寶馬N20發(fā)動機故障6例

文：趙寶平、趙玉亮

寶馬N20發(fā)動機故障6例

文：趙寶平、趙玉亮

故障1

抖動、拉缸

故障現象：一輛寶馬525Li轎車，搭載N20發(fā)動機，行駛里程3.4萬km。用戶反映該車發(fā)動機起動后有抖動現象，怠速時坐在車內感覺座椅一顫一顫的，開啟空調時抖動較為嚴重，關閉空調后抖動減輕。

檢查分析：接車后，維修人員首先對故障現象進行了驗證。車輛起動后，坐在車里能明顯地感覺到車輛的振動。此時急踩加速踏板，排氣管中冒黑煙，懷疑燃油供給系統故障（混合氣過濃）。借助專用故障診斷儀對車輛進行檢測，發(fā)動機控制單元DME中存儲了以下故障代碼。

①140310熄火，氣缸3：已識別，當前不存在，頻率1次。

②140210熄火，氣缸2：已識別，當前不存在，頻率1次。

③140301熄火，氣缸3：噴射裝置被關閉，當前不存在，頻率1次。

④140201熄火，氣缸2：噴射裝置被關閉，當前不存在，頻率1次。

⑤140001熄火，多個氣缸：噴射裝置被關閉，當前不存在，頻率1次。

接著，維修人員檢查了2、3缸的火花塞，根據火花塞的狀態(tài)，可以看出存在燃燒不良情況。尤其是3缸，火花塞頭上有很多積炭，并且有濕潤的燃油。于是更換了2、3缸的火花塞和噴油器，但是起動后還是能夠感覺到抖動。

使用故障診斷儀在DME中讀取各缸的運轉平穩(wěn)性，數值都為0。對氣缸壓力進行測量，發(fā)現3缸的缸壓僅為600 kPa，其他各氣缸壓力都能達到1 MPa以上。使用內窺鏡觀察3缸缸內的情況，發(fā)現3缸內壁上有2道黑線，不知道是活塞環(huán)對口了還是有拉缸磨損（內窺鏡照片不是太清楚）。

為了排除是活塞環(huán)對口導致密封不良，造成缸壓低，維修人員向3缸內注入了少量的機油，這時再次測量氣缸壓力，氣缸壓力最大為700 kPa，還是明顯低于其他3個氣缸。

由于內窺鏡觀察3缸內的情況不是很清晰，無法判斷為什么3缸氣缸壓力偏低，需要拆卸氣缸蓋后做進一步檢查。拆下氣缸蓋后，最終發(fā)現3缸的活塞在垂直于缸體的方向上有一道裂紋，就是這道裂紋導致3缸排氣側內壁拉缸。將3缸活塞轉到上止點后，發(fā)現沿縱向上活塞后部比前部略低。

維修人員對進氣系統和空氣濾芯進行了仔細檢查，沒有發(fā)現絲毫的進水痕跡，估計是由于3缸噴油器滴漏導致的3缸活塞開裂。

故障排除：由于在質保期內，最終該車更換了發(fā)動機。

故障2

關鍵詞：增壓壓力、真空泵

故障現象：一輛寶馬3系轎車，搭載N20發(fā)動機，行駛里程3.8萬km。用戶反應車輛在行駛過程中發(fā)動機故障燈報警，中央信息顯示屏提示發(fā)動機功率下降，且車輛加速困難。

檢查分析：維修人員使用專用故障診斷儀對車輛進行快速測試，發(fā)現存儲了“120308—增壓壓力調節(jié)器，可信度，壓力過低”的故障信息。另外，還有故障碼D01557、D01558、D0156D、D01570和D02D58，這幾個故障碼共同的特征是扭矩信號缺失。

對增壓壓力過低故障進行檢查，在拆卸真空儲能器時有許多機油流出。接著對真空管路進行檢查，發(fā)現管路中各處全部都有機油，包括減壓裝置電子氣動壓力轉換器內部。

維修人員拆卸2級真空泵時，發(fā)現至渦輪增壓器的真空管路內部膜片已經損壞（圖1）。于是對渦輪增壓器的真空管路進行檢查，發(fā)現管路中有機油，檢查渦輪增壓器內部也有少量機油存在。

