某品牌B8L汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難故障分析與排除方法

摘要：發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難是發(fā)動(dòng)機(jī)較為常見的故障現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)排除，否則會(huì)影響車輛的正常使用。以某品牌B8L汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難故障為例，結(jié)合該款發(fā)動(dòng)機(jī)控制原理，分析故障產(chǎn)生的因由，提出故障排除流程，并按照故障排故流程成功排除故障。所分析的故障排除方法可以為其他近似故障的排除提供參考。

關(guān)鍵詞：故障;起動(dòng)困難;發(fā)動(dòng)機(jī);傳感器

中圖分類號：U472 收稿日期：2022-07-13

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.09.027

1 研究概述

1.1 研究背景及意義

內(nèi)燃機(jī)從1860年出現(xiàn)以來，就一直被全世界的科學(xué)家、發(fā)明家完善與改進(jìn)，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)趨于成熟且完善。1794年英國人第一次提出了燃料混合空氣的概念，1833年英國人又提出用燃燒空氣燃燒后的壓力推動(dòng)活塞產(chǎn)生動(dòng)力，一直到1860年法國人造出了第一臺以煤氣為動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)，從此開啟了內(nèi)燃機(jī)時(shí)代。

本文以一輛2017年生產(chǎn)的某車型B8L為例進(jìn)行分析，此款車型搭載第三代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)2.0TSI（圖1）。從2006年開始第一代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)就為多款車型提供動(dòng)力。第三代EA888是一款非常優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)，還獲得過2015年的沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)獎(jiǎng)勵(lì)。它與前一代發(fā)動(dòng)機(jī)相比有許多升級的地方，例如“缸蓋內(nèi)置排氣歧管”技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)主要是將冷卻管道與排氣歧管相互交叉布置，這樣可以快速地利用排氣溫度加熱冷卻液與機(jī)體，使發(fā)動(dòng)機(jī)快速達(dá)到最佳的工作狀態(tài)，縮短了熱車時(shí)間。“復(fù)合噴射系統(tǒng)”雙噴系統(tǒng)如圖2所示，它可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況選擇不同的噴射方式，進(jìn)一步達(dá)到了節(jié)能減排的目的;全新設(shè)計(jì)的廢氣渦輪增壓相比于上一代的壓敏式。第三代的電控式能更加迅速且精準(zhǔn)地控制渦輪轉(zhuǎn)速，是業(yè)內(nèi)最薄的氣缸（3 mm），體現(xiàn)了其強(qiáng)大的工藝技術(shù)，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量。可以發(fā)現(xiàn)許多改進(jìn)都圍繞著省油減排，其實(shí)這也是第三代EA888推出的主要原因，為了滿足苛刻的歐VI排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 研究目的

本文的研究目的在于：通過對此款車輛的啟動(dòng)系統(tǒng)及其相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行介紹和分析，以幫助維修人員在工作和學(xué)習(xí)中應(yīng)用到相關(guān)的診斷思路、診斷流程。本文除礙方法可以更加迅速地觀察到問題的全貌，確認(rèn)大致的故障范圍，排除某些干擾選項(xiàng)明確，優(yōu)先檢查哪些，再到確認(rèn)故障，最后修復(fù)驗(yàn)證。

下文主要分三部分論述：介紹B8L的故障現(xiàn)象;分析B8L發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理及故障原因;研究故障診斷與排除。本文從原理上入手，清晰診斷思路，優(yōu)化診斷步驟。

2 故障現(xiàn)象

故障現(xiàn)象：一輛2017年生產(chǎn)的某品牌B8L汽車起動(dòng)困難。經(jīng)過試車檢查后發(fā)現(xiàn)，該車配備的是EA888三代發(fā)動(dòng)機(jī)，該車在起動(dòng)時(shí)，無論是冷車條件還是熱車條件，起動(dòng)機(jī)都需要運(yùn)轉(zhuǎn)很長一段時(shí)間才能夠點(diǎn)燃起動(dòng)，有時(shí)甚至無法點(diǎn)燃起動(dòng)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)著車后又能夠平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，無抖動(dòng)現(xiàn)象，儀表也沒有顯示相關(guān)的故障指示燈。

3 工作原理及故障原因分析

3.1 工作原理

在分析該故障原因之前，首先要先研究該款發(fā)動(dòng)機(jī)的控制原理。該款發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油噴射系統(tǒng)控制示意圖如圖3所示。

