器的工作波形,說明此時低壓噴油器應該不工作,為什么測試計劃會提示要檢查低壓噴器呢?
在仔細查看該發(fā)動機的工作原理后,維修人員了解到,為了降低直噴汽油發(fā)動機排放中的炭煙顆粒,該款車型的發(fā)動機采用了雙噴射系統(tǒng),即MPI低壓噴射系統(tǒng)和FSI高壓噴射系統(tǒng)。其雙噴射系統(tǒng)工作特性如下(圖5)。
(1)在發(fā)動機冷起動階段,系統(tǒng)會進行3次FSI(缸內(nèi)直噴)噴射,噴入壓縮行程;然后進入三元催化凈化器加熱階段,這時是采用雙次直噴,分別噴入進氣行程和壓縮行程。與此同時,點火時刻點向后“延遲”,進氣歧管翻板關(guān)閉。
(2)在暖機階段(發(fā)動機溫度>45°C)的部分負荷:此時切換到MPI工作模式。進氣歧管翻板在部分負荷區(qū)也是關(guān)閉的,但不是與MPI工作模式完全相同(取決于特性曲線上的參數(shù))。
(3)在較高負荷:采用雙次噴射,分別噴入進氣行程和壓縮行程。并且為了降低油耗,在發(fā)動機已是熱機時,通過預先配置混合氣的方式來優(yōu)化混合氣的均勻程度。這就使得燃燒更快、效率更高。而且,不必驅(qū)動高壓泵來工作,以免消耗功率。
(4)進入應急運行功能:如果這2個系統(tǒng)中的一個出現(xiàn)故障,那么另一個系統(tǒng)就會執(zhí)行應急運行功能。這樣就能保證車輛仍能行駛,但會出現(xiàn)起動困難現(xiàn)象。
結(jié)合上述雙噴射原理,維修人員分析之前的維修過程:東北的冬天很冷,車輛涼車起動肯定是冷機起動階段,所以能測到高壓噴油波形;而發(fā)動機溫度超過45°C后進入暖機階段的部分負荷工作,此時應當切換到MPI工作模式。所以結(jié)合該車故障現(xiàn)象,故障點應該在低壓噴油器。
為了驗證,暖機狀態(tài)再次測量4缸高壓噴油器的波形,結(jié)果顯示高壓噴油器不工作(圖6),符合雙噴射原理。此時發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的工作模式為MPI模式,于是維修人員測量4缸低壓噴油器的波形,為一條電壓約為6V的直線(圖7),應該是發(fā)動機控制單元的控制搭鐵出現(xiàn)問題。而測量3缸低壓噴油器波形,顯示正常(圖8)。
低壓噴油器的線束有2根(圖9),其中一根在打開點火開關(guān)后就為低壓噴油器提供12V常電,另一根由發(fā)動機控制單元控制與搭鐵接通。當搭鐵不接通時,低壓噴油器無法形成回路,就不工作;與搭鐵接通時,低壓噴油器開始噴油。搭鐵接通時間的長短就是噴油脈寬,也就是單次的噴射量,像3缸的噴油脈寬接近4ms。
經(jīng)測量,4缸低壓噴油器N535的供電電壓為6V,而3缸的低壓噴油器供電電壓正常,所以為低壓噴油器供電的SA16熔絲供電電壓正常。在此情況下有2種可能:要么N535的2根導線中,存在與N535電阻相近的電阻進行分壓,要么發(fā)動機控制單元控制與搭鐵接通的內(nèi)部集成電路故障。
測量4缸低壓噴油器的2根導線,電阻都約為0.3Ω,正常。因此可以判斷發(fā)動機控制單元內(nèi)部存在故障。
故障排除:更換新的發(fā)動機控制單元并做匹配后試車,故障排除。
回顧總結(jié):對于維修人員來說,依靠經(jīng)驗有時候并不是好事。本案例排除初始,維修人員根據(jù)維修經(jīng)驗以及相關(guān)技術(shù)通報,將故障鎖定在了高壓噴油系統(tǒng)。因此只有掌握好原理從實際出發(fā),才能更好地解決故障。另外,使用示波器進行波形分析,這種方式安全可靠,而且可以更快地鎖定故障點,推薦維修人員使用。
對于EA888GEN3發(fā)動機來說,在更換新的發(fā)動機控制單元時,除了正常的防盜匹配和基本設定外,還需要進行鏈條伸長的診斷匹配。按照要求,當更換發(fā)動機控制單元、正時鏈條以及與鏈條傳動相關(guān)的發(fā)動機元件(包括氣缸蓋、氣缸蓋密封件、凸輪軸、軸承支架、鏈條傳動導向件、三排鏈輪和鏈條張緊器等)后,必須要進行鏈條伸長的診斷匹配。