2012年東風(fēng)本田思鉑睿發(fā)動機(jī)缺缸

◆文/廣東 賓元超

故障現(xiàn)象

一輛2012年出廠的東風(fēng)本田思鉑睿，搭載K24Z3型發(fā)動機(jī)(2.4L)，行駛了大約85 000km，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)進(jìn)水被拖進(jìn)我店進(jìn)行維修。據(jù)車主介紹，該車發(fā)動機(jī)因進(jìn)水熄火后，未再次進(jìn)行發(fā)動機(jī)的啟動操作，因此未造成太大的損失。對進(jìn)水部位進(jìn)行維修(用WD40清潔線束插頭，更換進(jìn)水的電腦模塊等)后，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但在試車時發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障燈偶爾點(diǎn)亮。用診斷儀讀取故障信息，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)存有故障碼“P0301-發(fā)動機(jī)1號汽缸缺缸”，而且此故障碼能夠被刪除，但再次試車故障依舊。

故障診斷與排除

針對該車故障現(xiàn)象，尤其是涉及電器部分的故障，在診斷時必須遵守的五個步驟(即“五步診斷法”)是：①對故障進(jìn)行驗(yàn)證、確認(rèn)；②分析原理圖；③通過檢測電路查找故障；④確定故障并進(jìn)行維修排除；⑤確認(rèn)電路正常工作。按照這5個步驟進(jìn)行處理，診斷起來就不會沒有頭緒，而且會少走彎路。

在故障診斷之前，先簡單了解一下關(guān)于發(fā)動機(jī)缺缸方面的知識。對于汽油發(fā)動機(jī)缺缸(也有的叫發(fā)動機(jī)缺火)的原因，需從發(fā)動機(jī)工作的三要素說起，即：良好的空氣-燃油混合氣、很高的汽缸壓力和正確的點(diǎn)火正時及強(qiáng)烈的火花。如果發(fā)動機(jī)出現(xiàn)缺缸或者是完全不能啟動，從這三個基本要素入手，就一定能找到故障原因。

發(fā)動機(jī)電腦PCM是如何監(jiān)測發(fā)動機(jī)汽缸工作情況呢？對于我們所熟知的早期豐田汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)電腦PCM根據(jù)發(fā)動機(jī)的工況進(jìn)行計算以后，向點(diǎn)火線圈發(fā)出一個IGT點(diǎn)火指令，如果點(diǎn)火線圈能夠正確點(diǎn)火，則向發(fā)動機(jī)電腦發(fā)送一個IGF的點(diǎn)火反饋信號，發(fā)動機(jī)電腦PCM只有在收到IGT的點(diǎn)火反饋信號后，才會使噴油器繼續(xù)噴油(圖1)，如果點(diǎn)火系統(tǒng)不能正常工作但仍繼續(xù)噴油的話，汽油會對汽缸進(jìn)行沖洗而導(dǎo)致淹缸，并對排氣系統(tǒng)造成損傷。

隨著國家環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)格，對車輛尾氣排放的要求越來越高，車輛上安裝的OBD II車載自診斷系統(tǒng)，其重點(diǎn)工作之一就是對發(fā)動機(jī)汽缸的工作情況進(jìn)行監(jiān)測。需要注意的是，在本田發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中，采用的是三根線的點(diǎn)火線圈，與豐田發(fā)動機(jī)相比，少了一根IGF反饋線。本田思鉑睿發(fā)動機(jī)點(diǎn)火線圈插頭的線束如圖2所示，其中：1號腳(黃/綠色線)連接至PCM的C15號腳，用來接收PCM的信號進(jìn)行點(diǎn)火；2號腳(黑色線)在發(fā)動機(jī)G102處進(jìn)行搭鐵；3號腳(黑/白線)連接至熔絲，是點(diǎn)火線圈的電源線。

