2015年馬自達(dá)全新阿特茲發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)

◆文/北京 杜首寨

故障現(xiàn)象

一輛2015年產(chǎn)馬自達(dá)6 阿特茲，配備4缸直列、缸內(nèi)直噴創(chuàng)馳藍(lán)天發(fā)動機(jī)，排量2.0L，6速手自一體創(chuàng)馳藍(lán)天變速器，行駛里程21 000km。車主反映車輛行駛中有時會突然出現(xiàn)闖車現(xiàn)象，時間大約持續(xù)1～2s，有時等紅燈收加速后怠速不穩(wěn)，轉(zhuǎn)速表指針上下跳動，嚴(yán)重時自行熄火，但熄火后再次啟動也能著車，故障出現(xiàn)沒有規(guī)律。

故障診斷與排除

接車后，先進(jìn)行基本的常規(guī)檢查。啟動發(fā)動機(jī)，著車順利、發(fā)動機(jī)怠速平穩(wěn)、原地加速良好。目測發(fā)動機(jī)外觀無線束、插頭破損和改動。檢測無故障碼。

查閱維修手冊，分析引起此故障的可能原因有：燃油壓力低(有泄壓或吸入空氣)；低壓燃油泵故障；高壓油泵故障；排氣凸輪軸位置傳感器故障或插頭接觸不良；曲軸位置傳感器故障或線束插頭接觸不良；點(diǎn)火線圈及火花塞故障；相關(guān)線束接觸不良故障；PCM故障或連接插頭接觸不良等。

用專用診斷儀讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。監(jiān)測發(fā)動機(jī)的重要數(shù)據(jù)有：轉(zhuǎn)速600r/min、水溫95℃、進(jìn)氣流量計2.2g/s、進(jìn)氣壓力32kPa、噴油時間1.1ms、燃油壓力實(shí)際數(shù)值和電腦控制的目標(biāo)值均為3MPa、前氧信號-26～48Ua、長期修正值5%、短期修正值-0.78%～1.56%。經(jīng)過對比分析，該車發(fā)動機(jī)當(dāng)前數(shù)據(jù)正常，屬于偶發(fā)故障。既然沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障點(diǎn)，只好對所有可能的原因進(jìn)行逐一排查。

檢查排氣凸輪軸位置傳感器，表面無鐵屑等雜質(zhì)、外觀無損傷，插頭接觸良好，線束無破損，安裝位置正確，測量工作電源12V(正常)，搭鐵正常，輸出電壓隨轉(zhuǎn)速有0.8～4.8V的變化。需要注意的是：排氣凸輪軸信號是點(diǎn)火和噴油的重要參考信號，進(jìn)氣凸輪軸信號不參與點(diǎn)火和噴油信號控制，所以非正常熄火故障與排氣凸輪軸信號有關(guān)系。

檢查曲軸位置傳感器，表面無鐵屑、外觀良好，插頭接觸良好，線束外觀無破損，輕晃線束發(fā)動機(jī)無變化。安裝位置正確，測量工作電源5V(正常)，搭鐵正常，輸出電壓隨轉(zhuǎn)速在0.8～4.8V的范圍內(nèi)變化。

檢查火花塞和點(diǎn)火線圈，查看發(fā)動機(jī)失火記錄為零，可以判斷沒有點(diǎn)火系統(tǒng)方面的問題，同時也證明曲軸位置傳感器和排氣凸輪軸傳感器沒有丟失信號的故障存在。

檢查低壓油壓。連接燃油壓力表，啟動發(fā)動機(jī)檢查低壓油泵油壓430kPa，(正常值410～430kPa)，長時間監(jiān)測低壓油壓數(shù)值沒有變化，關(guān)閉發(fā)動機(jī)5min后觀察低壓保持壓力在3.0kPa(標(biāo)準(zhǔn)值≥2.0kPa)，說明低壓供油系統(tǒng)沒有故障。

檢查高壓油泵，無轉(zhuǎn)動異響。因?yàn)楦邏河捅锰峁┑挠蛪焊哌_(dá)15MPa，所以高壓系統(tǒng)是否有故障通過診斷儀讀取的相關(guān)數(shù)據(jù)來分析判斷。進(jìn)入資料記錄器，選擇燃油壓力實(shí)際值(FUEL PRES)和燃油壓力目標(biāo)值(FUEL P DSD)兩個數(shù)據(jù)，長時間觀察這兩個數(shù)據(jù)在發(fā)動機(jī)各種工況下響應(yīng)基本一致，考慮到高壓油泵是機(jī)械元件，有進(jìn)氣凸輪軸驅(qū)動，不會出現(xiàn)間歇性故障的，所以排除高壓油泵因素。

檢查發(fā)動機(jī)艙內(nèi)搭鐵點(diǎn)接觸良好，電瓶、主保險絲盒內(nèi)無虛接。

經(jīng)過以上檢查未發(fā)現(xiàn)問題，需要進(jìn)行路試，以期再現(xiàn)故障。隨車連接故障診斷儀監(jiān)測發(fā)動機(jī)的部分?jǐn)?shù)據(jù)，在路試15km后，故障現(xiàn)象出現(xiàn)了，與用戶描述基本一致：闖車、轉(zhuǎn)速忽高忽低，故障現(xiàn)象持續(xù)2～3s，但故障燈沒有亮，使用診斷儀捕獲功能記錄了故障出現(xiàn)時的數(shù)據(jù)(圖1～4)。

圖1 故障車加速瞬間的故障數(shù)據(jù)

