華頌7寶馬N20發動機非典型故障1例

毛贛峰 王訓武 毛子玲 羅杰

摘要：本文敘述了15款華頌7汽車N20發動機故障1例，主要闡述故障的診斷思路及排查過程，并就故障的產生原因進行了分析，可為其他同行提供參考借鑒。

Abstract： This paper describes 1 case of 15 Huasong 7 automobile N20 engine faults， mainly explaining the fault diagnosis ideas and investigation process， and analyzes the causes of faults， which can provide reference for other peers.

關鍵詞：華頌7;N20發動機;缸墊沖蝕;冷卻液溢出;電子水泵空轉

Key words： Huasong 7;N20 engine;cylinder pad erosion;coolant overflow;electronic water pump idling

中圖分類號：U469.7 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）05-0118-03

1 ?車輛概況

華頌7由華晨集團、麥格納及BMW Group Designworks三方團隊共同設計打造，定位于中型MPV，動力方面，新車搭載寶馬N20系列2.0T發動機，配備高低功率版，低功率版最大功率135千瓦，峰值扭矩270牛·米;高功率版最大功率達180千瓦，最大扭矩350牛·米。傳動方面匹配ZF六速手自一體變速器。

該車發動機散熱系統由電子水泵，冷卻液溫度傳感器，電子節溫器、冷卻風扇等部件構成。

①電子節溫器結構及其工作原理：電子節溫器由供電插頭、大循環閥、壓力彈簧、加熱電阻膨脹部件、小循環閥，升程銷等組成[1]。

車輛處于冷車狀態啟動，電子控制單元ECU不給加熱電阻膨脹部件供電，此時在壓力彈簧作用下，大循環閥關閉、小循環閥開啟，發動機小循環能確保車輛發動機在較短時間內以比較經濟的方式得到預熱，迅速達到正常工作溫度。此時未按發動機冷卻特性圖工作，水泵以較低速度使冷卻液進行循環，冷卻液經小循環閥直接流會水泵進行小循環，此時冷卻風扇不介入工作。

當發動機正常運行時，ECU根據即時發動機載荷及各傳感器反饋的參數數據進行計算，給予電子節溫器加載相應的電壓，使電子膨脹部件體積產生相應變化并作用于壓力彈簧，壓力彈簧受壓后產生形變，并形變作用于小循環閥，小循環閥受壓后關閉，與此同時，大循環閥被打開，冷卻液經大循環閥進入冷卻液散熱器，電子水泵、電子風扇根據ECU反饋的信號，執行相應動作，與電子節溫器共同作用將發動機溫度維持在一個合理區間。

②電動冷卻液循環水泵結構及其工作原理：傳統機械水泵靠發動機經皮帶輪帶動水泵軸承及葉輪轉動，產生一定的壓力與離心力驅動冷卻液在水泵進口與水道中流動，在壓差作用下從發動機殼體出水道流出，經水管被重新吸入葉輪中，實現冷卻液的往復循環。電動冷卻液泵俗稱電子水泵俗，主要由發動機控制單元根據車輛運行各參數控制運行，具有響應快、結構緊湊、震動小、電磁兼容性強、穩定性高、耗能低、效率高壽命長等特點，其理論連續工作時間可達到20000小時以上。因電動冷卻液泵無需皮帶傳動，在發動機轉速較低時也能快速響應發動機控制單元實現大循環量的需求，同樣即便在發動機轉速較高時，亦可以實現發動機控制單元實現小循環量的需求，能始終確保發動機處于較佳的工作狀態。

2 ?故障現象

該故障車輛為15款華頌7，16年9月上牌，搭載發動機型號為N20B20C，截至故障出現時已行駛15萬余公里，因儀表盤有更換記錄，實際表顯里程9.8萬公里，車輛出現連續行駛數小時或暴力駕駛后停車后停車會有液體從發動機底部漏出、偶發熄火后電子水泵間斷或持續運行，偶有水泵持續運行至蓄電池電量不足無法啟動故障。因華頌7在當地保有量較少，修理廠接車后比較謹慎，建議先用電腦讀取故障參數后再做打算，但由于診斷系統兼容性或設置原因，用元征X431、autophix7300、道通MS908S、三款汽車故障碼OBD2檢測診斷儀雖能找到該款車并順利進入診斷界面，但均未能讀取到準確的關聯故障碼提示：檢測中出現ABS故障、空調系統故障、車身穩定系統故障等提示維修技師根據經驗，初步判斷應該是電池電壓過低導致的誤判，待蓄電池充電完成后接通電路進行清除故障碼，故障碼排除。