圖1 發(fā)動機(jī)控制電腦工作原理示意圖

圖2 本田思鉑睿發(fā)動機(jī)點(diǎn)火線圈插頭

本田發(fā)動機(jī)缺少一根IGF反饋線，那么PCM是如何監(jiān)控發(fā)動機(jī)各汽缸的工作狀態(tài)呢？答案是PCM通過監(jiān)測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化來獲知發(fā)動機(jī)各汽缸的工作狀態(tài)。

發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，如果某汽缸沒有做功或者是做功不良，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速此時會下降，目前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的精確度非常高，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化能夠及時被PCM監(jiān)測到，由此PCM便監(jiān)測到每個汽缸的工作狀態(tài)，圖3為本田發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)測原理。

針對本故障車，筆者按照“五步診斷法”對其進(jìn)行診斷。

第一步：對故障現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證、確認(rèn)。發(fā)動機(jī)在怠速運(yùn)行時沒有什么異常，也沒有故障碼和缺缸記錄。試車過程中路況好的時候發(fā)動機(jī)加速有力，但是路況不太好時，發(fā)動機(jī)故障燈會點(diǎn)亮，此時便限制了動力輸出，需要重新啟動才能正常行駛。

圖3 本田發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)測原理

第二步：查閱并分析與故障現(xiàn)象相關(guān)的電路圖。按照從電源到電路、零部件再到地線的順序，根據(jù)電流通路確定電路工作原理，結(jié)合故障現(xiàn)象及電路運(yùn)行情況，確定一種或幾種可能的故障原因。

本著先易后難以及故障頻率高低的原則，首先檢查點(diǎn)火線圈和火花塞。由于每次都是1號汽缸缺缸，所以對調(diào)了1缸的點(diǎn)火線圈，但故障依舊，由此證明1缸點(diǎn)火線圈工作正常。四個點(diǎn)火線圈的電源和接地是并聯(lián)的，但點(diǎn)火線圈的驅(qū)動信號線是各自分開的，仔細(xì)檢查相關(guān)線束的連接情況，未發(fā)現(xiàn)異常。雖然發(fā)動機(jī)電腦也有存在故障的可能，但在沒有任何依據(jù)的情況下不能隨意更換發(fā)動機(jī)電腦PCM，且水并沒有浸泡到發(fā)動機(jī)電腦PCM，所以先不考慮發(fā)動機(jī)電腦PCM的因素。

火花塞對發(fā)動機(jī)的影響非常關(guān)鍵。拆下火花塞(圖4)，通過觀察火花塞裙部的顏色情況，可以大致判斷發(fā)動機(jī)的工作狀況。正常的顏色應(yīng)該是棕色的，如果火花塞裙部偏黑，說明燃油混合氣偏濃；如果偏白說明混合氣過稀，如果偏白甚至有一些白色結(jié)晶體出現(xiàn)則可能是發(fā)動機(jī)溫度過高。當(dāng)然也不能完全忽視燃油品質(zhì)的影響因素，燃油品質(zhì)不良也會引起火花塞顏色不正常。需要特別說明的是，如果火花塞是原廠件，且質(zhì)量沒問題，但是火花塞裙部的顏色不正常，此時需要查找一些例如燃油混合氣方面的原因，而不是盲目更換火花塞。通過以上檢查，基本可以判定故障車點(diǎn)火系統(tǒng)工作正常。

接著檢查噴油嘴，由于店內(nèi)噴油嘴分析儀壞了，所以就沒有拆下噴油嘴進(jìn)行霧化、泄漏測試。關(guān)掉點(diǎn)火開關(guān)，等待90s后，拔掉噴油嘴的線束插頭，測量噴油嘴的電阻為11Ω(圖5)，在正常范圍(10～13Ω)之內(nèi)。因此，初步判斷噴油器符合要求。

