發動機單缸失火故障的免拆診斷方法（三）

案例6 2006款別克君威車發動機抖動嚴重

故障現象一輛2006款別克君威車，搭載LB8發動機（6缸發動機），累計行駛里程約為23萬km。該車因發動機抖動故障在其他維修廠維修，經檢查發現氣門搖臂螺栓滑絲，導致氣缸1的氣門無法打開，更換氣缸1、氣缸3及氣缸5側（以下簡稱氣缸列1側）的氣缸蓋、氣缸墊、氣門及氣門推桿等部件后試車，發動機抖動現象更嚴重了，同時發動機加速無力，且發動機故障燈異常點亮，于是向筆者請求技術支持。

故障診斷用故障檢測儀檢測，讀得故障代碼“P0300檢測到發動機不點火”和故障代碼“P1106 進氣歧管絕對壓力傳感器間歇性電壓高”（圖33）；讀取發動機失火數據（圖34），發現氣缸1和氣缸5的失火次數均為30次，且在逐漸增加，由此推斷該車故障是由氣缸1和氣缸5失火引起的，可能的故障原因有：點火系統故障，如點火線圈、火花塞等故障；供油系統故障，如噴油器堵塞、泄漏等；氣缸壓力不足。

圖33 2006款別克君威車發動機控制單元中存儲的故障代碼（截屏）

圖34 2006款別克君威車發動機失火數據（截屏）

根據該車故障現象及維修經歷進行分析，筆者認為氣缸壓力不足的可能性較大，且氣缸壓力檢查起來比較方便。斷開點火線圈導線連接器，連接示波器、電流鉗和壓力傳感器，測量起動發動機時的起動電流和氣缸6的氣缸壓力波形（圖35，綠色為起動電流波形，用于快速判斷各個氣缸的密封性；黃色為氣缸6的氣缸壓力波形，用于判缸），發現曲軸旋轉2圈，只產生4個電流波峰，異常（正常情況下，活塞運行到壓縮上止點時的氣缸壓力最大，活塞運行阻力也最大，此時就會引起1個起動電流波峰，因此對于6缸發動機，曲軸旋轉2圈應產生6個起動電流波峰）；再結合判缸信號（氣缸6的氣缸壓力信號，該車點火順序為1-2-3-4-5-6）分析可知，氣缸1和氣缸5處于壓縮上止點時均沒有產生起動電流波峰，說明氣缸1和氣缸5密封不良（這與氣缸1和氣缸5存在失火現象相符），可能的故障原因有：進、排氣門關閉不嚴；活塞環、活塞或氣缸壁損壞；氣缸墊損壞。

圖35 起動發動機時的起動電流和氣缸6的氣缸壓力波形（截屏）

如果進、排氣門關閉不嚴，則進、排氣脈動在壓縮和做功行程（正常情況下，進、排氣門均處于關閉狀態）時受到的影響最大。用壓力脈動傳感器同時測量進、排氣脈動（圖36，綠色為起動電流波形，黃色為氣缸6的氣缸壓力波形，藍色為進氣脈動波形，紅色為排氣脈動波形），發現在氣缸1和氣缸5壓縮上止點后的排氣壓力均異常升高，加上排氣脈動有延遲（延遲時間與排氣管結構及長度有關），懷疑在氣缸1和氣缸5壓縮上止點時，排氣門關閉不嚴，以致氣缸壓力無法建立，使氣缸失火，并使排氣壓力異常升高。

圖36 故障車起動發動機時的起動電流、氣缸6的氣缸壓力及進、排氣脈動波形（截屏）

將氣缸1活塞旋轉至壓縮上止點，用煙霧測試儀從氣缸1火花塞安裝孔處向氣缸1內充入煙霧。為便于觀察，拆下前氧傳感器，發現有大量煙霧從前氧傳感器安裝孔冒出（圖37），這說明氣缸1的排氣門確實關閉不嚴，可能的故障原因有：氣門組（氣門、氣門座、氣門彈簧等）故障；氣門傳動部件（搖臂、推桿、挺柱、凸輪軸等）故障。

拆下氣缸列1側氣門搖臂蓋，用手晃動氣門搖臂（圖38），氣缸1的排氣門搖臂無法晃動，氣缸3的排氣門搖臂能夠晃動。用工具旋松氣缸1的排氣門搖臂螺栓（圖39），發現從前氧傳感器安裝孔冒出的煙霧逐漸變小，直至煙霧消失。由此可知，氣缸1的排氣門是被氣門搖臂頂開的，懷疑更換的氣門或氣門推桿長度有問題。

讓維修人員將之前拆下來的原車部件（圖40）取來，經對比發現，更換的進、排氣門推桿均比原車的進、排氣門推桿長一點（圖41），由此推斷該車故障是由此引起的。

圖37 大量煙霧從前氧傳感器安裝孔冒出

圖38 用手晃動氣門搖臂

圖39 旋松氣缸1的排氣門搖臂螺栓

圖40 拆下的原車部件

圖41 新舊進、排氣門推桿對比

故障排除更換上原車的進、排氣門推桿后試車，發動機運轉平穩，故障排除。

故障總結該故障是由氣門推桿配件質量問題引發的二次故障。雖然更換的所有進、排氣門推桿均比原車的進、排氣門推桿長一點，但并不是所有的氣缸均表現出明顯的故障現象（筆者認為這是由液壓挺柱補償氣門間隙的程度不一樣引起的），以致維修人員并未發覺更換的配件有問題。在此提醒廣大維修人員，在更換配件時，一定要對配件的型號及關鍵參數進行核對，而采用新舊件對比是一種比較便捷的方法。

