2017年寶馬740Li發(fā)動機故障燈亮

◆文/廣東 李明權

故障現(xiàn)象

一輛2017年寶馬740Li(G12)，搭載B58型發(fā)動機，行駛里程為30 201km。據(jù)車主反映：一天，該車行駛到廣東揭陽，發(fā)現(xiàn)油表顯示快沒油，在當?shù)赜驼炯訚M油后，沒走多遠儀表臺上的發(fā)動機故障燈就點亮了，但行駛起來沒感覺到有任何異常。

故障診斷與排除

在汽車故障診斷過程中，筆者一向嚴格采取“五步診斷法”，即：驗證故障現(xiàn)象；分析系統(tǒng)控制原理；通過檢測查找故障點；確認故障點并進行維修排除；試車確認車輛徹底恢復正常。在本案例中，筆者也按照上述五個步驟對故障車進行診斷維修。

1.驗證故障現(xiàn)象

連接ICOM診斷模塊，打開ISTA讀取故障碼，發(fā)現(xiàn)故障車內存儲有多個故障碼(圖1)，其中有三個與發(fā)動機故障燈亮有關的故障碼是：101F01-進氣管絕對壓力可信度，壓力過高；133710-進氣門調教空氣質量通過量，達到下極限位置；118002-混合汽調節(jié)，氣、油混合汽過濃。

試車發(fā)現(xiàn)該車發(fā)動機動力強勁，除了發(fā)動機故障燈點亮外，未發(fā)現(xiàn)有其他任何異常。刪除故障碼，再次試車，大約行駛30km左右后，低速行駛或等紅燈時發(fā)動機故障燈會重新點亮。重新讀取故障碼(圖2)，發(fā)現(xiàn)上述三個故障碼并不是每次都會同時出現(xiàn)，有時只出現(xiàn)其中一個，有時出現(xiàn)兩個，偶爾也會同時出現(xiàn)三個，且完全無規(guī)律可循。

圖2 再次試車后故障車上存儲的故障碼

2.分析系統(tǒng)控制原理

本著先易后難的原則，決定先從故障碼“101F01-進氣管絕對壓力可信度，壓力過高”著手尋找突破點。故障車進氣管壓力傳感器安裝在集成了渦輪增壓中冷器的進氣管上面，只有一顆螺栓固定在上面，拆裝非常簡單，于是對該車進氣管壓力傳感器進行了換件處理，但故障依舊。

根據(jù)車主提供的信息，該車是在外地加油以后出現(xiàn)發(fā)動機故障燈點亮的故障，那會不會是由于燃油質量問題，導致故障碼“118002-混合汽調節(jié)，氣、油混合汽過濃”的產(chǎn)生呢？由于汽油質量問題而導致混合汽過濃或者過稀的故障，在以往的案例中也比較常見。對于這種情況，一般通過查看火花塞的顏色就能進行判斷。正常情況下，火花塞的顏色是棕色的；如果混合汽過稀，火花塞的顏色往往偏白(當然，發(fā)動機溫度過高也會導致火花塞偏白，但火花塞裙部常常會有一些類似結晶體的物質)；如果混合汽過濃，則火花塞顏色往往會偏黑；如果汽油內含水量超標，火花塞顏色則會偏紅。

故障車的火花塞顏色偏黑(圖3)，這說明混合汽過濃的故障確實存在。為了進一步驗證該車故障是否是由于燃油質量問題所引起的，我們將油箱里面的汽油全部抽出，加入新的汽油后是試車，故障現(xiàn)象依舊。

圖3 故障車火花塞顏色偏黑

接下來，只好從故障碼“133710-進氣門調教空氣質量通過量達到下極限位置”開始著手進行相關診斷。在這之前，有必要全面了解寶馬特有的全可變Valvetronic電子氣門控制系統(tǒng)的工作原理（詳見本刊2019年第10期相關文章）。該系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)發(fā)動機利用節(jié)氣門開度控制發(fā)動機進氣量的控制方式，而是根據(jù)油門踏板位置無級調節(jié)氣門升程并控制時間。

在系統(tǒng)了解寶馬Valvetronic系統(tǒng)原理后，我們又借助專用診斷儀查看了記錄“故障碼133710-進氣門調教空氣質量通過量達到下極限位置”時的定格數(shù)據(jù)(圖4)，但沒有發(fā)現(xiàn)有價值的信息。重新對車輛進行了斷電/通電、編程后，故障現(xiàn)象依舊。之后又查詢了PuMA系統(tǒng)，并咨詢了寶馬技術支持，都沒能找到可供借鑒的案例。

