2012款進(jìn)口大眾途銳3.0TDI柴油車發(fā)動(dòng)機(jī)異響

中鑫之寶汽車服務(wù)有限公司 任賀新

故障現(xiàn)象一輛2012款進(jìn)口大眾途銳3.0TDI柴油車，搭載CRC 3.0 L V6柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為12萬km。該車因“燒機(jī)油”故障在其他修理廠大修過發(fā)動(dòng)機(jī)，但提車使用1個(gè)月左右，車輛噪音明顯增大，于是車主將車開至我店進(jìn)行檢查。

故障診斷接車后試車，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，能明顯聽到發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)傳出“嗒嗒嗒”的敲擊聲，確認(rèn)故障現(xiàn)象存在。觀察冷起動(dòng)至熱機(jī)的過程，敲擊聲一直存在，且沒有明顯變化，說明故障不分冷機(jī)和熱機(jī)。反復(fù)踩下加速踏板，讓發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同轉(zhuǎn)速區(qū)間，同時(shí)傾聽異響的強(qiáng)弱和頻率變化，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加快，異響頻率更快，聲音強(qiáng)弱并無明顯變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過3 000 r/min，發(fā)動(dòng)機(jī)自身噪音越來越大，會(huì)遮蓋住異響，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)檢查故障最方便。

打開發(fā)動(dòng)機(jī)室蓋，站在發(fā)動(dòng)機(jī)室前不同部位聽聲音，初步判斷異響源在駕駛?cè)藗?cè)（該款發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸布置如圖1所示）；從發(fā)動(dòng)機(jī)上部聽聲音，進(jìn)一步確認(rèn)異響是從駕駛?cè)藗?cè)傳出來的，但不能判斷具體是哪個(gè)氣缸發(fā)出的；將車輛舉升，拆掉發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器下護(hù)板，從發(fā)動(dòng)機(jī)下部聽聲音，對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)上部聽到的異響，不能分辨在哪里聽到的更明顯，因而無法判斷異響源是氣缸蓋還是氣缸體。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸布置

任賀新，Tech Gear汽車診斷學(xué)院優(yōu)秀學(xué)員，現(xiàn)任中鑫之寶汽車服務(wù)有限公司技術(shù)經(jīng)理；2013年通過一汽大眾技術(shù)培訓(xùn)師認(rèn)證；2013年獲得奧迪十佳技術(shù)培訓(xùn)師榮譽(yù)稱號(hào)；2017年被聘為第三屆汽車診斷師大賽星至寶賽區(qū)專家評(píng)委。

用聽診器（圖2）按照從上到下的順序，分別在氣門室罩蓋、氣缸蓋、氣缸體、油底殼上部（靠近曲軸主軸承位置）及油底殼等部位聽聲音，再按照從前往后的順序，分別在氣缸4、氣缸5及氣缸6部位聽聲音。由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多個(gè)部位相互遮擋，無法用聽診器探測(cè)，因此仍不能鎖定異響源。

圖2 聽診器

診斷至此，時(shí)間已過去將近1 h了，現(xiàn)在只知道異響來自駕駛?cè)藗?cè)氣缸列（氣缸4、氣缸5及氣缸6），無法鎖定具體是哪一個(gè)氣缸，也無法判斷異響是來自氣缸蓋還是氣缸體。既然用傳統(tǒng)的方式很難找出故障原因，決定使用pico示波器的NVH套裝試試。NVH套裝可以將聲音轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并以波形的方式呈現(xiàn)出來。NVH是指Noise（噪音）、Vibration（振動(dòng)）和Harshness（聲振粗糙度）。

連接示波器（圖3），其中通道1采集噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)，用于判斷異響發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)哪個(gè)行程；通道2通過NVH檢測(cè)盒連接拾音器，放在噪音最明顯的位置，用于采集聲音信號(hào)。由于不知道是駕駛?cè)藗?cè)氣缸列中的哪個(gè)氣缸發(fā)出的異響，只能依次用它們的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)，然后通過邏輯分析進(jìn)行判斷。

圖3 示波器的連接方式

首先用氣缸6的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)，測(cè)得波形如圖4所示。2次噴油循環(huán)之間的曲軸轉(zhuǎn)角為720°，用角度標(biāo)尺將其等分為4份，根據(jù)4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，可知依次對(duì)應(yīng)做功行程、排氣行程、進(jìn)氣行程和壓縮行程。假設(shè)氣缸6是異響源，則異響發(fā)生在進(jìn)氣行程，可能的故障件包括氣缸6的進(jìn)氣門、搖臂及液壓挺桿和進(jìn)氣凸輪軸等，那么將聽診器搭在氣缸6的氣缸蓋和進(jìn)氣歧管連接處，應(yīng)能聽到明顯的敲擊聲，然而事實(shí)并非如此，說明氣缸6不是異響源。

