2017款保時(shí)捷718 Boxster發(fā)動(dòng)機(jī)過熱

◆文/中鑫之寶 王亞飛

故障現(xiàn)象

一輛2017款保時(shí)捷718 Boxster雙門轎跑，搭載DDP型水平對置渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和雙離合自動(dòng)變速器，行駛里程為2 136km，車主反映發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲大，且儀表提示發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。

故障診斷與排除

根據(jù)客戶描述，接車后在移動(dòng)車輛過程中，發(fā)現(xiàn)儀表臺(tái)上出現(xiàn)了水溫報(bào)警燈點(diǎn)亮，隨后發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)，看來車主反映的發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲大的問題，實(shí)際上就是發(fā)動(dòng)機(jī)水箱散熱風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)出的噪聲，隨后儀表提示“發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，將車輛熄火使其冷卻”的文字提示(圖1)。

圖1 故障車儀表提示發(fā)動(dòng)機(jī)過熱

導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高的可能原因有：

1.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)存在泄漏，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液不足；

2.節(jié)溫器故障，不能及時(shí)打開大循環(huán)；

4.水泵不工作，冷卻液無法正常循環(huán)，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量不能及時(shí)散發(fā)出去；

5.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液切斷閥故障，卡在關(guān)閉位置，導(dǎo)致冷卻液不能正常循環(huán)；

6.水箱散熱器表面存在臟污，發(fā)動(dòng)機(jī)熱量不能及時(shí)散發(fā)出去；

7.冷卻液系統(tǒng)存在堵塞，冷卻液不能正常循環(huán)流動(dòng)，散熱效能下降；

8.電控系統(tǒng)故障，冷卻系統(tǒng)無法正常工作。

連接保時(shí)捷專用診斷儀，檢測相關(guān)控制單元，未發(fā)現(xiàn)有任何故障碼記錄。筆者懷疑車輛存在漏水現(xiàn)象造成的高溫，于是打開后備箱蓋，擰開冷卻液水壺蓋發(fā)現(xiàn)防凍液液面確實(shí)偏低。升起車輛，拆下發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)板后，發(fā)現(xiàn)護(hù)板上有少量防凍液。由于此款車型搭載了2.0T水平對置發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)緊密不便于觀察，需要與車主溝通才能決定是否拆檢，考慮到該故障車還在保質(zhì)期內(nèi)，后期還將涉及向廠家索賠的問題，經(jīng)過溝通，車主同意拆檢，并在我廠進(jìn)行維修。拆檢后發(fā)現(xiàn)水泵和節(jié)溫器處有漏防凍液的痕跡(圖2)。

圖2 故障車發(fā)動(dòng)機(jī)水泵和節(jié)溫器處有滲漏

更換全新的水泵和節(jié)溫器后試車，車輛一切正常。存放了一晚上，第二天再次試車，行駛了10km左右，再次出現(xiàn)與之前一樣的故障現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫報(bào)警，儀表提示發(fā)動(dòng)機(jī)過熱?？磥碓撥嚬收喜⑽幢徽嬲懦?。熄火后等待發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻后將該車開回車間繼續(xù)檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)上、下水管溫度不一致，下水管接近于環(huán)境溫度，難道新的節(jié)溫器有問題？于是筆者帶著專用診斷儀外出繼續(xù)試車，期間捕捉到表1所示數(shù)據(jù)流。

表1 試車期間捕捉到的故障車數(shù)據(jù)流

從表1所示數(shù)據(jù)流可以看出節(jié)溫器能在0～100%之間動(dòng)作，也就是說節(jié)溫器能正常關(guān)閉和打開，但散熱器出口溫度卻很低，接近于環(huán)境溫度。靠邊停車，踩油門讓發(fā)動(dòng)機(jī)保持在3 000r/min以上運(yùn)行，并查看冷卻系統(tǒng)能否大循環(huán)。發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行一段時(shí)間后，散熱器出口溫度開始升高，并在20～102℃之間變化。此時(shí)，筆者又檢查了冷卻系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)上、下水管溫度趨于一致。

老常與老趙互相回憶了一下，來到停車場的東北角，那兒已經(jīng)并排停了許多輛車，但他倆似乎一眼就發(fā)現(xiàn)了什么奇怪的事，老趙說：“好像、好像就是這輛車?！?/p>