圖4 故障碼133710出現(xiàn)時的定格數(shù)據(jù)

3.通過檢測查找故障

在系統(tǒng)了解了寶馬Valvetronic系統(tǒng)的工作原理之后，筆者決定更換伺服電機，但更換了伺服電機以后試車，故障依舊。查閱維修手冊中對故障碼“133710-進氣門調教空氣質量通過量達到下極限位置”的相關描述(圖5)，對于寶馬新型B58發(fā)動機，沒有“保養(yǎng)措施”，但筆者還是按照ISTA的提示，清潔了節(jié)氣門，并在拆下進氣管后，又用核桃砂清洗了進氣門的積炭(圖6)。刪除發(fā)動機調校值以后試車，故障現(xiàn)象依舊沒有任何變化。

圖5 維修手冊上對故障碼133710的描述

圖6 用核桃砂清洗后的進氣門

前文有提到過，發(fā)動機熄火后，為了方便下次順利啟動，DME會控制Valvetronic伺服電機會將氣門升程到最大位置，因此在拆卸Valvetronic伺服電機之前，關閉點火開關、斷開電機插頭后，先用內六角工具按照順時針方向擰到底(圖7)，將電機蝸桿退回到最低位置。因為，只有氣門升程最小時，拆卸兩顆固定螺栓后，才能將伺服電機(圖8)取出。如果不進行上述操作，有可能會導致電子蝸桿和偏心軸齒輪的損壞。更換電機以后，必須用ISTA對電機進行學習和匹配，選擇服務功能-匹配程序，按照ABL檢測計劃對電機進行學習調教。

圖7 將內六角螺栓順時針擰到底

圖8 故障車上撤下的伺服電機

至此，針對故障碼“133710-進氣門調教空氣質量通過量達到下極限位置”的所有措施都已經(jīng)用完，此時曾打算拆解氣門室蓋檢查Valvetronic系統(tǒng)的偏心軸齒輪，但考慮到工作量比較大，所以暫時擱置這項拆檢工作。

維修到此，只好從另外兩個故障碼“101F01-進氣管絕對壓力可信度，壓力過高”和“118002-混合汽調節(jié)，氣、油混合過濃”進行考慮了，且這兩個故障碼都與發(fā)動機的進氣系統(tǒng)有關。

導致進氣管絕對壓力過高的原因有：進氣管壓力傳感器故障(因為之前已經(jīng)更換過，所以可以排除)；排氣系統(tǒng)不暢，如三元催化器有某種程度上的堵塞；渦輪增壓器故障，導致進氣系統(tǒng)壓力偏大；節(jié)氣門故障，如開度過大；電子氣門升程控制系統(tǒng)故障，如氣門實際升程不足；汽缸密封性下降，導致發(fā)動機的實際進氣量下降(與密封性能完好的發(fā)動機相比)，從而引起進氣管壓力過高等。

而造成混合汽過濃的故障原因就更多了，根據(jù)ISTA的提示，空氣濾清器堵塞、廢氣觸媒轉換器前氧傳感器、熱膜式空氣流量計、進氣溫度傳感器、電動節(jié)氣門調節(jié)器、燃油箱排氣閥、凸輪軸傳感器、燃油高壓系統(tǒng)、燃油低壓系統(tǒng)、電子氣門控制系統(tǒng)調節(jié)單元、曲軸箱通風裝置、點火系統(tǒng)、噴油嘴等工作異常均會導致混合汽過濃。

接下來，有必要系統(tǒng)了解寶馬B58發(fā)動機進氣系統(tǒng)結構，如圖9、圖10所示。

圖9 寶馬N55、B58發(fā)動機進氣系統(tǒng)結構

圖10 寶馬B38、B48、B58發(fā)動機進氣系統(tǒng)原理

寶馬B58發(fā)動機進氣系統(tǒng)上面有多個傳感器來監(jiān)測進氣的狀況：在圖10中，DME(10)內部有大氣壓力傳感器，用來監(jiān)測大氣壓的變化，根據(jù)需要隨時改變整個發(fā)動機的運行MAP。進氣壓力傳感器(11)離進氣門最近，其監(jiān)測數(shù)據(jù)與空氣進入汽缸時的實際狀況最接近，所以其信號值被用來計算發(fā)動機的負荷。壓力溫度傳感器(13)在節(jié)氣門前，一方面可以用來監(jiān)測渦輪增壓之后的進氣溫度，發(fā)動機控制單元通過此傳感器的信號值和壓力傳感器(11)的信號值來計算發(fā)動機的進氣量；另外一方面，其壓力值還可以用來與進氣壓力傳感器(11)的壓力值進行比較，以監(jiān)測節(jié)氣門(12)的節(jié)流狀況；第三，其壓力值也可與大氣壓力進行對比，以監(jiān)控渦輪增壓器的增壓狀況。在圖10中，空氣流量計(4)主要是用來校對和標定進氣壓力傳感器(11)，在非增壓狀況下，如怠速時，空氣流速流量穩(wěn)定，空氣流量計信號非常準確，此時可有效校準進氣壓力傳感器(11)。

