華頌7寶馬N20發(fā)動(dòng)機(jī)非典型故障1例

毛贛峰 王訓(xùn)武 毛子玲 羅杰

摘要：本文敘述了15款華頌7汽車N20發(fā)動(dòng)機(jī)故障1例，主要闡述故障的診斷思路及排查過程，并就故障的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，可為其他同行提供參考借鑒。

Abstract： This paper describes 1 case of 15 Huasong 7 automobile N20 engine faults， mainly explaining the fault diagnosis ideas and investigation process， and analyzes the causes of faults， which can provide reference for other peers.

關(guān)鍵詞：華頌7;N20發(fā)動(dòng)機(jī);缸墊沖蝕;冷卻液溢出;電子水泵空轉(zhuǎn)

Key words： Huasong 7;N20 engine;cylinder pad erosion;coolant overflow;electronic water pump idling

中圖分類號(hào)：U469.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）05-0118-03

1 ?車輛概況

華頌7由華晨集團(tuán)、麥格納及BMW Group Designworks三方團(tuán)隊(duì)共同設(shè)計(jì)打造，定位于中型MPV，動(dòng)力方面，新車搭載寶馬N20系列2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，配備高低功率版，低功率版最大功率135千瓦，峰值扭矩270?！っ?高功率版最大功率達(dá)180千瓦，最大扭矩350?！っ住鲃?dòng)方面匹配ZF六速手自一體變速器。

該車發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)由電子水泵，冷卻液溫度傳感器，電子節(jié)溫器、冷卻風(fēng)扇等部件構(gòu)成。

①電子節(jié)溫器結(jié)構(gòu)及其工作原理：電子節(jié)溫器由供電插頭、大循環(huán)閥、壓力彈簧、加熱電阻膨脹部件、小循環(huán)閥，升程銷等組成[1]。

車輛處于冷車狀態(tài)啟動(dòng)，電子控制單元ECU不給加熱電阻膨脹部件供電，此時(shí)在壓力彈簧作用下，大循環(huán)閥關(guān)閉、小循環(huán)閥開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)小循環(huán)能確保車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在較短時(shí)間內(nèi)以比較經(jīng)濟(jì)的方式得到預(yù)熱，迅速達(dá)到正常工作溫度。此時(shí)未按發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻特性圖工作，水泵以較低速度使冷卻液進(jìn)行循環(huán)，冷卻液經(jīng)小循環(huán)閥直接流會(huì)水泵進(jìn)行小循環(huán)，此時(shí)冷卻風(fēng)扇不介入工作。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，ECU根據(jù)即時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)載荷及各傳感器反饋的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，給予電子節(jié)溫器加載相應(yīng)的電壓，使電子膨脹部件體積產(chǎn)生相應(yīng)變化并作用于壓力彈簧，壓力彈簧受壓后產(chǎn)生形變，并形變作用于小循環(huán)閥，小循環(huán)閥受壓后關(guān)閉，與此同時(shí)，大循環(huán)閥被打開，冷卻液經(jīng)大循環(huán)閥進(jìn)入冷卻液散熱器，電子水泵、電子風(fēng)扇根據(jù)ECU反饋的信號(hào)，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，與電子節(jié)溫器共同作用將發(fā)動(dòng)機(jī)溫度維持在一個(gè)合理區(qū)間。

②電動(dòng)冷卻液循環(huán)水泵結(jié)構(gòu)及其工作原理：傳統(tǒng)機(jī)械水泵靠發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動(dòng)水泵軸承及葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生一定的壓力與離心力驅(qū)動(dòng)冷卻液在水泵進(jìn)口與水道中流動(dòng)，在壓差作用下從發(fā)動(dòng)機(jī)殼體出水道流出，經(jīng)水管被重新吸入葉輪中，實(shí)現(xiàn)冷卻液的往復(fù)循環(huán)。電動(dòng)冷卻液泵俗稱電子水泵俗，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)車輛運(yùn)行各參數(shù)控制運(yùn)行，具有響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、震動(dòng)小、電磁兼容性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、耗能低、效率高壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其理論連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)到20000小時(shí)以上。因電動(dòng)冷卻液泵無需皮帶傳動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)也能快速響應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元實(shí)現(xiàn)大循環(huán)量的需求，同樣即便在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，亦可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元實(shí)現(xiàn)小循環(huán)量的需求，能始終確保發(fā)動(dòng)機(jī)處于較佳的工作狀態(tài)。

