文:佟得力
一輛2015年產(chǎn)一汽-大眾奧迪A6L 轎車,搭載EA888 GEN3 型2.0T 發(fā)動(dòng)機(jī)和0AW 無級(jí)變速器(CVT),行駛里程7.4 萬km。用戶反映該車在行駛過程中出現(xiàn)EPC 故障燈報(bào)警,且存在怠速抖動(dòng)的現(xiàn)象。
維修人員起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)現(xiàn)冷車起動(dòng)困難,需要深踩加速踏板才能起動(dòng),起動(dòng)后怠速運(yùn)行平穩(wěn)。但是發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)后怠速抖動(dòng)嚴(yán)重,此時(shí)擰開機(jī)油加注口蓋,能聞到濃烈的汽油味。
根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn),維修人員判斷應(yīng)該是有汽油泄漏到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi),在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)受熱變?yōu)槿加驼魵?。燃油蒸氣沿著曲軸箱通風(fēng)管路進(jìn)入進(jìn)氣歧管,在燃燒室內(nèi)形成過濃混合氣,造成起動(dòng)困難和暖機(jī)后車輛抖動(dòng)等故障現(xiàn)象。由此維修人員分析故障的可能原因?yàn)椋孩偃加透邏罕眯孤?;②缸?nèi)直噴(FSI)系統(tǒng)高壓噴油器泄漏;③進(jìn)氣歧管噴射(MPI)系統(tǒng)低壓噴油器泄漏;④發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元故障;⑤相關(guān)線路存在故障。
查看相關(guān)維修資料得知,該車型可能會(huì)因?yàn)槠偷馁|(zhì)量問題造成某一缸高壓噴油器或高壓泵針閥不能完全關(guān)閉,使得汽油滲漏到機(jī)油當(dāng)中。為了判斷是高壓泵還是高壓噴油器的原因,維修人員用故障診斷儀檢測,發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中存儲(chǔ)有故障碼“P21D200——4 缸噴油器2,電氣故障”。根據(jù)故障碼提示,維修人員決定先測量4 缸高壓噴油器的波形。
連接故障診斷儀VAS6150D 和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元適配器VAS6606(圖1),查詢電路圖得知4 缸噴油器線束端子與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的連接狀況,起動(dòng)車輛后測量4 缸高壓噴油器的波形正常(圖2)。
圖1 將適配器VAS6606 與車輛連接
圖2 檢測4 缸高壓噴油器的波形正常
噴油器波形正常,說明電氣部分正常,應(yīng)該是高壓噴油器出現(xiàn)泄漏。根據(jù)高壓噴油器工作原理,電流流經(jīng)線圈時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場,于是針閥就逆著彈簧力升起,也就打開了噴油出口(圖3)。通過波形可以看到,此時(shí)的電壓高達(dá)60 V 左右。由于油軌和燃燒室之間有壓差,于是就將燃油噴入燃燒室。如果切斷電流,噴油器針閥被彈簧壓力壓入到閥座內(nèi),切斷燃油的油流。如果此時(shí)針閥和彈簧出現(xiàn)問題,就不能切斷燃油油流,燃油會(huì)繼續(xù)流入燃燒室。
圖3 缸內(nèi)直噴高壓噴油器結(jié)構(gòu)
維修人員更換了4 個(gè)高壓噴油器,以及混入大量汽油的機(jī)油后試車,故障依舊。再次整理思路后,維修人員查看診斷儀所提示的測試計(jì)劃,顯示需要檢查4缸低壓噴油器(圖4)。但是剛才在怠速時(shí)已經(jīng)測量到高壓噴油器的工作波形,說明此時(shí)低壓噴油器應(yīng)該不工作,為什么測試計(jì)劃會(huì)提示要檢查低壓噴器呢?