對于故障代碼D01557、D01558、D0156D、D01570和D02D58，根據PUMA（技術通報）：52759135，執(zhí)行檢測計劃，檢查相關搭鐵線正常。

最終確定真空泵已經損壞需要更換，在配件查詢時得知只能訂購改進型的。對于2013年以前生產的車輛，真空泵更換時需要與進氣凸輪軸一起更換，因為進氣凸輪軸在2013年4月以后進行了配件改進，新的真空泵與舊的凸輪軸是不能一起安裝的。此外，車輛真空儲能器、減壓裝置電氣動壓力轉換器及渦輪增壓器內部都已經有機油存在（圖2），懷疑內部損壞。

故障排除：更換渦輪增壓器、真空泵、凸輪軸、儲能器和減壓裝置后起動發(fā)動機，發(fā)動機順利起動，加速順暢，經試車發(fā)動機一切正常，至此故障徹底排除。

故障3

關鍵詞：渦輪增壓器

檢查分析：維修人員首先驗證故障現象，經與用戶一同試車，確認故障現象確實存在。接著，對車輛進行了以下的檢測：檢測DME有增壓壓力調節(jié)的相關故障；查詢該車沒有與發(fā)動機相關的事故或水浸的維修記錄；拆檢渦輪增壓器，發(fā)現進氣渦輪軸心上的固定螺母脫落，導致渦輪葉片被打爛，從而引起渦輪異響。

更換渦輪增壓器后試車，一開始都正常，但隨后又出現發(fā)動機功率下降故障。維修人員重新拆卸檢查渦輪增壓器，檢查閥門開度與試駕車的一樣，三元催化器也沒有堵塞，但新渦輪葉片嚴重卡死，需要很大力氣才轉得動。檢查其潤滑管路有機油，新的渦輪增壓器已損壞。

更換第2個渦輪增壓器，然后再次試車，一開始也都正常，但不一會又出現發(fā)動機功率下降故障。檢查發(fā)現渦輪葉片固定螺母又脫出來，第2個渦輪增壓器也損壞了。第2個渦輪增壓器的渦輪沒有卡死，轉動正常，對其進行拆檢，發(fā)現潤滑油管路布置正常，管路沒有堵塞，并且拆開時有機油滴出。初步分析脫開的螺母沒有固定好是主要原因，螺母沒有自鎖。

拆檢第一個更換的渦輪增壓器，渦輪有阻力，類似軸承抱死的感覺。把原車的舊渦輪增壓器裝上，測量機油壓力，壓力正常。另外，檢查循環(huán)空氣減壓閥，正常。這個閥出問題，增壓空氣會從節(jié)氣門反彈沖擊渦輪。拆下原車渦輪增壓器進行拆檢，在拆解的過程中葉片已斷開，中間有嚴重高溫產生的積炭，故障點指向潤滑系統。

在測試機油壓力正常的前提下，檢查增壓器機油供應管路，發(fā)現在起動的時候沒有機油噴出，只有一點機油流出。檢查缸體一側管路時，發(fā)現管路中有一個單向閥，奇怪的是，此閥的方向是阻止機油通過。對比其他車輛，沒有此單向閥的信息。最終廠家技術部建議更換氣缸蓋。

故障排除：更換氣缸蓋后試車，故障徹底排除。

王家會站按精度劃分屬于三類精度站，根據該站各年汛期總水量Wf，計算頻率并繪制曲線，取汛期徑流量頻率p為10%、50%、90%所對應的徑流量相近的年份為豐、平、枯水典型年。依據汛期徑流量頻率p為10%、50%、90%所對應的徑流量相近的年份為豐、平、枯水典型年，分別為2008年、2006年、2002年。

故障4

關鍵詞：高壓噴油器固定架

故障現象：一輛2012年產寶馬X3運動型多功能車，搭載N20發(fā)動機，行駛里程5萬km。用戶反映該車起動后發(fā)動機怠速抖動，感覺發(fā)動機艙中的噪聲很大，排氣管排出的尾氣也很難聞。