為此，筆者接下來又做了下述維修工作：檢查空氣濾清器，未見異常；用內窺鏡檢查空氣濾清器底座前的進氣口(位于電動百葉窗后部)，未見堵塞現(xiàn)象；用煙霧測試儀對進氣系統(tǒng)密封性進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有漏氣點；拆洗三元催化器，沒有發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；對氣門正時可變系統(tǒng)雙VANOS進行動作測試，未發(fā)現(xiàn)異常(圖11)；對渦輪增壓器的電子廢氣閥進行動作測試和位置學習，故障依舊；更換空氣流量計、空燃比傳感器、后氧傳感器、點火線圈、火花塞、燃油通風閥、機油和機油濾清器、節(jié)氣門和節(jié)氣門前的空氣壓力傳感器，故障依舊。

圖11 雙VANOS系統(tǒng)動作測試結果

維修到此，筆者的維修思路開始變得有點亂，不再像之前那樣清晰，能夠想到的故障點，都一一進行了驗證和排除。冷靜下來進行總結發(fā)現(xiàn)該車的故障特點是：等紅燈時發(fā)動機故障燈容易點亮，發(fā)動機熄火以后再馬上再重新啟動時容易產(chǎn)生故障碼。故障碼提供的故障信息“進氣管壓力偏高”，通過檢測和換件，可以確定節(jié)氣門之前的進氣部分是沒有問題的，且排氣系統(tǒng)也沒有堵塞，那么，造成進氣壓力偏高的原因只有電子氣門升程控制系統(tǒng)和汽缸的吸氣過程了。

雖然有電子氣門調整到極限的故障碼，但是伺服電機和氣門都已經(jīng)檢查過了，確實沒有問題，且氣門積炭也已徹底清洗干凈。那么，似乎只有汽缸密封不良可能會導致前述這三個故障碼的產(chǎn)生了。因為汽缸密封不良，活塞在下行時，會導致汽缸實際進氣量下降，進氣管壓力上升，從而產(chǎn)生進氣管壓力偏高的故障碼。汽缸的進氣量不足，也會導致燃油混合汽過濃。當DME發(fā)現(xiàn)混合汽過濃，就會通過改變電子氣門升程來調節(jié)進氣量，但節(jié)氣門升程調節(jié)范圍有限。當升程調整到極限時，進氣壓力依舊偏高，系統(tǒng)就會生成電子氣門升程調整到極限的故障碼。似乎只有這種可能才符合這臺車的故障現(xiàn)象。

4.確定故障原因，徹底排除故障現(xiàn)象

關于汽缸密封性測試，寶馬提供了兩種方法：汽缸壓縮壓力檢測和汽缸壓力損失檢測。相對于汽缸壓縮壓力的檢測，汽缸壓力損失測試可以判斷汽缸的磨損狀況。筆者對該車進行了汽缸壓力損失檢測，很遺憾，依舊沒有發(fā)現(xiàn)異常。此時，筆者突然靈機一動，想起用內窺鏡察看該車發(fā)動機汽缸狀況。檢查發(fā)現(xiàn)，該車多個汽缸都有不同程度的磨損痕跡(圖12)。至此，該車故障原因終于找到，是因為發(fā)動機汽缸內出現(xiàn)了輕微的磨損所致。

圖12 故障車汽缸磨損痕跡

5.確認系統(tǒng)正常工作

找到了真正的故障原因以后，再次與車主溝通時，車主終于說出了實話，此車是他在朋友那里買的二手車，對于之前的維修歷史，他不是很清楚。正是由于車主未告訴我們實情，使得我們在診斷過程中走了很多彎路。最后更換發(fā)動機總成后，該車故障才得到了徹底排除。

維修小結

本案例中故障車的故障原因比較特殊，而且在寶馬4S店系統(tǒng)中無法查詢到之前的維修記錄，對該車的故障歷史，如是否被水淹過、是否使用了不符合要求的機油等均無從知曉，而且車主也未告知這是一輛二手車，再加上故障原因完全超出了以往的維修經(jīng)驗，導致維修過程中走了不少彎路。當然，這也說明我們在考慮問題時存在一定的局限性。