邁騰B8L燃油供給系統的故障分析及診斷

陸建康，方勇

（蘇州市職業大學，江蘇 蘇州 215104）

0 引言

汽車發動機包含兩大機構、五大系統，燃料供給系統是其重要的組成部分，負責給發動機輸送可燃混合氣，并將燃燒后的廢氣排出。燃料供給系統在結構上可細分為進氣系統、排氣系統和燃油供給系統。以邁騰B8L 2.0T CUGA發動機為例，燃油供給系統的作用是將汽油噴入進氣歧管和氣缸內，并與進氣歧管和氣缸內的空氣混合形成可燃混合氣。當燃油供給系統出現故障時，發動機將無法啟動或者發生抖動，嚴重影響發動機的正常運轉。為此本文就邁騰B8L 2.0T CUGA發動機的燃油供給系統常見故障進行分析，為相關故障診斷提供數據支持。

1 邁騰B8L燃油供給系統的結構與工作原理

1.1 燃油供給系統的結構

邁騰B8L 2.0T CUGA發動機燃油供給系統為特殊的雙噴射系統，即缸內直噴（TSI）和進氣歧管噴射（SRE）相結合[1]，如圖1所示。該發動機的燃油供給系統具體結構如圖2所示，分為低壓供油部分和高壓供油部分，由燃油泵、燃油泵控制單元、燃油箱、燃油濾清器、高壓燃油泵、低壓燃油油軌、高壓燃油油軌、低壓噴油器、高壓噴油器、低壓燃油壓力傳感器、高壓燃油壓力傳感器和發動機控制單元構成[2]。

圖1 雙噴射系統結構

圖2 邁騰B8L 2.0T CUGA發動機燃油供給系統

1.2 燃油供給系統的工作原理

根據雙噴射系統的結構，發動機油氣混合有兩種方式：1）利用高壓油泵系統，高壓油泵將燃油壓力升高至15～20 MPa，其內部燃油壓力調節閥打開，燃油直接進入高壓油軌和高壓噴油器，高壓噴油器在氣缸內直接噴射形成混合氣；2）使用進氣歧管燃油噴射系統，在進氣歧管內噴射形成混合氣。從圖2可知，低壓燃油油軌和高壓燃油油軌均與高壓油泵連接，高壓油泵上集成了燃油引導裝置，該裝置是低壓燃油供給系統的一部分；低壓部分工作時，燃油由燃油箱中的燃油泵輸出，經燃油濾清器進入燃油引導裝置，在進氣歧管噴射模式下，燃油通過引導裝置進入低壓燃油油軌，然后再進入進氣歧管噴油器，噴油器將燃油噴入歧管中。此時，高壓油泵內的燃油壓力調節閥將關閉對高壓油軌的燃油輸送，被加壓后的燃油會被冷卻并引流回燃油箱[1]。

雙噴射發動機共有4種不同噴射模式：進氣歧管單噴射、缸內直噴單次噴射、缸內直噴兩次噴射和缸內直噴三次噴射。燃油供給系統工作時，發動機控制單元會根據不同的工況采用不同的噴射模式[2-4]。

1.2.1 發動機起動工況

發動機冷起動時，冷卻液溫度較低，在發動機冷卻液溫度不高于45 ℃的工況下，燃油供給系統采用缸內直噴三次噴射模式，高壓噴油器會在壓縮行程中分3次向缸內噴射燃油，以此改善發動機低溫冷起動性能，減少積碳。

1.2.2 暖機和催化轉換器加熱工況

在發動機暖機和催化轉換器加熱工況時，進氣歧管翻板處于關閉狀態，燃油供給系統采用缸內直噴兩次噴射模式，高壓噴油器會在進氣和壓縮行程中分別噴射一次，同時配合較晚的點火點，形成一定的后燃，從而提高排氣溫度，縮短暖機時間和催化轉化器加熱時間，提高燃油經濟性。

1.2.3 部分負荷工況

發動機運行在部分負荷工況，冷卻液溫度高于45 ℃時，發動機主要采用進氣歧管噴射模式，進氣歧管翻板處于關閉狀態，在該模式下，燃油油滴在進氣歧管內有足夠的時間蒸發霧化，并與混合氣充分混合，以此減少細微顆粒物和碳煙的形成，降低二氧化碳的排放，滿足歐6排放標準，同時提高燃油經濟性。