圖4 故障車上的火花塞

圖5 故障車噴油嘴電阻值

圖6 故障車1號汽缸壓縮壓力值

圖7 故障車上的燃油濾清器

接下來要檢查發(fā)動機(jī)工作的汽缸壓力。具體操作方法是：發(fā)動機(jī)熱車，斷開噴油器線束，拆掉點(diǎn)火線圈和火花塞，將汽缸壓力表安裝在火花塞孔上，在節(jié)氣門全開的情況下用啟動機(jī)帶動活塞轉(zhuǎn)動。通過測量發(fā)現(xiàn)，故障車1號汽缸的壓縮壓力如圖6所示，為12.5kgf/cm2(1 226kPa)，大于維修手冊上規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值9.5kgf/cm2(930kPa)，符合要求；而且4個汽缸的壓縮壓力最大偏差值在1kgf/cm2(98kPa)之內(nèi)，也是在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)的。

從以上的檢查結(jié)果來看，故障車的發(fā)動機(jī)汽缸壓縮壓力、點(diǎn)火線圈及火花塞、噴油嘴都工作正常，缺缸的原因到底在哪里呢？

通過反復(fù)試車并總結(jié)故障出現(xiàn)的規(guī)律發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機(jī)缺缸好像與轉(zhuǎn)向有一定關(guān)系。于是連接本田專用診斷電腦HDS并進(jìn)行試車。多次試車發(fā)現(xiàn)，車輛左轉(zhuǎn)時會有1號汽缸缺缸的故障碼產(chǎn)生，且向左轉(zhuǎn)向越激烈，故障就越明顯，但右轉(zhuǎn)向和直線行駛的時發(fā)動機(jī)故障燈不點(diǎn)亮。

是什么因素導(dǎo)致產(chǎn)生了這個奇怪故障現(xiàn)象呢？通過前面的檢修步驟已經(jīng)排除了很多可能性，難道是燃油問題所導(dǎo)致的？拆下了燃油濾清器(圖7)，發(fā)現(xiàn)燃油箱里面有水。

更換燃油濾清器和油箱里的燃油后，該車故障被徹底排除。

維修小結(jié)

車雖然修好了，但有兩個問題還沒有解決。

第一個問題：為什么只有在車輛左轉(zhuǎn)時才會發(fā)生1號汽缸缺缸的故障現(xiàn)象，且轉(zhuǎn)向越激烈故障越明顯，而其它工況下卻正常？

車輛在向左猛打方向時，在離心力的作用下，燃油管里面的水珠會向右甩(因?yàn)樗腿加筒荒芟嗳?，并且水的比重比燃油?，而燃油管的最右側(cè)(從駕駛室里面的方向來看)安裝的就是1號汽缸的噴油嘴。左轉(zhuǎn)時水珠聚集在這個位置(圖8)，進(jìn)入1號汽缸中的混合氣含有大量水分，從而造成1號汽缸缺缸的故障現(xiàn)象。車輛直線行駛時，燃油管里面的水相對不會如此集中地進(jìn)入某個汽缸，因?yàn)楸咎锇l(fā)動機(jī)的PCM是通過曲軸位置轉(zhuǎn)速傳感器CKP的信號變化來判斷缺缸的，所以此時這個轉(zhuǎn)速的變化不會那么明顯。車輛右轉(zhuǎn)時，燃油管里面的水因?yàn)槭艿诫x心力的作用向左甩出，水珠會向燃油管進(jìn)油方向滾動，即水珠“有路可退”，所以暫時對發(fā)動機(jī)的工作沒有影響。

第二個問題：燃油箱里面的水是怎么進(jìn)去的？

圖8 故障車左轉(zhuǎn)時水珠的聚集位置

圖9 燃油蒸發(fā)排放控制(EVAP)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

要回答這個問題，需要先了解燃油蒸發(fā)排放控制(EVAP)系統(tǒng)的工作原理。燃油蒸發(fā)排放控制(EVAP)系統(tǒng)是暫時地將燃油蒸發(fā)氣體吸收在活性炭罐內(nèi)，并將其送回發(fā)動機(jī)燃燒。其目的是防止燃油箱中蒸發(fā)出來的氣體直接進(jìn)入大氣。燃油蒸發(fā)排放控制(EVAP)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

