上海永達汽車集團有限公司 黃 浩
故障現象一輛2014年產賓利GT車,搭載型號為CYC的4.0 L雙渦輪增壓發動機,累計行駛里程約為6.2萬km。車主反映,該車行駛過程中偶爾會出現加速抖動的現象,其他工況一切正常,最近1個月加速抖動的頻率有所增加,在其他修理廠已經更換過點火線圈和火花塞,但是故障依舊。
故障診斷接車后首先試車驗證故障現象,路試過程中出現加速抖動的現象,但僅出現了1次,瞬間又恢復正常。讀取故障時的發動機相關數據流,各氣缸的缺火數據均顯示為0次,且沒有任何故障代碼存儲?;貜S后,檢查發動機及變速器外部附件,均未發現異常。再次起動發動機,原地多次急加速試車,期間,又出現了1次抖動,推斷抖動來自于發動機本身。
鑒于之前的維修人員已經更換過點火線圈和火花塞,且發動機及變速器外部附件都已檢查過,于是決定測量各氣缸的氣缸壓力和泄漏量。拆下燃油泵熔絲,連接氣缸壓力表,將加速踏板完全踩到底,起動發動機,依次測量各氣缸的氣缸壓力,最低為9.5 bar(1 bar=100 kPa),最高為11.5 bar,符合標準值(各氣缸的氣缸壓力標準值為9.5 bar~14 bar),且各氣缸的氣缸壓力沒有較大的偏差。接著,將氣缸1的活塞轉到壓縮上止點位置,連接氣缸泄漏儀,自氣缸泄漏儀尾部接入壓縮空氣,觀察氣缸泄漏儀,測量結果約為10%(各氣缸的泄漏量標準值應低于15%),說明氣缸1的泄漏量正常;依次測量其他氣缸的泄漏量,也均在標準值范圍內。
發動機正常工作時,排氣壓力脈動是均勻的,若發動機的某個氣缸或多個氣缸工作不良,則排氣壓力會出現異常波動。連接壓力傳感器(WPS500)和示波器,同時測量氣缸1的點火觸發信號和排氣壓力脈動,發現排氣壓力脈動波形有1處異常波動(圖1),初步判斷發動機某個氣缸工作不良。如何判斷是哪個氣缸工作不良呢?使用WOT(waveform overlay tool,波形疊加工具)軟件,輸入發動機氣缸的點火順序(1-5-4-8-6-3-7-2),WOT軟件自動生成發動機做功循環圖。將發動機做功循環圖與排氣壓力脈動波形疊加(圖2),分析可知,排氣壓力脈動出現異常時,氣缸7和氣缸2同時處于排氣行程,其中氣缸7為排氣終了階段,氣缸2處于排氣開始階段,考慮到此時氣缸2的排氣作用較大,因此懷疑氣缸2工作不良。

圖1 測量氣缸1的點火觸發信號和排氣壓力脈動(截屏)

圖2 將發動機做功循環圖與排氣壓力脈動波形疊加(截屏)
拆下氣缸2的火花塞,用內窺鏡檢查氣缸2表面,發現氣缸2下止點附近出現輕微的拉傷痕跡。再次連接WPS500和示波器,測量各氣缸的氣缸壓力,發現氣缸2的氣缸壓力約為8.95 bar,其他氣缸的氣缸壓力均約為10.9 bar,說明氣缸2的確存在泄漏故障。
確定故障部位后,維修人員仔細對比氣缸壓力表、氣缸泄漏儀及WPS500的測量方法,認為氣缸壓力表測量的是累積氣缸壓力,氣缸泄漏儀測量的是活塞位于上止點時的氣缸泄漏量,WPS500測量的是整個工作循環氣缸壓力實時狀況。如果氣缸故障部位位于下止點與上止點之間,那么使用氣缸壓力表、氣缸泄漏儀將無法判斷氣缸是否正常,而使用WPS500卻能夠確認有問題的氣缸。
故障排除更換氣缸體、活塞及活塞環后裝復發動機,進行路試,加速抖動現象未再出現,故障徹底排除。