邁騰B8L發(fā)動機怠速抖動的故障分析

劉 丹，李宣宣

（湖南工業(yè)職業(yè)技術學院 汽車工程學院，湖南 長沙 410000）

汽車發(fā)動機怠速抖動是一種比較常見的故障，除了零部件的磨損、老化等機械故障會導致發(fā)動機抖動之外，現(xiàn)在的電控發(fā)動機更多的故障是由電氣系統(tǒng)引起的，這也是本文研究的重點。發(fā)動機怠速抖動往往伴有煩人的噪聲以及不好的駕駛體驗，給乘車人帶來不適[1]。由于發(fā)動機內部構造復雜，導致發(fā)動機故障的原因也是多種多樣的。實踐證明，及時診斷發(fā)動機故障對于保障汽車安全運行、延長汽車使用壽命具有重要意義[2]。汽車發(fā)動機怠速是指發(fā)動機在無負荷的情況下運轉，只需克服自身內部機件的摩擦阻力，不對外輸出功率，維持發(fā)動機穩(wěn)定運轉的一個低轉速[3]。發(fā)動機怠速抖動大致可以分為以下三類：其一，發(fā)動機起動后出現(xiàn)怠速抖動；其二，發(fā)動機起動后出現(xiàn)怠速抖動，同時伴有加速時轉速不提升或提升緩慢，急加速時還伴有喘振，排氣管發(fā)出“突突”聲；其三，發(fā)動機啟動后，踩加速踏板至一定轉速后再也無法加速，有時伴有發(fā)動機抖動現(xiàn)象[4]。

1 發(fā)動機運行控制原理

邁騰B8L 搭載EA888 第三代2.0T 發(fā)動機，該發(fā)動機集合缸內直噴、渦輪增壓、可變氣門正時等一系列先進技術于一身，最大的特點是采用雙噴射控制系統(tǒng)，主要由進氣歧管燃油噴射系統(tǒng)和高壓噴射系統(tǒng)組成，如圖1 所示。在不同的工況下，由不同的系統(tǒng)向發(fā)動機噴入燃油，一方面滿足不同工況的動力需求，另一方面可以保證發(fā)動機具有更高的工作效率：1）起動時只有高壓噴射系統(tǒng)進行直噴，低壓噴射不起作用；2）發(fā)動機起動后，如果冷卻液溫度低于45 ℃，則高壓噴射，如果冷卻液溫度高于45 ℃，并且處于中小負荷范圍中時，則發(fā)動機控制系統(tǒng)會自動切換到低壓噴油器進氣歧管噴射；3）發(fā)動機處于全負荷時，采用高壓噴射模式；4）如果任一噴油系統(tǒng)出現(xiàn)故障，發(fā)動機使用另一系統(tǒng)替代工作保證車輛仍可繼續(xù)行駛，但組合儀表上的發(fā)動機故障指示燈亮起[4]。

圖1 邁騰B8L 發(fā)動機雙噴射系統(tǒng)結構圖

2 發(fā)動機怠速抖動故障一

2.1 故障現(xiàn)象

發(fā)動機正常起動，儀表上發(fā)動機電子穩(wěn)定系統(tǒng)（Electronic Power Control, EPC）燈和發(fā)動機故障指示燈常亮，發(fā)動機怠速抖動，而且踩加速踏板后發(fā)動機抖動更加明顯。

2.2 故障分析

理論上，引起發(fā)動機抖動的原因一般有以下三種：首先，發(fā)動機的動平衡較差，造成發(fā)動機抖動，這種抖動隨發(fā)動機轉速提高而加?。黄浯?，發(fā)動機各缸功率不平衡，造成發(fā)動機抖動，而且抖動頻率與發(fā)動機轉速同步；最后，發(fā)動機動力不足，造成發(fā)動機抖動，這種抖動的最大特點是一旦加速抖動就消失。本案例中故障的特點就是抖動與發(fā)動機轉速同步，轉速越高，則抖動越明顯，所以極有可能是發(fā)動機缺缸造成的。可能的原因：1）某氣缸噴油器或其電路故障；2）某缸點火線圈、火花塞或其電路故障；3）進排氣故障。

