Category Archives: 技术案例文章

虹科案例 | 2020款凯迪拉克XT5车发动机加速异响

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故障现象

一辆2020款凯迪拉克XT5车，搭载LSY发动机，累计行驶里程约为8万km。车主反映，加速时发动机有明显异响。

故障诊断

接车后试车，起动发动机，发动机怠速运转平稳；打开发动机室盖，能够听到轻微的“哒哒”异响；轻踩加速踏板，发动机转速正常升高，但异响随之频率变快、音量变大。将发动机熄火，检查发动机机油液位和冷却液液位，未见异常；拆下发动机附件传动带后试车，异响依旧。用故障检测仪（GDS）检测，无故障代码存储；读取失火数据，无历史失火记录。查看维修手册上与之相匹配的故障诊断引导，没有给出具体的检查方法，只是列出发动机上部发出异响的可能部件有气门摇臂、气门挺柱、正时链条、气门杆等。按照传统的诊断方法，只能一步步拆检发动机。为了避免盲目拆检，笔者决定使用pico示波器捕捉异响的发生时刻与点火时刻的对应关系，再根据四冲程发动机的工作原理来分析异响来源。

    连接pico示波器，A通道接入探针，测量气缸1的点火控制信号，设置量程为±20 V DC；B通道接入拾音探头，测量异响信号，设置量程为±1 V DC；设置时基为200 ms/格。起动发动机，当异响出现时，将拾音探头分别放置到气门室盖的各处，对比异响信号电压幅值的大小，发现异响发生时刻是有规律的（图1），且气缸1位置对应的异响信号电压幅值最大。

图1 异响发生时刻与点火时刻的对应关系

将所采集到的波形放大（图 2），借 助 WOT（Waveform Overlay Tool，波形叠加工具，输入点火顺序可以生成发动机工作循环图，红色区域为做功行程，灰色区域为排气行程，蓝色区域为进气行程，黄色区域为压缩行程）进行分析，可知异响产生时气缸1的排气门和气缸2的进气门均在打开和关闭，但是气缸1处的异响信号电压幅值最大，由此推断异响是由气缸1的排气门间隙过大引起。

图2 放大后的波形

拆下气门室盖，检查发现气缸1的一个排气门摇臂的滚针磨损严重（图3），气门挺柱不能自动调整过大的气门间隙，从而使凸轮轴敲打摇臂，发出异响。

图3　气缸1排气门摇臂滚针的磨损部位

故障排除

更换损坏的气门摇臂后试车，异响消失，故障排除。

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虹科案例 | 发动机点火正时故障

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故障现象

有车主反映，他的车加速无力，疑似发动机点火有故障，接上解码器读取车辆故障码，车辆报故障【P001600：气缸列1，凸轮轴/曲轴位置传感器错误的配置】

故障诊断

 接上示波器，检测车况正常的同款车型的凸轮轴/曲轴位置传感器以及点火触发的信号：

再检测故障车辆的凸轮轴/曲轴位置传感器以及点火触发的信号：

波形图一对比，故障原因就很明显可以看出了：故障车辆的正时信号波形和正常车辆的波形有明显的偏差，可以断定是发动机曲轴和凸轮轴的相对位置不对应。

故障排除

    检查发动机的曲轴和凸轮轴相关零部件，原来是凸轮轴齿轮装配松动从而导致正时故障。

    对于车辆的信号波形，我们鼓励用户，遇到任何车，都采集下来保存，以后再碰到同样的车，就能很直观的对比出故障原因了。

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虹科案例 | 2014款大众帕萨特车发动机怠速间歇抖动

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故障现象

    一辆2014款大众帕萨特车，搭载CEA发动机，累计行驶里程约为15.6万km。该车因发动机怠速间歇抖动、发动机故障灯异常点亮的故障在其他维修厂维修，维修人员用故障检测仪检测，读得故障代码“P0302 气缸2：检测到失火”，于是调换了气缸2的火花塞和点火线圈，故障依旧；用气缸压力表测量4个气缸的压力，均约为11 bar（1 bar=100 kPa），正常；接着又调换了气缸2的喷油器，故障依旧，于是向笔者请求技术支持。

故障诊断

    接车后试车，起动发动机，发动机怠速间歇抖动，同时发动机故障灯和EPC故障灯同时异常点亮。用故障检测仪检测，发动机控制单元中存储有3个故障代码，分别为“P0300 检测到失火”“P0302 气缸2：检测到失火”“P130A 气缸压缩比”；读取怠速时的发动机失火数据，发现气缸2的失火计数在不断增加，推断气缸2存在失火故障。使用pico示波器和压力传感器WPS500X同时测量发动机怠速时的排气脉动及气缸1点火信号（图1），发现气缸2排气门打开时产生的压力脉动偶尔异常，确认气缸2间歇失火，分析可能的故障原因有：点火能量间歇不足；喷油脉宽或喷油时刻间歇异常；气缸压力间歇不足。