2 ?故障現(xiàn)象

該故障車輛為15款華頌7，16年9月上牌，搭載發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為N20B20C，截至故障出現(xiàn)時(shí)已行駛15萬余公里，因儀表盤有更換記錄，實(shí)際表顯里程9.8萬公里，車輛出現(xiàn)連續(xù)行駛數(shù)小時(shí)或暴力駕駛后停車后停車會(huì)有液體從發(fā)動(dòng)機(jī)底部漏出、偶發(fā)熄火后電子水泵間斷或持續(xù)運(yùn)行，偶有水泵持續(xù)運(yùn)行至蓄電池電量不足無法啟動(dòng)故障。因華頌7在當(dāng)?shù)乇Ｓ辛枯^少，修理廠接車后比較謹(jǐn)慎，建議先用電腦讀取故障參數(shù)后再做打算，但由于診斷系統(tǒng)兼容性或設(shè)置原因，用元征X431、autophix7300、道通MS908S、三款汽車故障碼OBD2檢測(cè)診斷儀雖能找到該款車并順利進(jìn)入診斷界面，但均未能讀取到準(zhǔn)確的關(guān)聯(lián)故障碼提示：檢測(cè)中出現(xiàn)ABS故障、空調(diào)系統(tǒng)故障、車身穩(wěn)定系統(tǒng)故障等提示維修技師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，初步判斷應(yīng)該是電池電壓過低導(dǎo)致的誤判，待蓄電池充電完成后接通電路進(jìn)行清除故障碼，故障碼排除。

3 ?處置方式

結(jié)合故障現(xiàn)象經(jīng)初步判斷節(jié)溫器、水泵都能有效運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)檢測(cè)發(fā)電機(jī)、蓄電池均工作良好，試車后確認(rèn)溢出的液體為防凍液，泄露部位為冷卻液水壺壺蓋泄壓閥，與車主現(xiàn)場(chǎng)溝通，決定以最小成本排除法按防凍液缺失導(dǎo)致水溫過高來進(jìn)行處理;遂對(duì)防凍液進(jìn)行了更換，考慮到德系車輛發(fā)動(dòng)機(jī)溫度普遍設(shè)定較高，為防止因防凍液質(zhì)量問題導(dǎo)致開鍋報(bào)警，選用了原廠-40℃（冰點(diǎn)）-135℃（沸點(diǎn)）原廠防凍液。

更換防凍液后及打開排氣螺絲進(jìn)行排空氣，并將車輛至于P檔，點(diǎn)火開關(guān)打開，開暖風(fēng)，近光燈并深踩油門約10S，啟動(dòng)冷卻液自循環(huán)，15分鐘后啟動(dòng)車輛，靜態(tài)測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)良好，水溫目測(cè)正常，水壺?zé)o溢水現(xiàn)象，路試10分鐘后狀態(tài)正常，次日經(jīng)過一段時(shí)間路試，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度依舊正常，判斷故障已消除，維修結(jié)束。

三天后再次返修，反饋急加速會(huì)再次冒防凍液，車輛無法啟動(dòng)故障未再出現(xiàn)。為測(cè)試泄露原因，決定拔下水箱氣管并連接氣泵，打開調(diào)壓閥及氣泵開關(guān)，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥調(diào)整氣壓至1公斤，檢查管路未見明顯異常，繼續(xù)加壓至1.5公斤，水壺蓋無明顯溢水，管路及冷卻器未見滲水現(xiàn)象，保持壓力24小時(shí)后，檢查防凍液未見減少，初步排除水箱泄露;進(jìn)一步測(cè)試中發(fā)現(xiàn)一款手機(jī)藍(lán)牙OBD診斷儀雖然也無法讀取故障所對(duì)應(yīng)的故障碼，但能讀取到水溫、車速、油耗等部分發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)，決定運(yùn)用其進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步排查故障原因。經(jīng)在線監(jiān)測(cè)，讀取冷卻液溫度傳感器（俗稱水溫傳感器、ECT傳感器）數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)車輛啟動(dòng)后水溫逐步上升，在達(dá)到95℃后升溫速度變慢，整體穩(wěn)定在溫度區(qū)間95℃-120℃之間波動(dòng)，達(dá)到120℃后會(huì)急速下降至95℃以下，試車后讀取完整水溫?cái)?shù)據(jù)，未見明顯異常，但結(jié)合油耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。