圖4 診斷儀提示的測試計(jì)劃
在仔細(xì)查看該發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理后,維修人員了解到,為了降低直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)排放中的炭煙顆粒,該款車型的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了雙噴射系統(tǒng),即MPI 低壓噴射系統(tǒng)和FSI 高壓噴射系統(tǒng)。其雙噴射系統(tǒng)工作特性如下(圖5)。
圖5 噴射類型特質(zhì)曲線
(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)階段,系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行3 次 FSI(缸內(nèi)直噴)噴射,噴入壓縮行程;然后進(jìn)入三元催化凈化器加熱階段,這時(shí)是采用雙次直噴,分別噴入進(jìn)氣行程和壓縮行程。與此同時(shí),點(diǎn)火時(shí)刻點(diǎn)向后“延遲”,進(jìn)氣歧管翻板關(guān)閉。
(2)在暖機(jī)階段(發(fā)動(dòng)機(jī)溫度>45℃)的部分負(fù)荷:此時(shí)切換到MPI 工作模式。進(jìn)氣歧管翻板在部分負(fù)荷區(qū)也是關(guān)閉的,但不是與MPI 工作模式完全相同(取決于特性曲線上的參數(shù))。
(3)在較高負(fù)荷:采用雙次噴射,分別噴入進(jìn)氣行程和壓縮行程。并且為了降低油耗,在發(fā)動(dòng)機(jī)已是熱機(jī)時(shí),通過預(yù)先配置混合氣的方式來優(yōu)化混合氣的均勻程度。這就使得燃燒更快、效率更高。而且,不必驅(qū)動(dòng)高壓泵來工作,以免消耗功率。
(4)進(jìn)入應(yīng)急運(yùn)行功能:如果這2個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)出現(xiàn)故障,那么另一個(gè)系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行功能。這樣就能保證車輛仍能行駛,但會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)困難現(xiàn)象。
結(jié)合上述雙噴射原理,維修人員分析之前的維修過程:東北的冬天很冷,車輛涼車起動(dòng)肯定是冷機(jī)起動(dòng)階段,所以能測到高壓噴油波形;而發(fā)動(dòng)機(jī)溫度超過45℃后進(jìn)入暖機(jī)階段的部分負(fù)荷工作,此時(shí)應(yīng)當(dāng)切換到MPI 工作模式。所以結(jié)合該車故障現(xiàn)象,故障點(diǎn)應(yīng)該在低壓噴油器。
為了驗(yàn)證,暖機(jī)狀態(tài)再次測量4 缸高壓噴油器的波形,結(jié)果顯示高壓噴油器不工作(圖6),符合雙噴射原理。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作模式為MPI模式,于是維修人員測量4 缸低壓噴油器的波形,為一條電壓約為6 V 的直線(圖7),應(yīng)該是發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的控制搭鐵出現(xiàn)問題。而測量3 缸低壓噴油器波形,顯示正常(圖8)。
圖6 暖機(jī)時(shí)4 缸高壓噴油器波形
圖7 暖機(jī)時(shí)低壓噴油器波形
圖8 測量3 缸低壓噴油器波形正常
低壓噴油器的線束有2 根(圖9),其中一根在打開點(diǎn)火開關(guān)后就為低壓噴油器提供12 V 常電,另一根由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制與搭鐵接通。當(dāng)搭鐵不接通時(shí),低壓噴油器無法形成回路,就不工作;與搭鐵接通時(shí),低壓噴油器開始噴油。搭鐵接通時(shí)間的長短就是噴油脈寬,也就是單次的噴射量,像3 缸的噴油脈寬接近4 ms。
圖9 低壓噴油器電路圖
經(jīng)測量,4 缸低壓噴油器N535 的供電電壓為6 V,而3 缸的低壓噴油器供電電壓正常,所以為低壓噴油器供電的SA16 熔絲供電電壓正常。在此情況下有2 種可能:要么N535 的2 根導(dǎo)線中,存在與N535 電阻相近的電阻進(jìn)行分壓,要么發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制與搭鐵接通的內(nèi)部集成電路故障。
測量4 缸低壓噴油器的2 根導(dǎo)線,電阻都約為0.3 Ω,正常。因此可以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)部存在故障。
更換新的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元并做匹配后試車,故障排除。
對(duì)于維修人員來說,依靠經(jīng)驗(yàn)有時(shí)候并不是好事。本案例排除初始,維修人員根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)技術(shù)通報(bào),將故障鎖定在了高壓噴油系統(tǒng)。因此只有掌握好原理從實(shí)際出發(fā),才能更好地解決故障。另外,使用示波器進(jìn)行波形分析,這種方式安全可靠,而且可以更快地鎖定故障點(diǎn),推薦維修人員使用。
對(duì)于EA888 GEN3 發(fā)動(dòng)機(jī)來說,在更換新的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元時(shí),除了正常的防盜匹配和基本設(shè)定外,還需要進(jìn)行鏈條伸長的診斷匹配。按照要求,當(dāng)更換發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、正時(shí)鏈條以及與鏈條傳動(dòng)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)元件(包括氣缸蓋、氣缸蓋密封件、凸輪軸、軸承支架、鏈條傳動(dòng)導(dǎo)向件、三排鏈輪和鏈條張緊器等)后,必須要進(jìn)行鏈條伸長的診斷匹配。