3 ?處置方式

結合故障現象經初步判斷節溫器、水泵都能有效運轉，經檢測發電機、蓄電池均工作良好，試車后確認溢出的液體為防凍液，泄露部位為冷卻液水壺壺蓋泄壓閥，與車主現場溝通，決定以最小成本排除法按防凍液缺失導致水溫過高來進行處理;遂對防凍液進行了更換，考慮到德系車輛發動機溫度普遍設定較高，為防止因防凍液質量問題導致開鍋報警，選用了原廠-40℃（冰點）-135℃（沸點）原廠防凍液。

更換防凍液后及打開排氣螺絲進行排空氣，并將車輛至于P檔，點火開關打開，開暖風，近光燈并深踩油門約10S，啟動冷卻液自循環，15分鐘后啟動車輛，靜態測試發動機工作狀態良好，水溫目測正常，水壺無溢水現象，路試10分鐘后狀態正常，次日經過一段時間路試，發動機溫度依舊正常，判斷故障已消除，維修結束。

三天后再次返修，反饋急加速會再次冒防凍液，車輛無法啟動故障未再出現。為測試泄露原因，決定拔下水箱氣管并連接氣泵，打開調壓閥及氣泵開關，旋轉調壓閥調整氣壓至1公斤，檢查管路未見明顯異常，繼續加壓至1.5公斤，水壺蓋無明顯溢水，管路及冷卻器未見滲水現象，保持壓力24小時后，檢查防凍液未見減少，初步排除水箱泄露;進一步測試中發現一款手機藍牙OBD診斷儀雖然也無法讀取故障所對應的故障碼，但能讀取到水溫、車速、油耗等部分發動機參數數據，決定運用其進行在線監測，進一步排查故障原因。經在線監測，讀取冷卻液溫度傳感器（俗稱水溫傳感器、ECT傳感器）數據，發現車輛啟動后水溫逐步上升，在達到95℃后升溫速度變慢，整體穩定在溫度區間95℃-120℃之間波動，達到120℃后會急速下降至95℃以下，試車后讀取完整水溫數據，未見明顯異常，但結合油耗數據進行對比，如圖1所示。

發現存在以下幾個可疑點：起步或急加速瞬間水溫未明顯上升;車輛熄火后冷卻液溫度驟降，且直接降到-40℃;根據市場上同款N20發動機的運行數據，冷卻液臨界溫度120℃也屬于正常現象，但是儀表盤卻提升“發動機過熱，請停車檢查”，經綜合判斷，認定發動機缸體冷卻液水道溫度傳感器存在故障，更換后運行數據如圖2所示，水溫及冷卻液溫度占比符合該發動機運行規律，故障1得以排除。

繼續檢查車輛，結合漏電電流發現車輛持續行駛后偶發故障，表現為停車15-30分鐘，水泵會自動循環，循環一段時間后停止或繼續運行直至蓄電池電壓不足;逐排查水泵能正常循環、暖風亦正常運行、風扇在空調開啟后會強制運行，水溫達到104℃后會運行，溫度進一步升高轉速加快，結合圖3冷卻液溫度升溫曲線，初步判定風扇運轉正常，水泵能運轉，節溫器能順利打開、但是否能達到額定轉速因無法讀取數據無法判定。

本發動機熱量管理系統中除電子節溫器外，發動機電控單元用不同狀況下的溫度特性曲線來控制電子冷卻泵的工作[2]，在電子水泵因供電或機械故障等原因導致的工作性能下降時，ECU會因為溫度始終不能下降而持續給電子節溫器加熱，可能導致節溫器損壞。為驗證這一判斷，拆下電子節溫器泡入熱水中并進行通電測試，大小循環閥在響應溫度均能有效開啟閉合，節溫器運轉正常。為進一步排除電動冷卻液泵供電模塊及各運行參數是否正常，用萬用表讀取電子水泵線連接端子M6035的四腳[3]，其中1腳受總線段KL.15N控制，在車輛熄火后電壓為0，車輛點火開關打開后依舊為0，但在發動機持續工作水泵循環后測得電壓為11.5V，2腳為BSD線，測得電壓為8V，3腳為集成供電模塊，通過總線端KL.30供電，測得電壓為12.8V，4腳接地，電壓為0，未見明顯異常信號。