2.3 故障診斷

打開點火開關，連接汽車故障診斷儀金奔騰SDT929P，讀取發(fā)動機系統(tǒng)故障代碼為P230800（二次回路點火線圈3 功能失效），通過以上故障代碼可以看出，應該是3 缸失火造成發(fā)動機缺缸。前文提到邁騰B8L 采用雙噴射系統(tǒng)，在發(fā)動機運行中，當某個噴油器出現(xiàn)故障時，另外一個噴油器會替補，考慮到兩個噴油器同時損壞的概率比較小，所以，首先檢查點火系統(tǒng)。點火線圈的控制原理如圖2 所示。

圖2 點火線圈控制原理圖

從圖2 可以看出，每個點火線圈都有兩根接地線，分別為1 號腳和3 號腳，這些接地線最終匯總到一起連接到發(fā)動機缸體的接地點上，4 號腳是供電端，2 號腳是連接發(fā)動機控制單元J623 的通信端。無論是點火線圈的電源還是通信出現(xiàn)故障都會導致氣缸缺火。這里先檢查電源再檢查通信。

首先檢查N291 供電搭鐵。打開點火開關，用汽車專用萬用表測量點火線圈N291 的T4s/4 端子對地電壓，測試值為+B，無異常。其次檢查N291的T4s/1 和T4s/3 端子對地電壓，測試值均為0 V，無異常。測試結果表明，N291 點火線圈的供電搭鐵均正常。然后檢查N291 的通信信號。在發(fā)動機運行過程中，用漢泰DS08102E 示波器檢測點火線圈T4s/2 端子的對地波形，正常情況下應該檢測到短時的5 V 脈沖，但實測波形如圖3 所示，表明信號線斷路或對地短路。接著檢查J623 端的信號輸出。在發(fā)動機運行過程中，用示波器檢查T105/57 端子的對地波形，正常情況下應檢測到短時的5 V 脈沖。圖4 實測波形為正常波形。最后，測量線路導通性。關閉點火開關，斷開蓄電池負極，拔下發(fā)動機控制單元J623 的T105 插接器、點火線圈N291 的T4s 插接器，用萬用表測量J623的T105/57 到點火線圈N291 的T4s/2 端子之間的電阻，正常情況下應小于0.5 Ω，實測結果為無窮大，說明線路斷路。

圖3 點火線圈N291 的T4s/2 端子對地波形

圖4 J623 的T105/57 端子對地波形

2.4 故障機理

由于發(fā)動機控制單元J623 與點火線圈3 之間線路斷路，造成點火線圈3 無法接收J623 發(fā)出的控制信號，從而不能正常工作，所以發(fā)動機3 缸為缺缸狀態(tài)。發(fā)動機各缸之間功率失去平衡，進而造成發(fā)動機怠速抖動。

發(fā)動機控制單元監(jiān)控所有傳感器、執(zhí)行器的工作狀態(tài)，如果傳感器、執(zhí)行器的電源、搭鐵或信號出現(xiàn)斷路、短路故障，一般情況下，發(fā)動機控制單元會根據(jù)檢測到的信號狀態(tài)產生一個相對應的故障代碼，分析故障代碼基本可以確定故障的大致位置。

3 發(fā)動機怠速抖動故障二

3.1 故障現(xiàn)象

檢修線路，排除斷路故障之后，起動發(fā)動機，儀表上EPC 燈和發(fā)動機故障指示燈常亮，發(fā)動機怠速抖動，急加速時有突突的聲音。

3.2 故障分析

儀表上EPC 燈持續(xù)點亮，說明發(fā)動機EPC 系統(tǒng)工作異常，則加速踏板、節(jié)氣門、控制電腦等可能存在故障。由于發(fā)動機怠速抖動，且能聽到突突聲音，初步懷疑故障與進氣系統(tǒng)相關。節(jié)氣門體是控制空氣進入發(fā)動機的一道閥門，空氣進入進氣管后和汽油混合，形成可燃混合氣，參與燃燒做功。