檢查分析：接車后，維修人員首先驗證用戶反映的故障現象，怠速狀態(tài)下觀察發(fā)動機，感覺發(fā)動機有橫向晃動的現象，好像有氣缸不工作或者工作不正常，并且可以聽到發(fā)動機氣缸蓋上部有漏氣的噪聲。借助寶馬專用診斷儀ISID進行診斷檢測，讀取發(fā)動機控制系統故障內容如下：112201—氣缸2 噴射裝置，控制：斷路。

調用控制單元功能，讀取發(fā)動機運轉不平穩(wěn)值（圖3）。發(fā)動機的運轉不平穩(wěn)值顯示第2缸、第3缸沒有正常工作。

接下來根據診斷的內容，先對第2缸的高壓噴油器進行基礎的檢查。檢測DME和2缸噴油器之間的線束沒有問題，因此根據故障碼的細節(jié)描述，準備先更換第2缸的高壓噴油器。當拆下第1缸和第2缸高壓噴油器的固定架后（第1缸和第2缸共用1個固定架；第3缸和第4缸共用一個固定架），第2缸高壓噴油器輕輕的一拉便拉出來了。正常情況下，即使拆下高壓噴油器的固定架，由于高壓噴油器上特氟隆環(huán)的作用，噴油器也很難從缸蓋中拉出，需要借助專用工具費很大的力才可以拉出。第1缸的高壓噴油器就固定得很緊，不用專用工具根本拔不出來。

特氟隆的化學名是聚四氟乙烯，英文名為Polytetra fl uoroetylene，簡稱PTFE。具有耐腐蝕性、耐高低溫性、自潤滑性、表面不粘性、耐大氣老化性和不燃性等優(yōu)點。

拆下噴油器后檢查發(fā)現，第2缸高壓噴油器頂部沒有特氟隆環(huán)，并且噴油器的前部被煙熏得黑乎乎的，有明顯漏氣的痕跡（圖4）。噴油器上的特氟隆環(huán)到哪兒去了呢？仔細觀察發(fā)現，噴油器安裝特氟隆環(huán)的位置還殘留了一點點痕跡，分析密封圈可能被高溫融化掉或者破碎后被高壓氣體吹走了。

在之前讀取的發(fā)動機運轉不平穩(wěn)值中，顯示第3缸工作也不正常，既然第2缸會出現這樣的問題，會不會第3缸也是同樣的問題呢？于是，維修人員拆下第3缸和第4缸的高壓噴油器固定架進行檢查，發(fā)現第3缸高壓噴油器也很容易就被拉出來了，而第4缸噴油器固定得很緊，無法輕易拔出來。拉出第3缸噴油器后，發(fā)現其問題基本上和第2缸類似，安裝特氟隆環(huán)位置只剩下很少量密封環(huán)殘骸，整個噴油器的前端被罩上一層積炭（圖5）。

第1缸和第4缸噴油器需要使用拉拔專用工具才能拆卸下來，拆下后檢查發(fā)現，這2個氣缸的高壓噴油器特氟隆環(huán)完好無損。噴油器的前端只有頂部有很少量的積炭，其他位置則很干凈。那為什么只有第2缸和第3缸的高壓噴油器出現這樣的現象呢？維修人員分析認為，可能還是安裝引起的問題。

通過寶馬診斷系統ISTA調出噴油器的拆卸安裝步驟，除了常規(guī)的要求之外，還發(fā)現了一個安裝細節(jié)：高壓噴油器的固定架平面呈弧形，分正反面，ISTA要求噴油器固定架按圖6中黑色箭頭方向安裝。并且這個固定架上面還有零件號碼，安裝時零件號碼朝上（圖7）。對比剛才已經拆卸的固定架，發(fā)現固定架有零件號的一面是朝下安裝的，固定架安裝錯誤（圖8）。