图1 发动机怠速时的排气脉动及气缸1点火信号

    进行相对压缩测试（脱开喷油器导线连接器，只让起动机带动曲轴旋转，各气缸并不工作，同时测量起动电流），测得的起动电流波形如图2所示，可知有1个气缸的压缩压力间歇不足（对应的起动电流偶尔偏低）。

图2　故障车起动电流波形

    用压力传感器WPS500X测量起动时气缸1的压力波形（图3），可知波峰压力比较稳定，约为11 bar，正常；测量起动时气缸2的压力波形（图4），发现波峰压力波动明显，先从11 bar左右逐渐降低至9 bar左右，再逐渐升高，异常。诊断至此，推断气缸2间歇密封不良。

图3　起动时气缸1的压力波形

图4　起动时气缸2的压力波形

    同时测量起动时（脱开喷油器导线连接器，只让起动机带动曲轴旋转，各气缸并不会工作）的进气脉动、排气脉动和起动电流波形（图5），借助WOT（Waveform Overlay Tool，波形叠加工具，输入点火顺序可以生成发动机工作循环图，红色区域为做功行程，灰色区域为排气行程，蓝色区域为进气行程，黄色区域为压缩行程）进行分析，发现气缸2压缩行程对应的进气脉动异常，由此推断气缸2的进气门间歇密封不良。

图5　起动时的进气脉动、排气脉动和起动电流波形

    拆下气门室盖，检查发现气缸2的进气门摇臂轴承及凸轮磨损异常（图6）。

图6　进气门摇臂轴承及凸轮磨损异常

故障排除

    更换进气凸轮轴和摇臂后反复试车，发动机怠速抖动现象消失，故障排除。

故障总结

    对于气缸间歇密封不良的故障，若仅使用气缸压力表、气缸测漏仪和烟雾测漏仪进行检测，则很难发现故障点，从而会走很多弯路，而使用pico示波器和压力传感器WPS500X动态监测气缸压力变化，可让此类故障无处遁形。

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虹科案例 | 2010款奔驰E260车冬天第1次冷启动后发动机抖动

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故障现象

     一辆2010款奔驰E260车，搭载271 860发动机，累计行驶里程约为8.5万km。车主反映，冬天用车时，早上第1次冷起动发动机后，发动机怠速抖动，如果将发动机熄火后再次起动，抖动现象消失；热机起动一切正常。该故障是在2020年冬天出现的，当时维修过很多次，均未能解决，后来随着天气变暖，故障自动消失，也就没继续维修，但2021年冬天故障再现，于是将车开至我厂进行检修。

故障诊断

    接车后将车辆停放一夜，第2天早上试车，冷起动发动机，故障出现。用故障检测仪检测，发动机控制模块( ME )中存储有故障代码“P0303 检测到气缸3失火”；读取发动机失火数据,发现气缸3的失火次数在不断增加，说明气缸3工作不良。

图1 起动时气缸3的压力波形

图2 起动时气缸1的压力波形

     进一步与车主沟通得知，该车在其他维修厂已更换过气缸3的火花塞、点火线圈及喷油器等。脱开喷油器导线连接器，用pico示波器依次测量起动时气缸3和气缸1的压力波形(图1和图2 )，对比可知，气缸3的压力( 12.72 bar，1 bar=100 kPa )略低于气缸1的压力 ( 13.08 bar)，气缸3进气行程产生了明显的真空，而气缸1进气行程没有产生真空。

    测量起动时气缸1的压力 (判缸信号)和进气脉动波形(图3 )，分析可知，在气缸3进气行程时，进气歧管中产生的真空比其他气缸低，加之此时气缸3内产生了异常的真空，即进气行程时，气缸3内的压力偏低，进气歧管内的压力偏高，由此推断气缸3的进气道堵塞或进气门开度不够。

图3 起动时气缸1的压力和进气脉动波形

    转动曲轴，同时用内窥镜观察气缸3进气门的开闭情况，发现一个进气门开闭正常，另一个进气门始终处于关闭状态。拆下气门室盖检查，发现气缸3的一个进气门摇臂掉落(图4 )。检查掉落的进气门摇臂，未见异常磨损。该摇臂为什么会掉落呢？进一步与车主交流得知，2020年夏天大修过发动机，怀疑当时维修人员没有安装好该摇臂，不过由于当时的气温较高，车辆没有表现出明显的故障现象，也就没有在意。

故障排除

    重新安装掉落的进气门摇臂，第2天早上试车，发动机抖动现象消失，故障排除。

图4 进气门摇臂掉落

故障总结

    为什么第2次起动发动机时故障现象就会消失？第1次起动与第2次起动有什么区别？经过测量发现，第1次起动后一个工作循环气缸3喷油2次(图5 )，而第2次起动后一个工作循环气3喷油1次(图6 )，单次喷油脉宽一致，均约为2ms。

图5  第1次起动后气缸3的点火和喷油波形

图6 第2次起动后气缸3的点火和喷油波形

    由此推断，气缸3的一个进气门无法打开，使气缸3进气量不足，第1次起动后气缸3喷油2次，混合气过浓，以致气缸3偶尔失火。

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