燃油蒸汽會導(dǎo)致燃油箱內(nèi)的壓力上升，當(dāng)壓力超過預(yù)設(shè)值時，EVAP雙通閥的正壓力閥打開。流經(jīng)EVAP雙通閥的燃油蒸汽將被送到EVAP炭罐暫時存儲。當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液足夠熱，ECM/PCM將打開燃油蒸發(fā)排放(EVAP)活性炭罐凈化閥，將存儲在EVAP炭罐中的燃油蒸氣吸入進(jìn)氣歧管燃燒掉。為了調(diào)節(jié)吸入發(fā)動機(jī)的燃油蒸汽量，通過工作循環(huán)控制(即占空比控制)使ECM/PCM改變EVAP炭罐凈化閥的開度。當(dāng)外部空氣或其他因素導(dǎo)致油箱冷卻時，其內(nèi)部壓力就會降低，系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓超過EVAP雙通閥預(yù)設(shè)值時，負(fù)壓閥將被打開，EVAP炭罐中的燃油蒸汽將返回油箱。

通過與車主溝通得知，此車曾被浸泡在水里長達(dá)兩天，水深接近整個輪胎的高度，且此車的EVAP活性炭罐安裝在燃油箱的水平位置附近，而這個高度剛好被水淹沒。水的溫度和壓力導(dǎo)致燃油箱內(nèi)部壓力下降，從而使水經(jīng)過炭罐、EVAP雙通閥被吸入油箱中，由此導(dǎo)致該車出現(xiàn)上述故障。

專家點(diǎn)評李明權(quán)

本案例涉及的故障有一定的特殊性，可以看出作者的基本功非常扎實(shí)，條理清晰、分析透徹，并沒有像大多數(shù)維修技師一樣，只是通過盲目更換相關(guān)部件進(jìn)行測試。這是非常難能可貴的。

關(guān)于發(fā)動機(jī)缺火的檢測原理，其實(shí)就是PCM檢測各個汽缸的做功狀況，如果某一缸出現(xiàn)做功不良，活塞產(chǎn)生的推力就會不足，并通過曲軸轉(zhuǎn)速傳感器體現(xiàn)出來。理論上，曲軸被60個齒均分，每個齒對應(yīng)6°的曲軸轉(zhuǎn)角，但曲軸實(shí)際只有58個齒，空缺的兩個齒是檢測一缸上止點(diǎn)的位置，但是到底是一缸的壓縮行程還是排氣行程，則需要通過凸輪軸的位置信號來進(jìn)行判斷。

發(fā)動機(jī)設(shè)置了多個不同的缺火算法，針對不同的故障碼類型，每一種算法都是針對不同的轉(zhuǎn)速基數(shù)而言的，如：嚴(yán)重失火時，產(chǎn)生“嚴(yán)重失火、噴油器關(guān)閉”的故障碼；一般失火時，產(chǎn)生“某某汽缸失火”的故障碼；冷啟動失火時，產(chǎn)生“失火、冷啟動有廢氣危害”等故障碼。

在實(shí)際維修過程中，并不是一定要等到故障碼出現(xiàn)時才能檢修，而是可以通過數(shù)據(jù)流的缺火記錄和OBD檢測的通過性，更早發(fā)現(xiàn)故障，從而提高維修效率和準(zhǔn)確性。如圖10所示，顯示通過就說明，在本次的檢測中已經(jīng)沒有故障，未完成的表示還不滿足車輛的運(yùn)行檢測條件，所以還沒有進(jìn)行測試和監(jiān)控，如EGR系統(tǒng)的檢測，就需要多個條件來進(jìn)行檢測。

圖10 故障排除后檢測結(jié)果顯示“通過”