為進一步排除原因，決定再次檢查冷卻液水壺，怠速啟動15分鐘，未見明顯異常，熱車后保持油門1500轉1分鐘未見明顯異常，保持油門2000轉1分鐘，仍未見異常，保持油門3000轉1分鐘后，冷卻液表面出現零星微氣泡，保持3000轉至2分鐘，水壺周邊出現一定數量的微氣泡，如圖4所示。

至此可以確定，發動機出現輕微缸墊沖蝕，吊發動機下來開缸磨平兩個平面更換缸墊后裝機，怠速運行至熱車未見異常，遂進行路試，路試結果如圖5所示，運行良好，后續多次試車均運行良好，亦未出現電瓶電壓過低無法啟動現象。

4 ?故障總結

冷卻液溫度傳感器能及時將水溫的變化轉化為電阻的變化，并將數據反饋給ECU，進而調整整個發動機冷卻液循環過程。

本案例中因傳感器熱敏電阻未完全斷路，但存在故障，不能準確反應發動機實際工況，故導致了故障以來發動機水溫一直偏高;由于傳感器并未斷路，所以如果未結合其他行車數據很難找到真正的故障原因;

華頌7整備車重2015kg，遠超搭載同款發動機的BMW 530的整備車重1740kg，加上自帶渦輪增壓，如果電子水泵及風扇在載荷急劇增加的時候未及時有效介入工作，很容易導致水溫升高，長期高溫容易誘發缸墊燒蝕。

華頌7除發動機水道溫度傳感器外還有機油溫度傳感器及其他傳感器，水溫傳感器未工作狀態下，實際水溫達到120℃后根據其他傳感器數據，電子水泵電子風扇也能強制運行，該電子水泵最大循環量高達7000L/h，能迅速將水溫降到95℃以下;這直接導致該款車沖缸墊后癥狀不明顯。

缸墊輕微沖蝕后，短途、輕載不一定出現冒防凍液或者高溫的問題[4];長途行駛或者高負載運行后，缸墊沖蝕部位溢出的氣體進入冷卻液循環管路;熄火后因管道中偶有氣體，導致電子控制單元ECU對水溫參數進行誤判，導致電子水泵長期自動運行甚至導致電瓶虧電[5]。正是因為該原因，缸墊更換后水泵空運行問題也得到了解決。

冷卻水壺加壓由于缸墊沖蝕程度不高，冷卻液基也無法進入發動機缸體，故常規加壓測試及內窺鏡檢測均無法發現缸墊被沖蝕;常只會在熄火后出現吐防凍液的現象。怠速運行或者常規檢測也無法發現水壺中冒氣泡，只有在熱車狀態高轉速時方可零星出現微氣泡，這給故障診斷帶來極大的難度。

5 ?小結

華頌7與雖然與BMW不少車型一樣，均采用N20發動機，但由于其定位為七座大型MPV，整備車重、總質量、風阻均高于采用同款發動機的其他車型，工作載荷與其他采用同款發動機的車型有較大區別。故應該客觀、辯證的進行故障診斷，不能墨守成規的套用其他車型維修經驗。在經過系統的數據分析對比，結合實際運行各參數數據，排除其他可能的問題后如果仍存在水溫偏高、伴隨熄火后長時間水泵運行，猛轟油門后冷卻液水壺中即便只出現零星微氣泡，亦可認定為氣缸墊沖蝕。

由于華頌4s店較少，一線城市以外的絕大多數華頌7乘用車均未能得到正規、有效的保養，加上傳統概念里對車輛防凍液重要性認識不足，許多車輛在防凍液不足時，采取的是不予理會或者加點礦泉水的處理方式，即便是沃德十佳發動機，也經不起高功率、重載荷、惡劣工況的折騰，最后只能以缸墊沖蝕而告終。各位華頌車主，后續用車過程務必關注冷卻液液位及溫度狀態，如有異常，務必及時檢修，切不可隨意加水應付。

參考文獻：

[1]張建偉.2002款寶馬520i發動機高溫[J].汽車維修技師，2007（3）.

[2]劉文興.寶馬車行駛中發動機溫度過高[J].汽車維護與修理，2008（2）.

[3]裴訓.2011年寶馬523Li DME供電模塊故障[J].汽車維修技師，2018（8）.

[4]周貴明.寶馬發動機故障排除[J].汽車與駕駛維修：維修版，2014（9）.

[5]周曉飛.寶馬發動機故障診斷與排除[J].汽車維修，2011（7）.