兩次試車，車輛冷卻系統(tǒng)的表現(xiàn)完全不同，這讓筆者很是納悶，一連串問題浮現(xiàn)在筆者的腦海中：第一次試車過程中為什么發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)過熱呢？第二次是在熱車狀態(tài)下試車，為什么發(fā)動(dòng)機(jī)溫度反而恢復(fù)正常？發(fā)動(dòng)機(jī)過熱難道與發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)預(yù)熱有關(guān)？

為了解開謎團(tuán)，筆者繼續(xù)進(jìn)行了較長時(shí)間的試車，該車發(fā)動(dòng)機(jī)再也沒出現(xiàn)過發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的問題?；究梢源_定故障車發(fā)動(dòng)機(jī)過熱的問題不會(huì)發(fā)生在熱車狀態(tài)下，只發(fā)生在涼車預(yù)熱階段。為了真正找到故障原因，筆者對該車型發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)構(gòu)造和原理重新進(jìn)行了學(xué)習(xí)。與上一代車型一樣，2017款保時(shí)捷718 Boxster也配備了熱量管理系統(tǒng)，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低CO2排放量，尤其是在冷啟動(dòng)預(yù)熱階段。熱量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，借助熱量管理系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和暖風(fēng)系統(tǒng)通過按需開啟各個(gè)局部冷卻回路，以快速達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作溫度，縮短預(yù)熱時(shí)間。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)熱量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

從發(fā)動(dòng)機(jī)熱量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中可以看出，水泵電磁閥和冷卻液切斷電磁閥只在冷啟動(dòng)預(yù)熱階段才會(huì)工作，使得發(fā)動(dòng)機(jī)溫度快速上升到正常工作溫度。在這個(gè)階段，電磁閥動(dòng)作接通真空，關(guān)閉水泵，關(guān)閉冷卻液循環(huán)，切斷缸體和汽缸蓋內(nèi)的冷卻液快速流動(dòng)，從而達(dá)到快速暖機(jī)的狀態(tài)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升至正常工作溫度，系統(tǒng)就會(huì)切斷真空，打開水泵，冷卻水進(jìn)入循環(huán)狀態(tài)。如果一直處于真空狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度就會(huì)持續(xù)升高，從而出現(xiàn)高溫報(bào)警。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速(3 000r/min以上)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液切斷閥此時(shí)會(huì)強(qiáng)制打開，形成小循環(huán)以防止冷卻系統(tǒng)壓力過高。當(dāng)冷卻系統(tǒng)壓力超過1bar(1bar=105Pa)時(shí)，舒適閥開啟，冷卻液將溢流至冷卻液膨脹箱內(nèi)，而膨脹箱內(nèi)溫度較低的冷卻液又回流到冷卻系統(tǒng)中，從而降低冷卻系統(tǒng)溫度和壓力。當(dāng)冷卻系統(tǒng)溫度達(dá)到102℃時(shí)，節(jié)溫器也會(huì)逐漸打開，開啟冷卻液大循環(huán)模式，確保發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于正常工作范圍之內(nèi)。

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)熱量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和故障車的故障特點(diǎn)(發(fā)動(dòng)機(jī)高溫出現(xiàn)在冷啟動(dòng)預(yù)熱階段)，分析其可能的故障原因有：

1.冷卻系統(tǒng)管路中存有空氣；

2.冷卻系統(tǒng)管路堵塞；

3.冷卻水泵故障；

4.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液切斷閥故障；

5.控制系統(tǒng)故障。

對于管路堵塞或存有空氣，在之前的維修操作過程中已基本排除；冷卻水泵是之前剛換的，新水泵在安裝之前已經(jīng)做過仔細(xì)檢查，水泵開啟和關(guān)閉功能正常，且沒有卡滯現(xiàn)象。需要特別說明的是：保時(shí)捷718 Boxster裝配了兩級可調(diào)式水泵，根據(jù)冷卻要求，按兩級需求對可切換冷卻液水泵進(jìn)行切換，有助于進(jìn)一步降低燃油消耗量和CO2排放量。在完全關(guān)閉狀態(tài)下，冷卻液停止流動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作溫度時(shí)，可切換冷卻泵打開，冷卻液循環(huán)流動(dòng)。圖4為冷卻液水泵的兩種狀態(tài)。

圖4 冷卻液水泵的兩種狀態(tài)

用真空槍測試?yán)鋮s液切斷閥，閥門動(dòng)作順暢，也可以排除。由此看來該車問題出在控制系統(tǒng)上的可能性比較大。對于控制系統(tǒng)，需要重點(diǎn)檢查三個(gè)方面：

