故障現象:一輛2010年產寶馬318i轎車,車型為E46,搭載N46型發動機,行駛里程5萬km。用戶反映該車停放一段時間后,起動機需要接連運轉2次以上,發動機才能起動。熄火后,立即起動則正常。
檢查分析:維修人員將車輛停放10min后,起動發動機,發動機順利起動,但起動后怠速迅速下降并熄火。緊接著再次起動,這次發動機運轉正常。通過故障診斷儀檢測發動機控制單元,未見故障碼。檢查燃油壓力、點火強度和進氣密封性,未發現異常。測量氣缸壓力,各缸壓力均正常。
檢查配氣系統,發現正時鏈條的導鏈板斷裂,但更換以后故障依舊。通過故障診斷儀執行氣門升程控制系統檢查,發現伺服電機運轉正常,蝸輪、蝸桿轉動靈活。
N46型發動機輸出扭矩的控制方式與傳統方式有所不同(圖1),它是通過改變進氣門的最大升程來改變發動機的進氣量,從而控制其輸出扭矩。它的特點是并非像傳統控制方式那樣,通過改變節氣門開度來控制輸出扭矩,而是改變進氣門開度。N46發動機在正常狀態下,節氣門雖然仍在動作,但它實際上已不再對進氣起到節流作用,也就是說它是徒有其名。只有在進氣門升程控制失靈時,節氣門才會臨時擔任扭矩控制的角色。
維修人員在發動機怠速運轉狀態下觀察數據流,進氣門升程控制量為9.58mm,已接近控制量的最大值;進氣歧管絕對壓為53kPa,明顯低于100kPa的大氣壓力,表明節氣門對進氣流進行了節流。這說明此時發動機的進氣控制進入了應急模式,進氣門升程控制退出,轉由節氣門來控制發動機的輸出扭矩。那么,是什么原因導致發動機扭矩控制進入了應急模式呢?

關閉發動機,10min后打開點火開關不著車,觀察數據發現,進氣門升程控制量為1.48mm,節氣門開度為18%,這是正常的控制狀態。起動發動機,進氣門升程控制量由1.48mm迅速降到0.3mm。此時發動機開始劇烈抖動,隨后熄火。再次起動發動機后,進氣門升程控制量仍由1.48mm迅速降到0.3mm,但緊接著躍升到9.58mm!節氣門開度由18%降到3%,發動機進入應急模式。
從以上的觀察不難看出發動機進入應急模式的整個過程。發動機起動時,控制單元按照高怠速標準給出了1.48mm的進氣門升程控制量。發動機起動后,為了從高怠速轉速降到標準怠速,控制單元將進氣門升程控制量降低。但控制量降到0.3mm時,發動機的輸出扭矩低于阻力扭矩,于是令其熄火了。再次起動后,發動機控制單元已經有所準備了,當控制量降到0.3mm時不等發動機熄火,便自動轉入了應急模式。發動機熄火后,如果再次起動,控制系統仍處于應急模式,所以能夠“一次著車”。但停放一段時間后,控制系統退出了應急模式,就無法“一次著車了”。這便是用戶所反映的2次起動才能使發動機起動運行的原因。
推測產生上述現象的原因,當進氣門的最大升程只有0.3mm時,氣門的開度是很小的,如果氣門積炭過多,發動機很可能會熄火。為了證實這一推斷,將發動機控制單元的控制程序刷新,從而清除其中的學習值,然后起動發動機。這一次,進氣門升程控制量從1.48mm降到0.52mm后穩定不變了,發動機怠速運轉平穩,不再熄火。這樣便證明了前面的推斷是成立的。
故障排除:使發動機轉速穩定在2500r/min,向進氣歧管緩慢滴入一罐進氣系統清洗劑,以清除進氣門表面的沉積物。清洗后,再次刷新發動機控制單元的程序,然后在發動機怠速運轉時讀取數據。這時怠速進氣門升程控制量變為0.23mm,說明進氣門表面沉積物已經清理干凈。反復試車,發動機起動順暢,怠速運轉平穩。根據數據所反映的狀態和試車的結果,維修人員有把握地判斷故障已徹底排除。
回顧總結:如今維修人員有必要隨時跟進汽車技術的發展變化。如果不了解發動機扭矩控制方式的新變化,那么當遇到怠速熄火故障時,再去清洗節氣門就會鬧出笑話來。