◆文/技師幫 毛永俊 楊再枝
與其他車系不同,寶馬車系很多車型儀表臺上顯示的發(fā)動機溫度不是來自于發(fā)動機冷卻系統(tǒng),而反應(yīng)的是機油的溫度(寶馬E88 120i連機油溫度表都沒有,系統(tǒng)內(nèi)部依據(jù)冷卻液溫度來觸發(fā)報警提示)。許多寶馬車主經(jīng)常說他車子的“水溫”高達130℃以上,發(fā)動機溫度太高了。其實這很正常,因為發(fā)動機機油溫度在135℃左右并不異常,有時候甚至更高,比如激烈駕駛、高負荷低速行駛,都可能導致機油溫度超過135℃,只要不超過145℃,并持續(xù)5S以上就不會有問題!在講述寶馬X 1冷卻系統(tǒng)控制原理之前,我們先來看一個案例。
一輛2011款寶馬1系120(開發(fā)序列號為E88),該車搭載的是N46自然吸氣發(fā)動機和ZF6速自動變速器??蛻舴从吃撥囋诎l(fā)動機大修后,行駛過程中儀表臺上提示發(fā)動機溫度過高。
經(jīng)試車,確認故障確實存在。該車啟動后,處于怠速狀態(tài)下,發(fā)動機無任何異常,熱車后行駛一段路程,儀表臺上就會提示發(fā)動機過熱,且高溫警告燈亮紅色。靠邊停車并熄火后,再次啟動發(fā)動機時,報警消失,再行駛一段路程后,又開始報警。并如此反復。
確定故障現(xiàn)象后,從最基本的常規(guī)檢查入手,用ISTA-D讀取故障碼,未發(fā)現(xiàn)任何故障碼。讀取冷卻液溫度,具體數(shù)據(jù)為95℃,完全正常。
為什么儀表臺上會提示溫度過高,并報警呢?考慮到該車發(fā)動機剛大修不久,于是又檢查了汽缸墊,未見任何異常,并確定是原廠件。各螺栓的扭緊力矩等裝配數(shù)據(jù)也都在規(guī)定范圍內(nèi),未發(fā)現(xiàn)問題。檢測發(fā)動機散熱器出水口處的冷卻液溫度傳感器,溫度也顯示正常。檢測汽缸漏氣量及冷卻系統(tǒng)尾氣檢測也都未發(fā)現(xiàn)問題。至此,基本排除了機械裝配等方面的故障原因。
繼續(xù)模擬故障現(xiàn)象出現(xiàn)時的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,原地加油,讓發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2500~3000r/m in的范圍內(nèi),并保持3m in左右,儀表臺上的故障燈亮紅色后,用ISTA-D讀取發(fā)動機冷卻液溫度,顯示96℃,完全在正常范圍之內(nèi)。
故障診斷至此,要想有進一步的突破,就必須清楚寶馬車系冷卻系統(tǒng)的工作原理及高溫報警的設(shè)置條件。
寶馬120i采用的是特性線冷卻系統(tǒng),其節(jié)溫器具有兩大功能:普通溫控及特性線溫控。該車的報警條件兩個:冷卻液溫度過高和發(fā)動機機油溫度過高,只要滿足其中一個條件,系統(tǒng)就會報警。下面詳細介紹該車的冷卻系統(tǒng)及報警系統(tǒng)的原理及功能。
常規(guī)溫控功能也就是普通節(jié)溫器功能,對發(fā)動機冷卻的控制僅取決于冷卻液溫度??刂瓶煞殖扇齻€階段:
1.節(jié)溫器關(guān)閉:此階段俗稱“小循環(huán)”,只有發(fā)動機中的冷卻液流動,冷卻器回路關(guān)閉。
2.節(jié)溫器打開:此階段俗稱“大循環(huán)”,全部冷卻液流過水箱,從而使用最大可供使用的冷卻功率。
3.節(jié)溫器控制范圍:此階段冷卻液部分流過水箱。在控制范圍中,通過調(diào)整節(jié)溫器的開啟角度,可將發(fā)動機溫度保持在某個范圍之內(nèi)。在節(jié)溫器的控制范圍內(nèi),借助節(jié)溫器的特性曲線功能,有目的地調(diào)節(jié)冷卻液的溫度。為此可以在發(fā)動機的部分負荷區(qū)設(shè)置一個比較高的冷卻液溫度,在這部分負荷區(qū)由于工作溫度的提高改善了燃燒,并由此獲得來更低的油耗和更少的排放。在滿負荷區(qū),高的工作溫度會產(chǎn)生不利影響(由于爆震點火角提前角減小),因此,在滿負荷時,借助按特性曲線(圖1)工作的節(jié)溫器有針對性地降低冷卻液溫度。
圖1 節(jié)溫器特性曲線圖
圖2 按特性線工作的節(jié)溫器結(jié)構(gòu)
在部分負荷區(qū)借助該節(jié)溫器可有針對性地提高冷卻液溫度。通過提高冷卻液溫度,在這些發(fā)動機工況下可減小燃油消耗,發(fā)動機控制單元根據(jù)特性線控制按特性曲線工作的節(jié)溫器。 影響特性曲線的因素包括:發(fā)動機負荷、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、進氣溫度、冷卻液溫度。按特性線工作的節(jié)溫器是整體式節(jié)溫器,即節(jié)溫器和節(jié)溫器蓋是一體的。按特性曲線工作的節(jié)溫器的主要機械結(jié)構(gòu)與普通的節(jié)溫器相同。此外,膨脹材料 (蠟) 裝有加熱元件。圖2是按特性線工作的節(jié)溫器結(jié)構(gòu)圖。