另外，雖然該車是2個氣缸（氣缸1和氣缸5）失火，但兩者的失火原因仍是獨立的，因此其故障模型仍屬于單缸失火。

案例7 2012款奔馳S350車發動機怠速抖動

故障現象一輛2012款奔馳S350車，搭載276 950發動機，累計行駛里程約為13.4萬km。該車發動機怠速抖動，且組合儀表上的發動機故障燈異常點亮，到其他維修廠維修，維修人員判斷氣缸2失火。先后更換氣缸2的火花塞、點火線圈及噴油器后試車，故障依舊。經進一步檢查，維修人員發現氣缸2沒有氣缸壓力，于是向車主說明需要拆解發動機才能確認具體的故障原因。出于對維修人員維修技術的懷疑，以及考慮到拆解發動機會使車輛貶值嚴重，車主要求在不拆解發動機的情況下找出具體的故障原因，否則將不在該維修廠繼續維修。由于該維修廠沒有能力在不拆解發動機的情況下找出具體的故障原因，于是車主經朋友介紹將車開至我廠進行檢修。

故障診斷接車后試車，起動發動機，發動機怠速抖動，且組合儀表上的發動機故障燈異常點亮。用故障檢測儀檢測，發現發動機控制單元（ME）中存儲有故障代碼“P030000 識別到燃燒斷火”和故障代碼“P030200 識別到氣缸2燃燒斷火”，且均為當前故障代碼；讀取發動機的運行平穩性數據（圖42），發現所有氣缸的運行平穩值都超出了標準值范圍，但氣缸2的運行平穩值一直最高，由此確定氣缸2確實工作不良，而其他氣缸的運行平穩值過高可能是由氣缸2工作不良引起的（發動機控制單元并未存儲其他氣缸失火的故障代碼也可以說明這一點）。

圖42 故障車發動機的運行平穩性數據（截屏）

點火、噴油、氣缸壓力，先檢查哪一項呢？觀察發動機結構，本著由簡入繁的診斷原則，決定先檢查點火。用COP探頭和示波器分別測量氣缸2和氣缸1的次級點火波形（圖43、圖44，藍色為次級點火波形），對比發現氣缸2燃燒線對應的電壓為37 V左右，而氣缸1燃燒線對應的電壓為1.6 kV左右，推斷氣缸2燃燒線對應的電壓過低是由氣缸2沒有氣缸壓力引起的。

圖43 氣缸2的次級點火波形（截屏）

圖44 氣缸1的次級點火波形（截屏）

連接示波器和電流鉗，測量起動發動機時的起動電流波形（圖45），發現曲軸旋轉2圈，只產生5個電流波峰（該車為V6發動機），這進一步驗證氣缸2確實沒有建立氣缸壓力，可能的故障原因有：進、排氣門關閉不嚴；活塞環、活塞或氣缸壁損壞；氣缸墊損壞。

圖45 故障車起動發動機時的起動電流波形（截屏）

連接示波器、電流鉗和壓力脈動傳感器，同時測量起動發動機時的起動電流、排氣脈動及進氣脈動波形（圖46，黃色為起動電流波形，綠色為排氣脈動波形，紅色為進氣脈動波形），發現曲軸運轉2圈，進氣脈動和排氣脈動均出現1次明顯的波動，那么是氣缸2進氣門還是排氣門的關閉有問題呢？使用WOT（waveform overlay tool，波形疊加工具，輸入發動機氣缸的點火順序，自動生成發動機做功循環圖，其中I代表進氣行程，C代表壓縮行程，P代表做功行程，E代表排氣行程。該車的點火順序為1-4-2-5-3-6）和示波器自帶的曲軸轉角標尺功能分析采集的波形（圖47）可知，進氣脈動在氣缸2壓縮行程（活塞上行）時持續為較高壓力狀態，而在氣缸2開始做功行程（活塞下行）時瞬間降至較低壓力狀態，由此推斷氣缸2進氣門關閉不嚴；而在氣缸2排氣行程（活塞上行），由于氣缸2進氣門關閉不嚴，導致排氣脈動降至較低壓力狀態，同時使進氣脈動產生明顯的波動。

將氣缸2旋轉至壓縮上止點，用煙霧測試儀從氣缸2火花塞安裝孔處向氣缸2內充入煙霧，發現有大量煙霧從進氣管冒出（圖48），這說明氣缸2的進氣門確實關閉不嚴，可能的故障原因有：氣門組（氣門、氣門座、氣門彈簧等）故障；氣門傳動部件（搖臂、挺柱、凸輪軸等）故障。

圖46 故障車起動發動機時的起動電流、排氣脈動及進氣脈動波形（截屏）

圖47 使用WOT軟件和示波器曲軸轉角標尺功能分析采集的波形（截屏）

拆下進氣歧管，發現氣缸2的一個進氣門關閉不嚴（圖49），但氣門桿并未彎曲。拆下副駕駛人側氣缸列（從前往后分別為氣缸1、氣缸2、氣缸3，駕駛人側氣缸列從前往后分別為氣缸4、氣缸5、氣缸6）的氣門室罩蓋，檢查發現氣缸2的進氣門彈簧斷開（圖50），以致進氣門關閉不嚴。

圖48 大量煙霧從進氣管冒出

圖49 氣缸2的一個進氣門關閉不嚴

圖50 氣缸2的進氣門彈簧斷開

故障排除更換斷開的氣缸2的進氣門彈簧后試車，氣缸2失火現象消失，且發動機運轉平穩，故障排除。