1.2.4 全負荷工況

發動機需要全負荷工況運行時，燃油供給系統采用同1.2.2節相同的缸內直噴兩次噴射模式。

1.2.5 緊急工況

當低壓或者高壓噴油器組發生系統故障時，發動機將使用沒有故障的噴油組單獨工作，確保車輛仍然可以繼續行駛。

2 邁騰B8L燃油供給系統常見故障及診斷方法

根據燃油供給系統最常見故障進行分類，故障可以分為部件本體故障和電路故障，具體為噴油器及其相關電路故障，燃油泵控制單元及其相關電路故障及燃油泵本身故障。

2.1 噴油器及相關電路故障

發動機運行時抖動，并伴隨缺缸（失火）現象，一般故障原因是某缸噴油故障或點火故障，診斷此類故障時，需要通過故障診斷儀讀取發動機故障碼，如果無故障碼，則故障可能由點火線圈或者火花塞故障引起；如果是噴油相關故障，故障碼一般會有噴油器電路開路、噴油器電路對地短路和噴油器電路對正極短路等3類，并指向具體某一氣缸，同時發動機故障指示燈點亮，例如氣缸2高壓噴油電路出現斷路故障時，可讀到故障碼為“P020200 氣缸2噴油器電路”。下文就具體的故障點及診斷方法進行闡述。

當車輛在部分負荷工況運行時，出現明顯發動機抖動及加速無力現象，發動機故障指示燈點亮，根據燃油供給系統工作原理，可以判斷此時某氣缸低壓噴油器及其相關電路出現故障，結合故障代碼及低壓噴油器控制電路圖（如圖3），以1號氣缸為例，第1種情況為：如果出現噴油器電路開路故障碼時，拔下噴油器接插件，選用萬用表電阻擋測量噴油器本體電阻，正常范圍為12～15 Ω，如果測量值遠高于該正常值，說明噴油器本體故障，更換噴油器即可；若噴油器本體阻值正常，則可用電阻法分別測量噴油器接插器T2rp/1與SB9之間、T2rp/2與T105/25之間的電阻，初步確定開路位置，經測量如果T2rp/2與T105/25之間存在開路，再分別測量T8f/2與T105/25之間、T8q/2與T2rp/2之間的電阻，確定具體開路線路，當兩段阻值均正常，基本可確定故障點在接插器T8f/2與T8q/2的針腳之間，最后通過背插的方式，測量接插器T8f/2與T8q/2兩針腳之間的電阻值，最終定位故障點。第2種情況為：如果出現噴油器電路對地短路故障碼時，分別將接插器TMOM、噴油器接插器T2rp、發動機控制單元J623接插器T105拔下，然后測別測量T8f/1、T2rp/1、T8f/2、T2rp/2、噴油器針腳和發動機控制單元J623 T105/25 號針腳對地的電阻，阻值為0時，說明該線路或者器件出現對地短路故障。第3種情況為：如果出現噴油器電路對電源短路故障碼時，測量方法與第2種情況相同，各測量點分別對電源測電阻，阻值為0的點就是故障線路或故障器件。

圖3 低壓噴油器控制電路圖

2.2 燃油泵控制單元及相關電路故障

在緊急工況下，雙噴射發動機至少會有1套燃油噴射系統工作，即便保險絲SB9斷路，低壓噴油器全部不工作，高壓噴油器會保證發動機正常運轉。因此，在燃油供給系統中，造成發動機不啟動故障的原因一定是燃油泵、燃油泵控制單元及其相關電路故障。燃油泵、燃油泵控制單元及其相關電路如圖4[6]所示，燃油泵控制單元J538是由保險絲SB10提供12 V電源，通過720接地點接地，發動機控制單元J623通過導線T91/9至T5ax/5提供燃油泵工作控制信號，T5ax/1和T5ax/2根據來自發動機控制單元的控制信號控制燃油泵G6工作，燃油泵控制單元J538針腳定義如表1[5]所示。

表1 J538針腳定義[5]

圖4 燃油泵控制電路圖J538.燃油泵控制單元 J623.發動機控制單元 SB10.保險絲 G6.燃油泵720.接地點

由圖4可知，燃油泵控制系統可能的故障有4類：保險絲SB10 及SB10 至T5ax/3 線路開路引起的供電故障，T5ax/4 至接地點開路引起的接地故障，T91/9 至T5ax/5控制信號線開路、對地短路、對電源短路引起的控制信號故障，燃油泵本體故障及T5ax/1至T5aw/1，T5ax/2 至T5aw/5 線路開路引起的燃油泵故障。這4類故障診斷與排除相對簡單，當故障發生時，發動機故障指示燈會點亮，同時產生相應故障碼，依照故障碼指示即可排除故障。當出現供電對控制地短路或信號對控制地、控制電源短路時，故障診斷就相對困難，以實際案例J538內部T5ax/2與T5ax/3短路故障為例，闡述此類故障的診斷思路。