發(fā)現(xiàn)存在以下幾個(gè)可疑點(diǎn)：起步或急加速瞬間水溫未明顯上升;車輛熄火后冷卻液溫度驟降，且直接降到-40℃;根據(jù)市場(chǎng)上同款N20發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，冷卻液臨界溫度120℃也屬于正?，F(xiàn)象，但是儀表盤卻提升“發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，請(qǐng)停車檢查”，經(jīng)綜合判斷，認(rèn)定發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻液水道溫度傳感器存在故障，更換后運(yùn)行數(shù)據(jù)如圖2所示，水溫及冷卻液溫度占比符合該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行規(guī)律，故障1得以排除。

繼續(xù)檢查車輛，結(jié)合漏電電流發(fā)現(xiàn)車輛持續(xù)行駛后偶發(fā)故障，表現(xiàn)為停車15-30分鐘，水泵會(huì)自動(dòng)循環(huán)，循環(huán)一段時(shí)間后停止或繼續(xù)運(yùn)行直至蓄電池電壓不足;逐排查水泵能正常循環(huán)、暖風(fēng)亦正常運(yùn)行、風(fēng)扇在空調(diào)開啟后會(huì)強(qiáng)制運(yùn)行，水溫達(dá)到104℃后會(huì)運(yùn)行，溫度進(jìn)一步升高轉(zhuǎn)速加快，結(jié)合圖3冷卻液溫度升溫曲線，初步判定風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，水泵能運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)溫器能順利打開、但是否能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速因無法讀取數(shù)據(jù)無法判定。

本發(fā)動(dòng)機(jī)熱量管理系統(tǒng)中除電子節(jié)溫器外，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元用不同狀況下的溫度特性曲線來控制電子冷卻泵的工作[2]，在電子水泵因供電或機(jī)械故障等原因?qū)е碌墓ぷ餍阅芟陆禃r(shí)，ECU會(huì)因?yàn)闇囟仁冀K不能下降而持續(xù)給電子節(jié)溫器加熱，可能導(dǎo)致節(jié)溫器損壞。為驗(yàn)證這一判斷，拆下電子節(jié)溫器泡入熱水中并進(jìn)行通電測(cè)試，大小循環(huán)閥在響應(yīng)溫度均能有效開啟閉合，節(jié)溫器運(yùn)轉(zhuǎn)正常。為進(jìn)一步排除電動(dòng)冷卻液泵供電模塊及各運(yùn)行參數(shù)是否正常，用萬用表讀取電子水泵線連接端子M6035的四腳[3]，其中1腳受總線段KL.15N控制，在車輛熄火后電壓為0，車輛點(diǎn)火開關(guān)打開后依舊為0，但在發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作水泵循環(huán)后測(cè)得電壓為11.5V，2腳為BSD線，測(cè)得電壓為8V，3腳為集成供電模塊，通過總線端KL.30供電，測(cè)得電壓為12.8V，4腳接地，電壓為0，未見明顯異常信號(hào)。

為進(jìn)一步排除原因，決定再次檢查冷卻液水壺，怠速啟動(dòng)15分鐘，未見明顯異常，熱車后保持油門1500轉(zhuǎn)1分鐘未見明顯異常，保持油門2000轉(zhuǎn)1分鐘，仍未見異常，保持油門3000轉(zhuǎn)1分鐘后，冷卻液表面出現(xiàn)零星微氣泡，保持3000轉(zhuǎn)至2分鐘，水壺周邊出現(xiàn)一定數(shù)量的微氣泡，如圖4所示。

至此可以確定，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)輕微缸墊沖蝕，吊發(fā)動(dòng)機(jī)下來開缸磨平兩個(gè)平面更換缸墊后裝機(jī)，怠速運(yùn)行至熱車未見異常，遂進(jìn)行路試，路試結(jié)果如圖5所示，運(yùn)行良好，后續(xù)多次試車均運(yùn)行良好，亦未出現(xiàn)電瓶電壓過低無法啟動(dòng)現(xiàn)象。

4 ?故障總結(jié)

冷卻液溫度傳感器能及時(shí)將水溫的變化轉(zhuǎn)化為電阻的變化，并將數(shù)據(jù)反饋給ECU，進(jìn)而調(diào)整整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)過程。

