2013年寶馬525Li發動機電腦修理

郝春林

2013年寶馬525Li發動機電腦修理

郝春林

車型：國產2013年寶馬 525Li （F18），配置N52直列六缸發動機，8速自動變速器，行駛里程21000km，如圖1所示。

故障現象：汽車行駛中發動機抖動、動力下降，儀表板上發動機故障燈點亮。幾分鐘后發動機熄火，無法再次啟動，只好拖到維修車間。

故障診斷：首先詢問客戶故障產生的過程，客戶說出故障前車輛低速行駛過一段顛簸的路面，隨即能明顯感覺出發動機抖動、動力下降，很快發動機熄火。再次啟動發動機，啟動機可以正常運轉、無異響，但發動機沒有著火的跡象。

初步判斷：可能是顛簸路面產生的震動導致發動機電氣系統出現接觸不良的故障。

一、驗證故障癥狀

短暫啟動發動機，確認啟動機運轉正常，但無著火跡象。

二、車輛檢查和診斷

1.初步檢查

因為判斷該車的故障原因可能是顛簸路面產生的震動，導致發動機電氣系統出現接觸不良。所以，首先打開發動機艙蓋，對發動機電氣部件進行目視檢查，檢查的結果沒有發現異常。但是鼻子無意間聞到一股電氣線路的焦煳味兒，再仔細察看，發現第3缸的點火線圈異常。

拆下第3缸的點火線圈，發現點火線圈已經發熱、膨脹變形，散發出一股焦煳味兒。

檢查該點火線圈的線束插頭完好，但在發動機缸蓋上的接地點有些松動，如圖2所示。

判斷點火線圈損壞的原因：接地點松動，導致第3缸的點火線圈燒壞。

故障的原因似乎找到了，但是一個點火線圈的損壞會導致發動機抖動、動力下降，但不會導致無法啟動啊，看來還要進一步進行診斷。

2.發動機電控系統診斷

使用寶馬專用的ISID檢測儀對發動機電控系統進行診斷，發動機控制系統（DME）可以正常進行診斷（如圖3所示），表明DME的基本供電電路正常。

讀取發動機電控系統存在故障碼，存儲的故障碼為1F4901（如圖4所示），含義為點火開關和燃油噴射的過載保護繼電器無點火開關供電電源。

根據故障碼生成檢測計劃，如圖5所示。

從圖5可以看出，檢測計劃指向一個和當前故障碼聯系最緊密的部件——集成供電模塊（PDM）。

PDM模塊是一個集成了多個繼電器、保險絲的塑料盒，安裝位置如圖6所示。

察看DME的供電電路，在電路圖（如圖7所示）中，我們可以看到集成供電模塊（PDM）內部包括3個繼電器和6個保險絲。

該模塊是全密封的，不能拆開進行檢查，我們只能按ISID中的檢測計劃引導（如圖8所示），對PDM的輸入、輸出端子進行檢測。

經萬用表檢測，發現PDM模塊的第6號端子在點火開關打開后為0V，正常應為12V。進一步查找點火系統電路，從圖9可以看出，PDM模塊的6號端子為DME的第12號端子供電，該電源在DME內部分成6根線，分別給6個點火線圈的正極供電。現在PDM的6號端子無電源電壓輸出，導致6個點火線圈無高壓電產生、發動機無法啟動。

從圖9還可以看出，PDM的6號端子由其內部的F05保險絲供電。6號端子無12V電壓輸出，而其他的5個電源輸出端子均為12V，可以判斷為F05保險絲斷路。

因為PDM內集成的F05保險絲不能單獨更換，所以需要更換PDM模塊總成。

更換PDM模塊總成、更換第3缸的點火線圈，發動機可以啟動，但是明顯抖動，檢查發現第3缸不工作。

用手摸了一下第3缸的點火線圈外殼，發現熱得燙手，為防點火線圈燒壞，趕緊關閉了點火開關。

每兩個點火線圈在發動機缸蓋上都有一個接地點，3、4兩缸共用一個接地點。在前面的檢查中發現第3、4缸線圈的接地點松動，現在已經緊固，但是第3缸仍然不工作。

考慮到該車已經燒壞了一個點火線圈，點火線圈燒壞的原因只有一個：通過的電流過大。那么，是什么原因導致線圈電流過大呢？

從圖9可以看出，DME的9號端子控制第3缸點火線圈初級電路的負極，發動機運轉時，初級電路導通、截止的變化，在次級電路感應出高壓電。接下來應對初級電路的控制電路進行檢查。

首先檢查DME的9號端子到3缸點火線圈1號端子之間的線路，無破損、短路現象。

點火開關關閉，斷開3缸點火線圈的插頭，檢查DME的9號端子對地的導通電阻，發現該端子對地常導通。對照測量其余5缸線圈的DME控制端子（如圖10所示），對地均不導通，表明DME的9號端子存在對地短路的故障。