3.3 故障診斷

再次連接故障診斷儀讀取到故障代碼P012100（節(jié)氣門電位計不可信信號）和P022200（節(jié)氣門驅動器的角度傳感器2 信號太?。?。節(jié)氣門控制模塊的線路原理圖如圖5 所示，從圖中可以看出，節(jié)氣門體主要由兩個位置傳感器和一個驅動電機組成，且兩個節(jié)氣門位置傳感器共用一個參考電壓和搭鐵線路。兩個傳感器的輸出信號反向互補線性變化，隨著節(jié)氣門的開度增大，G188 信號電壓逐漸降低，而G187 的信號電壓逐漸上升。同時，節(jié)氣門控制信號采用脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation, PWM）進行控制，只有在兩個傳感器同時給J623 提供準確信號時，節(jié)氣門翻板才會工作。

圖5 節(jié)氣門控制模塊線路原理圖

讀取節(jié)氣門位置傳感器數(shù)據(jù)流，驗證故障代碼的真實性。打開點火開關，緩慢踩下加速踏板再松開加速踏板，多次反復操作，用汽車故障后診斷儀測量發(fā)現(xiàn)節(jié)氣門角度（電位計2）數(shù)值可以達到99.6%，超出參考范圍14.1%～87.1%，即G187傳感器信號異常。接下來對G187 線路進行檢查。電源線和搭鐵線是兩個傳感器共用線，正常，而信號線T6e/1 端對地虛接10 Ω。

3.4 故障機理

節(jié)氣門位置傳感器G187 的信號端對地虛接，導致節(jié)氣門角度信號超出標準范圍，節(jié)氣門的正常轉動受到影響。節(jié)氣門體是控制空氣進入發(fā)動機的一道閥門，空氣進入進氣管后和汽油混合，形成可燃混合氣，參與燃燒做功。一旦發(fā)動機進氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會影響混合氣的質量，出現(xiàn)動力不足，怠速抖動及油耗增加等故障?？梢越Y合故障現(xiàn)象和故障診斷儀判斷大致故障位置。

4 發(fā)動機怠速抖動故障三

4.1 故障現(xiàn)象

檢修線路，排除虛接故障之后，起動發(fā)動機，發(fā)動機正常運轉，但儀表上發(fā)動機故障指示燈仍然常亮。

4.2 故障分析

儀表上發(fā)動機故障指示燈持續(xù)點亮，說明發(fā)動機電控系統(tǒng)工作異常，可能與混合氣燃燒、尾氣排放、發(fā)動機故障等有關。

4.3 故障診斷

再次使用故障診斷儀讀取到故障代碼P16BF00（加熱輔助泵對地短路-被動/偶發(fā)）、P044500（蒸發(fā)排放系統(tǒng)凈化控制閥電路短路-主動/靜態(tài)）、P152700（氣缸列1，凸輪軸調節(jié)對地短路-被動/偶發(fā)）。讀取數(shù)據(jù)流，直接噴入點火數(shù)一直在動態(tài)變化，但進氣管噴射點火數(shù)始終未變，初步懷疑可能是低壓噴油器一直沒有工作。進氣歧管燃油噴射系統(tǒng)的線路原理圖如圖6 所示，所有低壓噴油器都不工作的大概率原因是保險絲SB9 故障。同時保險絲SB9 又給增壓空氣冷卻泵、活性碳罐電磁閥和凸輪軸調節(jié)閥供電，所以會出現(xiàn)以上故障代碼。用萬用表測量保險絲SB9 兩端電壓，分別為+B 和0 V，進一步拔下SB9，測量其兩端電阻為無窮大，故SB9 斷路。

圖6 進氣歧管燃油噴射系統(tǒng)線路原理圖

4.4 故障機理

SB9 是四個氣缸低壓燃油噴射系統(tǒng)的公共供電保險絲，在SB9 斷路狀態(tài)下，所有氣缸的低壓噴射不起作用，發(fā)動機會使用高壓噴射模式，正常運轉，確保車輛仍可繼續(xù)行駛，但組合儀表中紅色故障指示燈點亮。在發(fā)現(xiàn)儀表顯示異常后，一般需要根據(jù)指示燈提示查找相關故障原因。

5 故障小結

通過對邁騰B8L 發(fā)動機EA888 三例常見故障分析，介紹了汽車電路故障診斷過程，重點分析故障診斷思路，對職業(yè)院校師生和維修人員具有一定的參考價值。同時，故障診斷思路及故障機理的分析對其他發(fā)動機或發(fā)動機的其他方面故障維修具有一定的借鑒意義。