利用數據流判斷發動機機械故障

王玉成， 王明先

（山東唐駿歐鈴汽車制造有限公司， 山東 淄博 255130）

1 故障現象

剛下線的一輛1010型微型載貨汽車， 發動機型號是： LJ465-2AE。 調試員剛起動發動機， 就聽到“啪” 的一聲， 發動機熄火了， 再起動發動機時，已無法起動。 車輛調試員檢查發動機的高壓火、 供油信號 （電子燃油泵、 噴油器控制信號） 均未見異常， 用診斷工具調取故障碼， 顯示結果是無故障碼。 經多次起動試驗， 蓄電池電量降低， 起動發動機時發動機轉速也降低。 更換蓄電池后， 再次起動發動機， 發動機偶爾有輕微的回火聲， 卻仍無法起動。

2 故障診斷

我們接手此車問明情況后， 進行了以下試驗。

1） 用手捏住發動機燃油進油膠管， 將鑰匙由OFF檔轉至ON檔， 用手感知供油壓力， 用耳朵查聽燃油系的回油聲 （燃油通過燃油穩壓器發出的聲音）， 粗略辨別燃油供給是否正常， 結果未見異常（注： 此方法可以對發動機供油壓力做一個初步判定， 前提是要有一定的經驗積累）。

2） 檢查高壓火、 噴油信號， 未見異常。

3） 檢查排氣壓力。 將手放在排氣尾管出口處，用起動機帶動發動機運轉感知排氣壓力 （俗稱排氣勁頭）， 感覺排氣壓力較常規小， 進一步檢查排氣系統未見堵塞。

4） 拆開節氣門至空濾器的進氣膠管查看進氣管也沒有堵塞， 將手放在節氣門進氣口處， 起動發動機 （用起動機帶動發動機運轉） 感知進氣吸力（也是進氣流量）， 發現以下情況： ①進氣流量較正常發動機小； ②有 “倒打氣” 現象； ③有時有輕微回火 （雖然沒有明火， 回火時的聲音也不大， 但手能感覺到熱， 最厲害的一次手心能感覺到灼痛）。

3 故障分析

造成發動機回火的原因一般有： ①混合氣稀薄、 點火時間晚； ②配氣相位錯誤； ③進氣門密封不嚴； ④氣缸墊損壞。

造成進、 排氣無力的原因一般可能有： ①配氣相位錯誤； ②排氣通道堵塞 （此項已排除）； ③活塞、 活塞環密封不良。

活塞、 活塞環密封不良不會造成回火、 “倒打氣”， 且新車出現的可能性也不大； 混合氣稀薄、點火時間晚不會造成進、 排氣無力； 如果是進氣門密封不嚴， 只有到了很嚴重的程度， 且同時發生在多個氣缸上， 才會出現進、 排氣無力或 “倒打氣”的現象， 此車出現這種情況的可能性不大， 暫時可以不考慮。 如是氣缸墊損壞一般應該能起動發動機， 由于該發動機并未經過高溫大負荷運轉， 所以出現這種故障的可能性也不大。 我們把故障首先鎖定在 “配氣相位錯誤” 上， 如果真是配氣相位錯誤， 且手也能感知到進氣流量不正常， 那么ECU得到的進氣壓力值就應該偏離正常值。 為此， 我們用診斷工具讀取并保存了該故障車起動時刻的數據流， 將得到的數據流與一正常車起動時刻 （起動時斷開點火電路） 的數據流進行對比， 還真發現了問題 （該車的數據流見表1， 正常車的數據流見表2）： 正常車起動時ECU測得的進氣歧管壓力是1005.1 hPa左右， 發動機還沒起動時的進氣歧管壓力是1030.9 hPa； 故障車起動時ECU測得的進氣歧管壓力是1034.1 hPa～1037.4 hPa， 發動機還沒有起動時的進氣歧管壓力是1032.0 hPa。 故障發動機的進氣歧管壓力起動時刻比未起動時刻還高， 實時數據證明了我們的推論， 也證明了我們用手感知的進氣流量結果是正確的。