現在可以確認，故障出在DME模塊內部。

在裝備N52發動機的F18上，DME模塊安裝在發動機上部，取下防塵罩即可看到（如圖11所示）。

從發動機上拆下DME模塊，小心撬開上蓋（有密封膠）。對照點火系統電路圖中線圈控制端子的編號，在電腦板上找到控制點火線圈的6個功率管（如圖12所示）電路。

控制第3缸點火線圈的功率管（如圖13所示）從外觀上看沒有異常，但經萬用表檢測，發現控制點火線圈初級電路的集電極對發射極（地線）常導通，表明該功率管已經擊穿。

用風焊臺拆下該元件，元件的型號標識為V5036S，如圖14所示。

專門跑了一趟電子市場，但沒有買到該型號的管子。只好從舊電腦板上拆下一個相同型號的換上。裝復試車，啟動發動機，發動機運轉平穩，故障排除。

故障分析：該車最終查出的故障有三個：點火線圈損壞、PDM內部的點火保險絲熔斷、DME損壞。

故障產生的過程是這樣的：

1.首先是點火線圈的接地線松動，導致DME內部控制第3缸點火的功率管擊穿、損壞；

2.功率管擊穿后，點火線圈的初級線圈對地常導通，大電流導致線圈發熱、膨脹變形；

3.當電流增大到一定程度，點火系統的保險絲熔斷，發動機所有缸沒有高壓電，發動機熄火。

為什么點火線圈的接地線松動，會導致DME損壞？

下面簡單分析一下寶馬發動機的點火系統。故障排除后，我檢測了一下發動機第3缸的初、次級點火波形，如圖15所示。

點燃混合氣需要高能量的電火花，升壓變壓器是當今最常用的一種點火系統，我們習慣上稱之為點火線圈。

寶馬的點火線圈采用低電壓、大電流的電極來產生高電壓、小電流的電極。它由兩個不同的線圈組成的。第一個線圈叫初級線圈，第二個線圈叫次級線圈（如圖16所示）。

為了增強磁場，初級線圈繞在一個鐵芯上，鐵芯是由許多片疊加在一起的黑色金屬（通常為軟鐵）片組成的。相對于整塊的鐵芯，它的磁增強能力更好。

初級繞組的線較粗、匝數少，這就使得它的電阻值很低。次級繞組的線較細、匝數多，從而電阻值較高。車用點火線圈的匝數比通常約為1∶100，也就是說，初級線圈繞1匝，次級線圈就繞100匝。初級線圈的電阻值通常在1～4Ω之間，次級線圈的電阻值通常在8000～16000Ω之間。

初級線圈和次級線圈之間相互絕緣，絕緣的介質為變壓器油或環氧樹脂。變壓器油的耐壓值是20～25kV，所以在新式的點火線圈中采用了真空封閉的環氧樹脂，其耐壓值可達50kV。初級線圈和次級線圈是電磁耦合的，所以，一個線圈的電流變化時，另一個也會受影響。

點火線圈采用電磁感應的方式來提供所需的點火能量。要了解點火線圈是如何工作的，我們就來看一下它所產生的波形。先從圖15中①部分看起，這一部分是開路電壓，因為此刻電路還沒有閉合，初級線圈中沒有電流流動。隨后，當驅動電路閉合，電壓便突然下降，初級線圈就對地構成了回路（圖15中的②部分）。這個電壓降會非常接近于零電位。

固有的電壓降取決于驅動電路中控制電流用的是三極管還是場效應管。如果是三極管，它的電壓降就是0.7～1V，其原因是三極管的基極存在電阻。場效應管的基極電阻很小，所造成的電壓降為0.1～0.3V。固有的壓降是電路中的保持電壓，這個保持電壓用來克服驅動電路或基極的電阻，從而使電流流動（圖15中的③部分）。一旦驅動電路閉合，電流就流過初級線圈的繞阻。當電流流經繞組時，所有的電流都用來在繞組周圍建立一個磁場（如圖17所示）。這個磁場的建立叫作電感，它的強度和電感系數以及電流成正比。就是電流越大，磁感應就越強。

當磁場建立時，磁力線切割初級線圈和次級線圈，使兩個線圈產生感應電壓，然而這個電壓對兩個線圈的影響是不同的。隨著磁場的建立，磁力線切割次級線圈，次級線圈中就會產生感應電動勢并釋放電子。當驅動電路閉合時，可以從次級電壓波形中看到這個感應電動勢。線路閉合的初始會產生電壓振蕩，這是由于磁力線切割次級線圈并在次級線圈不同的繞阻中產生感應電壓。

電能和磁能互相轉換時會產生振蕩波。線圈充電飽和后，這個振蕩波將減弱成一條穩定的弧線，隨后再成一直線。線圈充電的飽和點各不相同，主要取決于流過初級線圈的電流、電阻值和線圈的匝數。

每當線路中有電感現象時，電流的變化就會產生一個反向電動勢，這個反向電動勢會阻礙電流的流動。每當線路中有電阻時，就會產生電壓降，電壓降的大小與電阻值成正比。

點火線圈的初級電流一旦飽和（磁場不再運動），次級線圈的周圍就充滿磁場。點火線圈的電流飽和點取決于流經它的電流，電流越大磁力線的強度就越大，反之，電流越小磁力線的強度也就越小。

當發動機控制模塊（DME）切斷點火系統的驅動電路，初級線圈的電流不再流過初級繞組，這樣一來，磁場便穿越次級線圈并消失。當磁場穿越導線或繞組時，導線或繞組中就會產生感應電壓。這種感應電壓會產生電動勢，電動勢推動電子沿線路運動，直到它們返回次級繞組。

現在，我們可以回答前面提出的問題了：為什么點火線圈的接地線松動，會導致DME損壞？

當火花塞跳火時，電流從次級線圈的一端流向另一端。從圖16我們看出，次級線圈的一端連接火花塞，另一端接地。

如果接地線松動、斷開，必將推高次級線圈的電壓，嚴重時可能導致火花塞不能跳火。同時，升高的次級電壓可能擊穿次級、初級線圈之間的絕緣介質，一旦初級線圈加的電壓超出點火功率管的耐壓閾值，就會造成發動機控制單元內點火控制元件的擊穿損壞。

本車的故障就是因接地點松動導致了DME損壞，DME損壞后3缸初級線圈電流過大，導致點火線圈發熱損壞，點火線圈損壞后，保險絲又熔斷了。

真應了一句成語：禍不單行。