一汽解放途威車發(fā)動(dòng)機(jī)異響

江蘇省東臺中等專業(yè)學(xué)校 王錦旭

故障現(xiàn)象一輛2013年產(chǎn)一汽解放途威卡車，搭載型號為CA6DL1-26E4的電控高壓共軌發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為40萬km，車主反映，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)內(nèi)部傳出類似敲缸的異響。

故障診斷接車后首先試車驗(yàn)證故障現(xiàn)象。接通點(diǎn)火開關(guān)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，一段時(shí)間后，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部傳出清脆而連續(xù)的“嘎啦、嘎啦”的敲擊聲。低速時(shí)，異響比較明顯；隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，異響逐漸減弱甚至不明顯（推測被發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的噪聲所掩蓋）；松開加速踏板，異響再次出現(xiàn)；嘗試用聽診器去判斷異響的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)異響不是停留在某一氣缸，而是在多個(gè)氣缸連續(xù)傳出。詢問車主得知，之前發(fā)動(dòng)機(jī)異響只是在早上熱機(jī)過程中才會(huì)出現(xiàn)，車輛行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力無異常，故也沒有去理會(huì)。近段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加速?zèng)]有之前順暢，且發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力也明顯下降。于是將車輛開到修理廠進(jìn)行檢修，維修人員診斷為活塞銷或軸瓦異響，要求解體發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步檢查。按照維修人員的排查思路，進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)大修，更換了相關(guān)磨損件，重新裝復(fù)后試車，異響依然存在。筆者在得知該車發(fā)動(dòng)機(jī)做過大修后，決定通過路試進(jìn)一步確認(rèn)故障。路試時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力明顯不足，從后視鏡觀察到排氣管冒黑煙。根據(jù)上述故障現(xiàn)象，初步判斷為發(fā)動(dòng)機(jī)噴油正時(shí)不準(zhǔn)確（懷疑是噴油時(shí)間過早），進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒異響?；貜S后，連接故障檢測儀讀取故障代碼，無任何故障代碼存儲；讀取發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，也沒有發(fā)現(xiàn)任何異常。

查閱相關(guān)資料得知，為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳燃燒，必須根據(jù)運(yùn)行工況和環(huán)境條件調(diào)節(jié)噴油時(shí)間，即最佳噴油時(shí)間控制（圖1）。在此控制過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定基本噴油時(shí)間，同時(shí)，還要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、冷卻液溫度、進(jìn)氣壓力等修正噴油時(shí)間，進(jìn)而確定目標(biāo)噴油時(shí)間。結(jié)合最佳噴油時(shí)間控制原理，按照噴油正時(shí)不準(zhǔn)確的維修思路，決定先從基本噴油時(shí)間著手檢查，而基本噴油時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)。

圖1 最佳噴油時(shí)間控制原理

本著由簡入繁的診斷原則，筆者決定首先檢查曲軸位置傳感器。該車曲軸位置傳感器為電磁式，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)后端飛輪齒圈上方，與信號觸發(fā)裝置（即飛輪齒圈，飛輪齒圈上有60個(gè)齒缺2個(gè)齒）協(xié)同工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，曲軸位置傳感器的電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生58個(gè)規(guī)則的交流脈沖電壓信號和1個(gè)畸變的交變信號。曲軸位置傳感器的作用如下：一是用于精準(zhǔn)計(jì)算曲軸位置（當(dāng)信號波形突變時(shí)，即為一缸或六缸上止點(diǎn)位置）；二是用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；三是用于計(jì)算基本噴油時(shí)間；四是用于計(jì)算噴油脈寬（噴油量）。由于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)無相關(guān)故障代碼存儲，決定采取更換新件的方法去排查故障。更換上新的曲軸位置傳感器，并檢查曲軸位置傳感器至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的線束及導(dǎo)線連接器，確認(rèn)無異常后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，故障依舊?？紤]曲軸位置傳感器的信號能否正確傳送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，除了需要檢查曲軸位置傳感器自身外，還需要檢查信號觸發(fā)裝置，由于拆檢飛輪齒圈的工作相對繁瑣，筆者決定使用示波器采集曲軸位置傳感器輸出波形。連接示波器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，采集曲軸位置傳感器輸出波形，發(fā)現(xiàn)輸出波形中存在雜波（圖2紅圈標(biāo)注部分，黃線為凸輪軸位置傳感器輸出波形），判定曲軸位置傳感器的信號的確受到外界電磁波干擾。由于該款發(fā)動(dòng)機(jī)使用BOSCH EDC7系統(tǒng)，在曲軸位置傳感器失效的情況下，單獨(dú)使用凸輪軸位置傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)也能起動(dòng)，只是起動(dòng)有所延遲和功率受限（發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元默認(rèn)為跛腳回家模式）。于是斷開曲軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)異響依然存在。難道凸輪軸位置傳感器的信號也受到干擾？帶著這個(gè)疑問，維修人員連接示波器采集凸輪軸位置傳感器輸出波形（圖3），結(jié)果證實(shí)了筆者的設(shè)想。

確認(rèn)曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號均受到干擾后，接下來要做的是找到信號干擾源。根據(jù)以往的維修經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為最有可能造成信號干擾的部件是發(fā)電機(jī)。將發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁接線，再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，異響果真消失。連接示波器，采集曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器輸出波形，均恢復(fù)正常。后在解體發(fā)電機(jī)過程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)存在過度磨損，滑環(huán)邊緣被炭刷已磨出約1.5 mm的凸肩，且炭刷與滑環(huán)的接觸面也比較粗糙。

圖2 曲軸位置傳感器輸出波形中出現(xiàn)雜波（截屏）

圖3 凸輪軸位置傳感器輸出波形中出現(xiàn)雜波（截屏）

故障排除 更換發(fā)電機(jī)后試車，上述發(fā)動(dòng)機(jī)異響消失，至此，故障徹底排除。

故障總結(jié) 在本故障案例中，由于發(fā)電機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)過度磨損且與炭刷接觸不良，從而產(chǎn)生交變的電場與磁場，并以電磁波形式輻射出去，較強(qiáng)的電磁波輻射又會(huì)干擾曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號，導(dǎo)致噴油時(shí)間不準(zhǔn)確，進(jìn)而造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒異響。因此，維修人員在故障排查過程中，故障診斷思路顯得尤為重要，當(dāng)然不可或缺的是診斷設(shè)備與相關(guān)的診斷知識。