當高壓噴油器固定架的安裝方向錯誤后，緊固壓緊時，固定架只有一端會被壓下去，完全壓緊高壓噴油器，使噴油器不會松動，而另一端可能會略微翹起，起不到完全壓緊高壓噴油器的作用。所以，2個固定架能夠完全壓緊高壓噴油器一端的2個氣缸的特氟隆環(huán)是正常的（1缸和4缸），而另一端所固定的2缸和3缸的高壓噴油器則出現了問題。

事實上，起初2缸和3缸高壓噴油器還可以靠特氟隆環(huán)起到一定的緊固作用，時間久了，高壓噴油器就會發(fā)生移動，特氟隆環(huán)就無法完全密封。在氣缸壓力的作用下，密封環(huán)就會慢慢損壞、破碎，造成氣缸漏氣，發(fā)動機的氣缸壓力不足，進而引起第2缸和第3缸工作不正常。

故障排除：更換4個氣缸噴油器的特氟隆環(huán)，然后正確安裝高壓噴油器的固定架，刪除故障存儲，起動車輛，發(fā)動機起動著車后運轉平穩(wěn)，漏氣的聲音消除，至此故障排除。

故障4

關鍵詞：噴油器

故障現象：一輛寶馬320Li轎車，搭載N20發(fā)動機，行駛里程5 000 km。用戶反映車輛行駛中發(fā)動機故障燈突然報警，中央信息顯示屏提示“發(fā)動機功率下降”，同時車輛加速無力，排氣管發(fā)出“突突”異響，怠速狀態(tài)下發(fā)動機劇烈抖動。

檢查分析：維修人員確定故障現象確實存在后，觀察發(fā)現三元催化器前端被燒得通紅（圖9）。借助ISID對車輛進行診斷檢測，讀取發(fā)動機控制系統故障內容如表1所示。調用DME控制單元功能讀取數據流，顯示發(fā)動機運轉不平穩(wěn)值如圖10所示。故障存儲中顯示第1缸、第2缸和第4缸失火，發(fā)動機的數據流顯示4個缸平穩(wěn)值都偏大，其中2個氣缸為正值，2個氣缸為負值，和理論的平均值0誤差很大。

了解到以上信息后，維修人員先進行基礎檢查，和其他正常的車輛對調一組點火線圈測試，故障依舊。拆下火花塞檢查，發(fā)現第1缸的火花塞電極上已經布滿了積炭（圖11），火花塞電極間已經短路，第1缸不可能再正常工作了，其他3個缸的火花塞燃燒正常。

接下來更換一組火花塞，然后起動車輛，發(fā)動機怠速狀態(tài)下仍然劇烈抖動，原地急踩加速踏板，排氣管中仍然發(fā)出“突突”異響，不一會兒三元催化器又被燒得通紅。此時進行診斷測試，沒有故障存儲。再次調用控制單元功能讀取發(fā)動機運轉不平穩(wěn)值如圖12所示。第1缸運轉平穩(wěn)值誤差變得更大，分析第1缸已經完全停止工作了，其他3個氣缸的運轉平穩(wěn)值則更加接近于正常理論值。

發(fā)動機控制單元DME具有識別每一個氣缸失火的功能，如果在發(fā)動機的運轉中識別到有氣缸出現缺火的現象，為了保護三元催化器則會關閉這個氣缸的噴油。這也是發(fā)動機控制單元存儲“40004—熄火，多個氣缸：有廢氣危害的”和“140001—熄火，多個氣缸：噴射裝置被關閉”故障信息的原因。

既然噴油器的噴油被關閉，為什么三元催化器還是被這么快燒紅呢?只有燃油在三元催化器前端直接燃燒才會造成這種結果。引起這個結果的原因很有可能是噴油器內部發(fā)卡或者關閉不嚴，導致這個氣缸混合氣過濃無法點火正常燃燒，燃油直接由排氣門排入了三元催化器。

最后再次拆下第1缸的火花塞，發(fā)現火花塞上又被熏黑了，火花塞的電極上還沾滿了燃油，說明故障點就在第1缸高壓噴油器上面。拆下第2缸的火花塞檢查發(fā)現，火花塞燃燒得很正常，2個氣缸火花塞表面狀態(tài)如圖13所示。