正常狀態(tài)下，打開駕駛員側(cè)的車門，車門模塊會(huì)將開門信號通過CAN總線傳輸至網(wǎng)關(guān)J533，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623通過驅(qū)動(dòng)CAN總線讀取到J533中的開門信號，通過T91/9號端子發(fā)送一個(gè)促動(dòng)信號給燃油泵控制模塊J538的3號端子，J538控制燃油泵電機(jī)G6運(yùn)轉(zhuǎn)，開始預(yù)供油，建立初始油壓，并通過燃油壓力傳感器G247將燃油管路中的壓力值發(fā)送至J623。當(dāng)燃油壓力達(dá)到5 bar時(shí)，燃油泵G6就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

另外，打開點(diǎn)火開關(guān)給J623通電后，也會(huì)開始預(yù)供油，再次確認(rèn)燃油管內(nèi)的壓力達(dá)到5 bar，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)在最初的起動(dòng)階段有充足的燃油供給;發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，控制單元J623接收到傳感器G28的轉(zhuǎn)速信號后，持續(xù)地促動(dòng)燃油泵控制模塊J538，燃油泵持續(xù)供油，J623通過控制燃油壓力調(diào)節(jié)閥N276的開啟時(shí)間，使噴油導(dǎo)軌中的燃油壓力保持需要的值;同時(shí)根據(jù)接收到的進(jìn)氣壓力、節(jié)氣門位置等信號計(jì)算出初始噴油量，再根據(jù)接收到的曲軸位置、凸輪軸位置信號確定噴油時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)噴油器和點(diǎn)火模塊工作。

本文涉及的零部件或元器件如下：a.J533-網(wǎng)關(guān);b.J623-發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元;c.J538-燃油泵控制單元;d.M-燃油泵;e.N276-燃油壓力調(diào)節(jié)閥;f.G28-曲軸位置傳感器;g.G300-排氣凸輪軸位置傳感器;h.G40-進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器;i.G247燃油壓力傳感器;j.GX9-進(jìn)氣壓力傳感器;k.GX3-節(jié)氣門控制單元;l.J271-主繼電器。

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理[1]可知，電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)著車的條件有以下幾點(diǎn)：a.空氣供給正常;b.進(jìn)氣管路暢通且進(jìn)氣量檢測正確;c.燃油供給正常;d.燃油管路中能建立初始油壓，即有預(yù)供油并能夠保持住壓力，同時(shí)，噴油器能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況實(shí)時(shí)、適量的將燃油充分霧化并噴入氣缸或進(jìn)氣道;e.點(diǎn)火系統(tǒng)工作正常;f.能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況，適時(shí)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火模塊準(zhǔn)確的點(diǎn)火;g.機(jī)械系統(tǒng)工作正常;h.氣缸壓力、配氣正時(shí)及潤滑正常。

3.2 故障分析

由于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間延長，但著車后能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以判斷：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元本體及其電源供給電路沒有故障，噴油器本體及其控制電路沒有故障，點(diǎn)火模塊本體及其控制電路沒有故障，火花塞沒有故障。由此判斷可能的故障原因有：a.燃油供給系統(tǒng)，即初始油壓無法建立、壓力無法保持或噴油時(shí)機(jī)不正確;b.點(diǎn)火系統(tǒng)，起動(dòng)時(shí)無法準(zhǔn)確點(diǎn)火;c.機(jī)械故障，即氣缸壓力不足。

4 故障診斷與排除

結(jié)合上述故障分析，可以確定故障可能由G28、G300、G40信號不準(zhǔn)確或J623未收到駕駛員側(cè)車門打開信號或燃油系統(tǒng)無預(yù)供油、壓力無法保持或氣缸壓力不足造成。根據(jù)故障代碼先行、由簡單到復(fù)雜的診斷原則[2-3]，先從方便檢查部位開始，為了快速有效地排除故障，在操作之前應(yīng)先畫出故障診斷流程圖，如圖4所示，以便快速準(zhǔn)確地確定故障部位，故障排除以后必須再次驗(yàn)證故障現(xiàn)象，確認(rèn)故障是否已經(jīng)完全排除。