1.真空供應(yīng)；

2.控制真空供應(yīng)的電磁閥

3.電磁閥的供電與打鐵。

拆下水泵電磁閥(圖5)，通過檢查發(fā)現(xiàn)水泵電磁閥的真空供應(yīng)處和水泵真空輸入處是長通的，用真空槍給水泵電磁閥抽真空(圖6)，電磁閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。正常情況下，如果DME不給電磁閥供電，即使有真空供應(yīng)，該電磁閥也不會(huì)動(dòng)作，由此可見水泵電磁閥存在故障。用同樣的方法檢測冷卻液切斷閥的電磁閥，一切正常。

更換冷卻液水泵電磁閥后試車，該車故障未再現(xiàn)，可以確定故障被徹底排除。

雖然故障被查清并徹底排除，但筆者還有一個(gè)疑問：一般情況下，如果電磁閥損壞，系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)相應(yīng)的故障碼，但用專用診斷儀檢測時(shí)，未讀取到任何故障碼。為此，筆者特地檢測了更換下來的電磁閥電阻值，為25Ω左右，屬于正常范圍，所以未生成相應(yīng)的故障碼。因?yàn)橄到y(tǒng)是通過檢測電磁閥的電阻值來判斷其好壞，而無法監(jiān)測電磁閥閥體的位置，因此只要電磁閥電阻值在正常范圍之內(nèi)，系統(tǒng)就判定其功能正常。至此，該車的故障診斷與排除工作才算圓滿完成。

需要特別說明的是：在拆卸水泵真空管路時(shí)，筆者發(fā)現(xiàn)了防凍液泄漏的痕跡。究其原因，主要是因?yàn)槔鋮s液水泵漏水，在真空的作用下，水泵電磁閥吸入了少量的防凍液，從而出現(xiàn)電磁閥卡滯，最終導(dǎo)致該電磁閥損壞。如果冷卻液水泵更換不及時(shí)，很有可難會(huì)導(dǎo)致整個(gè)真空控制系統(tǒng)的損壞。

維修小結(jié)

通過該故障案例，筆者有以下幾點(diǎn)體會(huì)：

在查找故障時(shí)需細(xì)心觀察、大膽求證，不放過任何一個(gè)疑點(diǎn)；

應(yīng)熟練掌握相關(guān)系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和工作原理，并在此基礎(chǔ)上分析可能的故障原因，然后一一排查，確保整個(gè)檢查結(jié)果準(zhǔn)確、縝密。

認(rèn)真分析因果關(guān)系，故障診斷才會(huì)水落石出，才能提高一次性的修復(fù)率。

圖5 水泵和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液切斷閥上的電磁閥

圖6 用真空槍測試電磁閥

專家點(diǎn)評

針對本案例的維修小結(jié)，我很贊成作者所提到的第2點(diǎn)，對應(yīng)一個(gè)故障現(xiàn)象，需要全面分析可能產(chǎn)生的原因，然后一一排查，不漏掉任何與故障相關(guān)細(xì)節(jié)信息，這才是合格汽車醫(yī)生基本能力。在本案例中，我們看到作者具有這種能力。從反復(fù)試車，故障現(xiàn)象確認(rèn)，原因分析，零件功能檢查做得還是比較到位的。尤其欣賞他對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成和工作原理的介紹，因?yàn)橹挥辛私饬讼到y(tǒng)的原理和功用，才是診斷故障的基礎(chǔ)?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)不是孤立的系統(tǒng)，它已經(jīng)升級到了集發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、潤滑、進(jìn)排氣、變速器、空調(diào)系統(tǒng)為一體的車輛熱管理系統(tǒng)。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后暖機(jī)階段，熱管理系統(tǒng)的作用更加重要。它一方面要使發(fā)動(dòng)機(jī)快速暖機(jī)，降低機(jī)油粘度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦力，節(jié)約燃油消耗；另一方面由缸內(nèi)直接噴油，稀薄燃燒，促使催化器快速加熱達(dá)到工作溫度，減少排放。所以發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的故障診斷比一個(gè)冷卻系統(tǒng)故障診斷要考慮的問題要全面得多。在本案例維修中，雖然作者也走了一些彎路，吸取到了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，例如節(jié)溫器、水泵是否必須更換，電磁閥的控制電路檢查，這些都必須做到位，為的是故障能一次性修復(fù)。