調(diào)校按特性曲線工作的節(jié)溫器,使得其在不影響一體式加熱系統(tǒng)的情況下,在液節(jié)溫器上的冷卻液溫度達到 103℃時節(jié)溫器打開(發(fā)動機進口)。由于冷卻液在發(fā)動機中得到加熱,在發(fā)動機出口處(用于DME和組合儀表顯示的冷卻液溫度傳感器的安裝位置)測得的溫度約為110℃。發(fā)動機在此工作溫度下,按特性曲線工作的節(jié)溫器無需進行控制干預就自動打開。在DME控制單元進行控制干預時,節(jié)溫器中的加熱元件被通電(12V)。與沒有附加加熱的情況相比,采用加熱元件加熱的膨脹元件的節(jié)溫器可在較低的冷卻液溫度下打開(節(jié)溫器控制范圍80~103℃ )。
如果在發(fā)動機出口處的冷卻液溫度超過113℃,無論其他參數(shù)如何,DME都會激活按特性曲線工作的節(jié)溫器的加熱裝置。
發(fā)動機油位、品質(zhì)、溫度是由機油狀態(tài)傳感器(簡稱OEZS)來負責監(jiān)測,并在中央信息顯示屏和儀表上顯示出來。發(fā)動機機油溫度和機油狀態(tài)也由OEZS來測定及計算,并將信號發(fā)送到發(fā)動機電腦DME內(nèi)進行數(shù)據(jù)分析。經(jīng)過分析處理后的信號數(shù)據(jù)通過PT-CAN傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)SGM,再通過K-CAN發(fā)送至組合儀表和中央顯示器上。該傳感器通過測定發(fā)動機油位可避免發(fā)動機油位過低,從而防止造成發(fā)動機損壞;通過測定機油狀態(tài)可準確判斷出機油品質(zhì),提醒何時需要更換發(fā)動機油;通過油溫傳感器測量機油溫度,防止機油溫度過高,并適時發(fā)出警告信息,避免發(fā)動機損壞。
機油狀態(tài)傳感器由兩個上下疊加在一起的柱狀電容器構(gòu)成(圖3)。機油狀態(tài)通過底部較小的電容器(圖3中6所示)來測量,兩個彼此內(nèi)嵌的金屬管(圖3中2和3所示)用作電容器電極,電介質(zhì)是兩個電極之間的發(fā)動機油(圖3中4所示)。發(fā)動機油的電氣特性隨著損耗的加劇和燃油添加劑的分解而發(fā)生變化。
電容器(機油狀態(tài)傳感器)電容隨發(fā)動機油(電介質(zhì))電氣特性的變化而變化。也就是說,電容值經(jīng)過傳感器內(nèi)集成的電子分析裝置(圖3中7所示)處理后轉(zhuǎn)化為一個數(shù)字信號,該數(shù)字傳感器信號作為發(fā)動機機油狀態(tài)信息發(fā)送至發(fā)動機電腦DME。DME對該實際值進行處理,以便計算出下次換油保養(yǎng)周期。傳感器(圖3中5所示)的中間部分負責測量發(fā)動機油位,該部分與油底殼內(nèi)的油位高度處于同一位置。因此,電容器電容隨油位(電介質(zhì))降低而發(fā)生變化。該電容值經(jīng)過傳感器電子裝置處理后轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號并發(fā)送至DME。機油狀態(tài)傳感器底座上裝有一個白金溫度傳感器(圖3中9所示),用于測量發(fā)動機機油溫度。
了解該傳感器的功能及原理后,我們再回到上文所述的故障案例。用ISTA-D讀取發(fā)動機的油溫數(shù)據(jù),結(jié)果顯示機油溫度高達164℃,儀表臺上的發(fā)動機溫度報警燈被點亮也就不難理解了。啟動發(fā)動機并原地給油,以模擬故障現(xiàn)象再次出現(xiàn)。當機油溫度達到135℃時,再持續(xù)加油,機油溫度很快就跳躍至150℃,后來甚至跳到160℃、170℃,而且溫度在150~170℃之間無規(guī)律地跳動。一般情況下,即使發(fā)動機真的出現(xiàn)了高溫,機油溫度應(yīng)該是直線上升,而不是階梯性的跳躍。檢查相關(guān)線路,發(fā)現(xiàn)一切正常,因此基本可以判定是機油溫度傳感器存在故障!仔細檢查機油溫度傳感器,結(jié)果發(fā)現(xiàn)該車上的傳感器為副廠件。更換機油溫度傳感器后試車,并讀取相關(guān)數(shù)據(jù),水溫107℃,機油溫度在126~129℃之間,一切正常。至此,故障被徹底排除!
圖3 機油狀態(tài)傳感器結(jié)構(gòu)圖
該車高溫報警實際是由系統(tǒng)通過機油溫度傳感器讀取的機油溫度過高所引起的,但在診斷過程中,起初誤以為是水溫過高導致的,因此走了一段彎路。通過本案例,提醒汽修同行們,在遇到類似故障時,一定要先研究系統(tǒng)的工作原理,并進行相關(guān)數(shù)據(jù)分析之后再下手,以便少走彎路。
最后,需要特別提醒的是:在寶馬1系列車型上,如果遇到儀表臺上有變速器溫度過高的報警提示,有時并不是變速器油實際溫度過高導致,而有可能是由于發(fā)動機信息缺失導致系統(tǒng)計算出來的變速器油溫過高。