表1 故障車數據流的一部分

表2 正常發動機數據流的一部分

4 故障排除

故障查到這里， 我們本可以打開氣門室蓋， 觀察1缸或4缸活塞到達上止點時1缸、 4缸氣門的狀態， 即可確認該發動機是否存在配氣相位錯誤 （精確判斷， 可以查看1缸或4缸進氣門提前開啟的曲軸轉角， 與該發動機進氣門開啟提前角標準值比較即可）， 可這臺發動機在保修期內， 我們原則上不能私自拆開和維修， 為此我們聯系了發動機廠服務人員， 發動機廠服務人員趕到現場問明情況后， 首先檢查了高壓火， 未見異常； 又檢查了噴油情況， 也未見異常； 在我們的提示下， 發動機廠服務人員打開了氣門室蓋， 確認該車確實是配氣相位錯誤， 原因為正時皮帶 “跳帶” 引起 ， 即凸輪軸正時齒輪記號已經對準的情況下 （圖1）， 曲軸正時齒輪記號沒對準 （圖2）。 在廠家服務人員重新對好配氣正時， 準備蓋上正時齒輪室蓋時， 我們想起了去現場看一下正時皮帶 “跳帶” 的原因。 經與服務人員交流得知， 該發動機皮帶張緊輪固定螺栓并未松動，這時我們想到， 正時皮帶張緊輪未松出現正時皮帶“跳帶” 現象有可能造成皮帶損傷。 拆下皮帶仔細觀察發現正時皮帶 “跳帶” 處有多個帶齒表面發亮， 有一個帶齒損傷出現裂紋， 為此服務人員更換了一條新正時皮帶， 此時發動機可順利起動并工作正常。

5 故障總結

通過排除本案例故障給我們以下啟示。

1） 調不出故障碼的故障發動機， 借助數據流我們也能判斷出一些故障部位。

2） 對于電噴發動機而言， 有時機械故障也可以用診斷儀來診斷。 如果在設計發動機的ECU時，編程人員編寫的程序讓ECU能夠將正常數據流數值與傳感器探測到的不正常數值進行比對做出判斷、給出故障提示并存儲故障碼， 那就更好了。 因為現在的電噴發動機的自診斷系統所能自診斷的故障主要是其傳感器和部分執行器的故障， 對傳感器探測到的部分不正常數據， 還不能夠做出判斷。 而要用數據流協助分析、 判定發動機的故障， 需要維修人員有發動機構造原理及其發動機理論方面的知識，還需要有較豐富的實踐經驗。 以上述故障為例， 如果自診斷系統在探測到發動機起動時刻進氣壓力不正常 （壓力偏高） 故障燈能夠給出閃爍提示， 并保存一個故障碼x， 故障碼x的含義為： 進氣管路漏氣或是配氣相位錯誤， 那么我們在判斷發動機故障時就方便多了。

3） 排除故障時一定要分析故障產生的原因，分析故障可能損傷的機件， 仔細查看機件有否缺陷， 防止遺漏。 本案例的正時皮帶是發動機的關鍵部件， 如果帶著缺陷繼續使用， 可能造成活塞頂氣門的惡性機械事故。 如果車輛賣到用戶手里， 就會給用戶造成很大的損失。

4） 用手感知進、 排氣壓力時， 應先斷開點火電路 （可拔掉點火線圈上的低壓線插頭） 再進行起動試驗， 以防灼傷手面。

5） 一名合格的電噴發動機維修人員應具備以下知識： ①電噴發動機控制原理及其診斷儀器使用；②發動機構造及其工作原理； ③汽車電氣知識。

造成本故障的直接原因是皮帶張緊輪張緊壓力調整不當。 我們已將信息及時反饋給發動機廠， 發動機廠提出了以下糾正措施： ①發動機正時皮帶安裝工位新員工崗前培訓不到位， 對該員工重新培訓考核合格后再上崗； ②加大對該工位作業品質的抽查比例； ③針對裝配工序、 服務部人員， 利用本案例進行分析、 教育， 舉一反三查找類似問題， 以確保發動機裝配品質、 服務品質。