用氣缸5的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)，測(cè)得波形如圖5所示。假設(shè)氣缸5是異響源，則異響發(fā)生在排氣行程，可能的故障件包括氣缸5的排氣門、搖臂及液壓挺桿和排氣凸輪軸等，那么將聽診器搭在氣缸5的氣缸蓋和排氣歧管連接處，應(yīng)能聽到明顯的敲擊聲，然而事實(shí)并非如此，說明氣缸5也不是異響源。

圖4 用氣缸6的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)測(cè)異響（截屏）

圖5 用氣缸5的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)測(cè)異響（截屏）

用氣缸4的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)，測(cè)得波形如圖6所示。假設(shè)氣缸4是異響源，則異響發(fā)生在做功行程，且大致在剛過壓縮上止點(diǎn)的位置，可能的故障原因有：活塞和氣缸配合間隙過大；活塞銷處配合間隙過大，包括連桿小頭、活塞銷及活塞銷座孔；連桿大頭和曲軸配合間隙過大；曲軸主軸承和曲軸箱座孔配合間隙過大。那么將聽診器搭在氣缸4的氣缸體或油底殼和氣缸體的結(jié)合面處，應(yīng)能聽到明顯的敲擊聲。經(jīng)驗(yàn)證，在氣缸4的氣缸體中上部能聽到清晰的敲擊聲。結(jié)合異響發(fā)生的時(shí)刻和部位，推斷故障原因?yàn)榛钊蜌飧着浜祥g隙過大，活塞從壓縮上止點(diǎn)向下運(yùn)行時(shí)，混合氣燃燒做功，將活塞推擊向氣缸壁，從而產(chǎn)生敲擊聲。準(zhǔn)備用內(nèi)窺鏡檢查氣缸4的氣缸壁磨損情況，但由于內(nèi)窺鏡的探頭直徑較粗，無法通過預(yù)熱塞或噴油器的安裝孔伸入到氣缸內(nèi)。與客戶協(xié)商后，決定分解發(fā)動(dòng)機(jī)做進(jìn)一步檢查。

圖6 用氣缸4的噴油器電壓做觸發(fā)信號(hào)測(cè)異響（截屏）

拆解發(fā)動(dòng)機(jī)后發(fā)現(xiàn)氣缸4的氣缸壁拉傷（圖7），相應(yīng)的活塞裙部也明顯拉傷（圖8）。為什么會(huì)“拉缸”呢？必須找出真正的故障原因才能保證一次修復(fù)故障。經(jīng)過仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)藗?cè)氣缸列的機(jī)油噴射器全部折斷了（圖9），且從油底殼中找到了斷裂的殘骸。機(jī)油噴射器折斷后，不能向活塞裙部噴射機(jī)油，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)潤(rùn)滑和冷卻不良，最終導(dǎo)致“拉缸”。為什么機(jī)油噴射器會(huì)折斷呢？觀察發(fā)現(xiàn)駕駛?cè)藗?cè)氣缸列的3個(gè)活塞，都在相同的位置存在撞擊痕跡（圖10），說明活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)附近時(shí)與機(jī)油噴射器發(fā)生了撞擊，從而造成機(jī)油噴射器斷裂。活塞怎么會(huì)撞到機(jī)油噴射器？經(jīng)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)該車的6個(gè)活塞均為新活塞，且和原車活塞型號(hào)不一致（與其他車舊件對(duì)比），說明上次大修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)更換的6個(gè)活塞與該車不匹配。

圖7 氣缸4的氣缸壁拉傷

故障排除更換6組新活塞總成和3個(gè)機(jī)油噴射器，并對(duì)駕駛?cè)藗?cè)氣缸列的氣缸進(jìn)行鏜缸，然后按照發(fā)動(dòng)機(jī)大修標(biāo)準(zhǔn)流程維修后試車，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，且異響消失，故障排除。

圖8 氣缸4的活塞裙部明顯拉傷

圖9 駕駛?cè)藗?cè)氣缸列的機(jī)油噴射器全部折斷

圖10 活塞上的撞擊痕跡