4.1 故障診斷

連接診斷儀，讀取故障代碼，如果有引起延遲起動(dòng)的相關(guān)故障代碼，則先按照故障代碼提示檢查。如果沒有則按照流程圖先檢查燃油壓力，再檢查凸輪軸、曲軸的位置信號，最后檢查缸壓。

檢查燃油壓力：打開駕駛員側(cè)車門，應(yīng)能聽到油泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輕微“嗡嗡”聲，此時(shí)，油泵開始預(yù)供油，否則，應(yīng)檢查門鎖系統(tǒng)提供的開門信號是否正常。然后將車輛舉升檢查燃油管路，通過聞和看的方法檢查燃油管路有無腐蝕或泄漏的痕跡;連接診斷儀，打開點(diǎn)火開關(guān)，訪問J623，讀取燃油壓力數(shù)據(jù)，正常情況下，燃油壓力應(yīng)≥5 bar，如不是，則應(yīng)檢查燃油泵促動(dòng)信號是否正常。

檢查G28、G300、G40的傳感器信號：連接示波器，檢測傳感器工作時(shí)的信號波形，如圖5所示，如信號不正確，則為相應(yīng)傳感器損壞，如信號正確還應(yīng)檢查其相位是否正確，如都正常，則應(yīng)檢查氣缸壓力。

氣缸壓力的檢查：氣缸壓力分靜態(tài)壓力和動(dòng)態(tài)壓力，一般檢查其動(dòng)態(tài)壓力;檢查時(shí)，拆下其中一缸火花塞，連接氣缸壓力表，并斷開所有氣缸的噴油器電源，踩下油門踏板，使節(jié)氣門保持全開狀態(tài)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)3～5 s，觀察氣缸壓力表顯示數(shù)值，反復(fù)操作2～3次，取平均值，正常數(shù)值應(yīng)該在1 000 kPa左右，如不是，則氣缸存在密封不嚴(yán)的現(xiàn)象。

4.2 故障排除

故障代碼讀取：連接診斷儀，讀取故障代碼，J623報(bào)P036500，表示凸輪軸位置傳感器功能失效，且該故障代碼刪除不掉，說明故障真實(shí)存在，如圖6所示。

由故障代碼可知，該故障可能由排氣側(cè)凸輪軸位置傳感器G300及其與J623之間連接線路損壞導(dǎo)致。

傳感器供電電源檢測：如圖7所示，拔下G300連接插頭T3t，打開點(diǎn)火開關(guān)，測量T3t/1與T3t/3之間電壓，電壓應(yīng)為5 V左右，實(shí)測為4.99 V，正常。

連接示波器，檢查G300信號波形，波形為正常波形;檢查信號同步情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)G28與G300信號相位出現(xiàn)偏差，如圖8所示。

根據(jù)傳感器波形初步判斷可能是傳感器G300或排氣凸輪軸信號盤出了問題。為了確認(rèn)此判斷，還應(yīng)檢查噴油導(dǎo)軌內(nèi)的壓力是否正常;打開車門，觀察儀表，儀表有開門指示，說明門鎖系統(tǒng)正常，連接診斷儀，訪問J623，讀取燃油壓力及燃油泵促動(dòng)信號，如圖9所示，燃油壓力正常，燃油泵促動(dòng)正常，說明預(yù)供油正常，過了10 min后壓力沒變，說明燃油泵保壓正常。

根據(jù)以上檢查，可以確定該故障是由傳感器G300損壞導(dǎo)致，更換一個(gè)全新G300傳感器后，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠順利起動(dòng)，故障碼刪除成功。再次使用示波器檢查G28與G300的信號同步情況，相位正常。至此，故障排除。

5 結(jié)語

該發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難故障之所以能快速排除，是因?yàn)椴扇∫徽卓茖W(xué)的診斷及維修方式：結(jié)合故障現(xiàn)象和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的控制原理，分析該故障產(chǎn)生的原因，制定故障排除流程，然后按照故障代碼先行、由簡單到復(fù)雜的診斷原則，先從方便檢查部位開始，快速有效地排除了故障，并在故障排除后進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的整個(gè)診斷、排故過程思路清晰，可以給其他類似故障的診斷、排除提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]文愛民，謝劍.汽車故障診斷技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2021.

[2]翟庭杰.汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)原理與故障診斷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]張憲輝.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2019.

作者簡介：

王樹云，男，1981年生，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)槠嚬收显\斷技術(shù)、新能源汽車技術(shù)。