車輛故障現象為啟動機正常工作，但不啟動，發動機故障指示燈點亮，通過故障診斷儀讀取故障碼為“P025C00 燃油泵模塊促動-對地短路”。根據故障現象和故障碼可以初步判定為燃油泵控制單元電源故障，根據圖5所示診斷步驟進行診斷。打開點火開關，使用萬用表電壓擋測量燃油泵控制電源供電保險絲SB10上的電壓。第1種情況為：如果保險絲SB10兩端電壓都為0 V，進一步檢查主繼電器本體及其控制線路。第2種情況為：如果保險絲SB10兩端電壓均為12 V，進一步測量J538上接插器T5ax針腳3上的電壓值，如果電壓值為12 V，則可判定J538內部電源模塊故障，如果電壓為0 V，則說明保險絲SB10至J538線路出現斷路。第3種情況為：保險絲SB10一端有12 V電壓，另一端電壓值為0 V，則可判定保險絲斷路，此時需要進一步查找保險絲斷路原因；一般情況下保險絲斷路是因其下游存在短路故障，檢測時采用分段檢測的方法，確定短路位置。

圖5 診斷流程

具體檢測步驟為：1）保持車輛上電狀態，測量保險絲SB10 0 V端對地電阻。2）如果步驟1）測量結果為0 Ω，關閉點火開關，拔下J538的T5ax接插器，分別測量SB10 0 V端對地電阻和J538 3#針腳與4#針腳之間的電阻，若前者測量結果為0 Ω，則短路發生在SB10至J538的線束端；若后者測量結果為0 Ω，則模塊內部供電針腳3#與接地針腳4#之間發生短路。3）如果步驟1）測量結果為無窮，則故障原因可能有兩種，一種是保險絲本身因到達壽命極限而熔絲斷裂，另一種是電源對控制地短路；根據表1和J538工作原理分析可知，當J538模塊無供電時，J538不會輸出燃油泵G6的控制電源正極電壓和控制電源負極電壓，此狀態下無法直接測得保險絲對地短路，因此會誤以為保險絲本身熔斷故障，當更換新保險絲后，車輛上電，J538得電后輸出燃油泵G6的控制電源正極電壓和控制電源負極電壓，此時J538供電針腳就會與控制電源負極形成短路，即J538電源對地短路，保險絲SB10再次熔斷，這也是診斷此類故障的難點所在。為了充分排除第2種可能故障，首先關閉點火開關，拔下J538的T5ax接插器，然后分別測量J538模塊的3#針腳與2#針腳之間的電阻值，J538接插器T5ax的3#針孔與2#針孔之間的電阻值；若模塊端測量結果為0 Ω，則J538模塊內部電源對控制地短路；若接插器端測量結果為0 Ω，則電源對控制地短路發生在接插器及其線束端；若兩者結果都是無窮，則故障是因保險絲自身熔斷造成的。

3 結語

燃油供給系統故障是引起車輛怠速抖動、加速無力甚至發動機無法啟動的主要原因之一，故障點主要集中在噴油器本體、燃油泵控制單元、燃油泵及燃油供給系統相關線路。當故障為斷路或短路時，一般都會有相應的故障碼出現，診斷時采用診斷儀讀取故障碼，按照故障碼指示的范圍，按照先線路、后模塊的思路，采用電壓法和電阻法確定故障位置，當測量電壓值為0 V時或電阻為無窮大時故障為線路或模塊內部開路，當測量電壓值為12 V或電阻為0 Ω時，表明所測線路功能正常。在診斷噴油器相關故障時，直接采用電阻法測量噴油器內阻，并與標準值進行比對，同時測量其相關控制線路的導通情況。在診斷燃油泵控制單元供電保險絲SB10斷路故障時，一定要考慮J538模塊電源對控制地短路的故障，在車輛不帶電情況下，拔下模塊J538接插器，分別測量模塊J538和接插器T5ax電源針腳/針孔與控制地針腳/針孔之間的導通情況，以此確定具體短路故障點。