本案例中因傳感器熱敏電阻未完全斷路，但存在故障，不能準(zhǔn)確反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況，故導(dǎo)致了故障以來發(fā)動(dòng)機(jī)水溫一直偏高;由于傳感器并未斷路，所以如果未結(jié)合其他行車數(shù)據(jù)很難找到真正的故障原因;

華頌7整備車重2015kg，遠(yuǎn)超搭載同款發(fā)動(dòng)機(jī)的BMW 530的整備車重1740kg，加上自帶渦輪增壓，如果電子水泵及風(fēng)扇在載荷急劇增加的時(shí)候未及時(shí)有效介入工作，很容易導(dǎo)致水溫升高，長(zhǎng)期高溫容易誘發(fā)缸墊燒蝕。

華頌7除發(fā)動(dòng)機(jī)水道溫度傳感器外還有機(jī)油溫度傳感器及其他傳感器，水溫傳感器未工作狀態(tài)下，實(shí)際水溫達(dá)到120℃后根據(jù)其他傳感器數(shù)據(jù)，電子水泵電子風(fēng)扇也能強(qiáng)制運(yùn)行，該電子水泵最大循環(huán)量高達(dá)7000L/h，能迅速將水溫降到95℃以下;這直接導(dǎo)致該款車沖缸墊后癥狀不明顯。

缸墊輕微沖蝕后，短途、輕載不一定出現(xiàn)冒防凍液或者高溫的問題[4];長(zhǎng)途行駛或者高負(fù)載運(yùn)行后，缸墊沖蝕部位溢出的氣體進(jìn)入冷卻液循環(huán)管路;熄火后因管道中偶有氣體，導(dǎo)致電子控制單元ECU對(duì)水溫參數(shù)進(jìn)行誤判，導(dǎo)致電子水泵長(zhǎng)期自動(dòng)運(yùn)行甚至導(dǎo)致電瓶虧電[5]。正是因?yàn)樵撛颍讐|更換后水泵空運(yùn)行問題也得到了解決。

冷卻水壺加壓由于缸墊沖蝕程度不高，冷卻液基也無法進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，故常規(guī)加壓測(cè)試及內(nèi)窺鏡檢測(cè)均無法發(fā)現(xiàn)缸墊被沖蝕;常只會(huì)在熄火后出現(xiàn)吐防凍液的現(xiàn)象。怠速運(yùn)行或者常規(guī)檢測(cè)也無法發(fā)現(xiàn)水壺中冒氣泡，只有在熱車狀態(tài)高轉(zhuǎn)速時(shí)方可零星出現(xiàn)微氣泡，這給故障診斷帶來極大的難度。

5 ?小結(jié)

華頌7與雖然與BMW不少車型一樣，均采用N20發(fā)動(dòng)機(jī)，但由于其定位為七座大型MPV，整備車重、總質(zhì)量、風(fēng)阻均高于采用同款發(fā)動(dòng)機(jī)的其他車型，工作載荷與其他采用同款發(fā)動(dòng)機(jī)的車型有較大區(qū)別。故應(yīng)該客觀、辯證的進(jìn)行故障診斷，不能墨守成規(guī)的套用其他車型維修經(jīng)驗(yàn)。在經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析對(duì)比，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行各參數(shù)數(shù)據(jù)，排除其他可能的問題后如果仍存在水溫偏高、伴隨熄火后長(zhǎng)時(shí)間水泵運(yùn)行，猛轟油門后冷卻液水壺中即便只出現(xiàn)零星微氣泡，亦可認(rèn)定為氣缸墊沖蝕。

由于華頌4s店較少，一線城市以外的絕大多數(shù)華頌7乘用車均未能得到正規(guī)、有效的保養(yǎng)，加上傳統(tǒng)概念里對(duì)車輛防凍液重要性認(rèn)識(shí)不足，許多車輛在防凍液不足時(shí)，采取的是不予理會(huì)或者加點(diǎn)礦泉水的處理方式，即便是沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)，也經(jīng)不起高功率、重載荷、惡劣工況的折騰，最后只能以缸墊沖蝕而告終。各位華頌車主，后續(xù)用車過程務(wù)必關(guān)注冷卻液液位及溫度狀態(tài)，如有異常，務(wù)必及時(shí)檢修，切不可隨意加水應(yīng)付。

參考文獻(xiàn)：

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