圖2 正常狀態(tài)下加速時的正常數(shù)據(jù)

圖3 故障車怠速狀態(tài)時的故障數(shù)據(jù)

圖4 正常狀態(tài)下怠速時的正常數(shù)據(jù)

根據(jù)上述圖1～4中的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)故障車在加速瞬間和怠速工況下，發(fā)動機(jī)電腦控制的燃油壓力目標(biāo)值和實(shí)際的油壓值差別過大，另外實(shí)際油壓的波動幅度和頻率也存在異常，而正常情況是這兩個數(shù)值的變化基本一致。正常狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)怠速時的數(shù)值曲線比較平直，沒有明顯的波動。同時因?yàn)槿加蛪毫π盘柕耐蛔?，造成噴油脈寬、氧傳感器等信號也異常。而引起燃油壓力傳感器信號異常突變的原因有：燃油壓力傳感器本體故障、發(fā)動機(jī)電腦(PCM)故障。

為此，筆者對油壓傳感器插頭及連線進(jìn)行了檢查。油壓傳感器插頭插接可靠，使用專用插針測試插頭針腳座孔接觸彈力正常，所以排除插頭接觸不良的可能。

對燃油壓力傳感器線束側(cè)插接器(圖5)進(jìn)行檢測，A針為搭鐵線(圖6)，測量對地電阻為0Ω(斷開電源測量)，如對地電阻高或不通，需要檢查PCM插頭或PCM；B針為信號輸出，拔掉插頭測量其電壓為5.0V，插上是實(shí)際油壓的信號值；C針為工作電源，測量其電壓為5V(拔掉或插上插頭都是)，標(biāo)準(zhǔn)值5V，如果低于5V則檢查PCM插頭，否則就是PCM損壞，如果高于5V小于12V則可判定是PCM損壞，如果等于或接近12V，說明C-1BJ線束對電源短路或PCM損壞。

圖5 燃油壓力傳感器線束側(cè)插接器

圖6 燃油壓力傳感器各端子定義

檢查油壓傳感器信號輸出情況。連接燃油壓力表，利用MDS數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，通過測量燃油壓力值與輸出信號值變化關(guān)系來判斷傳感器是否正常？需要注意的是：測量時需要先對燃油系統(tǒng)泄壓，包括高壓部分，泄壓后管路內(nèi)壓力幾乎為0，相當(dāng)于“從零開始”，之后點(diǎn)火開關(guān)反復(fù)打開2～3次，建立起低壓油壓。因?yàn)楦邏罕貌贿\(yùn)轉(zhuǎn)，所以高壓端的壓力也等于低壓端壓力，從燃油表可以正確讀取汽油壓力數(shù)值、從MDS讀取傳感器所反饋的電壓值和實(shí)際油壓值。

如果三個數(shù)值一一對應(yīng)且符合標(biāo)準(zhǔn)值，說明油壓傳感器沒有問題，否則說明油壓傳感器存在故障，經(jīng)過驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在油壓表顯示40kPa時，故障車上的油壓傳感器電壓信號和實(shí)際油壓信號有時顯示正確，偶爾會有信號突變現(xiàn)象。表1為正常情況下，油壓傳感器信號和電壓值變化對應(yīng)表。

表1 正常油壓傳感器信號和電壓值變化對應(yīng)表

另外，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，輕輕敲擊油壓傳感器本體，MDS顯示的油壓實(shí)際值也會有上述突變的曲線出現(xiàn)(已經(jīng)排除插頭接觸不良)，說明該車故障點(diǎn)在油壓傳感器上。

更換油壓傳感器后試車，該車故障被徹底排除。

維修小結(jié)

針對不同發(fā)動機(jī)工況，發(fā)動機(jī)電腦(PCM)計算出發(fā)動機(jī)所需要的燃油高壓壓力目標(biāo)值與燃油壓力傳感器反饋給PCM實(shí)際的高壓油壓數(shù)值，當(dāng)兩者變化一致時，發(fā)動機(jī)處于正常工作狀態(tài)。如果實(shí)際油壓值高于或低于目標(biāo)值時，會影響混合器的濃度，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)正常燃燒，出現(xiàn)闖車、加速無力等現(xiàn)象。混合氣濃度偏差過大，還會造成發(fā)動機(jī)熄火。此車燃油壓力傳感器反饋信號“虛高”，造成PCM減少油壓和噴油量，最終導(dǎo)致混合氣過稀而熄火。

另外，由于該車的故障現(xiàn)象所持續(xù)的時間很短，沒有滿足故障碼觸發(fā)條件，所以沒有存儲故障碼，且發(fā)動機(jī)故障燈沒有點(diǎn)亮。

專家點(diǎn)評

焦建剛

這例故障，原因不復(fù)雜，但檢查起來確實(shí)有一定難度，因?yàn)槠洮F(xiàn)象不是每次都出現(xiàn)，而且也沒有針對性的故障碼出現(xiàn)。所以，針對這類故障，我們應(yīng)當(dāng)采用癥狀分析與數(shù)據(jù)流分析結(jié)合的方法來進(jìn)行故障檢查。尤其是對于偶發(fā)性的故障，要進(jìn)行癥狀模擬，模擬故障發(fā)生的環(huán)境，采集故障發(fā)生時的數(shù)據(jù)。對其中可疑數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣才能準(zhǔn)確的找到并發(fā)現(xiàn)故障的原因。

對于作者的排除思路，應(yīng)該說也沒有什么問題，各種檢測方法、手段都采用了，分析原因也比較到位，值得肯定。