故障排除：更換第1缸的高壓噴油器，并通過服務功能輸入噴油器的匹配值，進行噴油器油量匹配，然后起動車輛，發(fā)動機運轉平穩(wěn)，不再抖動，三元催化器也沒有被燒紅，試車加速順暢有力，故障排除。

故障6

關鍵詞：量控閥

故障現象：一輛寶馬525Li轎車，搭載N20發(fā)動機，行駛里程2 970 km。用戶反映車輛行駛中發(fā)動機故障燈點亮、且加速無力，同時CID顯示屏提示“傳動系統故障，請謹慎駕駛”。

檢查分析：維修人員接車后首先進行試車，早晨剛起動車輛時，車輛正常，發(fā)動機故障燈沒有點亮，加速也正常。但是，在試車回來的路上，將加速踏板踩到底的時候，發(fā)動機故障燈報警，同時CID顯示屏提示動力下降。

維修人員使用故障診斷儀ISID檢測，有一個故障碼：11C404—量控閥控制，斷路。執(zhí)行檢測計劃，提示需要更換量控閥（就是高壓油泵），但更換高壓油泵后，試車故障依舊。

進入DME控制單元功能，查看高壓燃油壓力，怠速時的實際油壓比標準值低很多，由于是新更換的高壓燃油泵，油壓不可能這么低，那為什么實際油壓這么低？維修人員懷疑共軌壓力傳感器有問題，傳給DME錯誤的信號。于是，將其他同款車輛上的共軌油壓傳感器拆下來安裝到故障車上試驗，經試車，怠速實際油壓還是過低，故障依舊。

考慮高壓的燃油是由低壓油路先傳輸過來，再經過高壓泵才變成高壓的，是不是低壓油路供油不足？于是維修人員接上燃油壓力表，測量低壓油壓為550 kPa，說明低壓油路燃油壓力正常。想再用壓力表測量高壓油路的實際壓力，可是沒有BMW專用工具，也沒有燃油高壓表，診斷陷入僵局。

難道新的量控閥有問題？維修人員測量量控閥的電阻為0.8 Ω，測量舊的量控閥的電阻也是0.8 Ω，說明量控閥是正常的。拔下插接器，測量量控閥到DME線束的電阻為0.2 Ω，2根線束都是0.2 Ω，說明線束沒有斷路和短路。那為什么總是報“量控閥控制，斷路”故障？

再次使用ISID檢測，還是有故障碼11C404—量控閥控制，斷路。既然是個電控閥，肯定有電壓降，于是維修人員使用適配器IMIB2測量DME的插接器2B的55針腳和56針腳的輸出電壓，結果都是0.7 V，沒有電壓降，兩端電壓是0 V。測量其波形為一條直線（圖14），而正常應該是一個脈寬調制信號（PWM）。

車間還停著一輛X3車型，也同樣裝配N20發(fā)動機，維修人員迅速把適配器IMIB2都搬到那輛X3車上去測試，經對X3車上的量控閥的電壓進行測量，其55針腳是0.7 V，56針腳是0.4 V，兩針腳之間有0.3 V的電壓降。測量波形是一個PWM信號。

經過前面的檢測，量控閥和相關線束存在故障的可能性均已排除，那么對于這個故障碼而言，可能的故障點只剩下DME了，于是向技術部申請更換DME。

故障排除：更換DME，編程后進行試車，確認故障徹底排除。

回顧總結：量控閥是新的，并且線路電阻值為0.2 Ω，屬正常范圍之內，二者均可排除，但是還是報“量控閥，斷路”的故障碼，剩下的可能故障點就是DME了。關鍵是如何驗證是DME的問題。

要驗證DME的問題，一般情況下，都是檢測波形，這個量控閥正常情況下是一個PWM信號，而故障車的輸出波形是一條直線。據此，故障點已經趨向DME了。

根據技術手冊，55號針腳電壓應該是12 V，但是我們測量電壓只是0.7 V，因為這個是PWM信號，瞬時確實是12 V，但是用萬用表直流電壓擋測量時，無法捕捉這個瞬時值，所以只顯示一個均電壓0.7 V。