宝马N20发动机故障6例

文：赵宝平、赵玉亮

宝马N20发动机故障6例

文：赵宝平、赵玉亮

故障1

抖动、拉缸

故障现象：一辆宝马525Li轿车，搭载N20发动机，行驶里程3.4万km。用户反映该车发动机起动后有抖动现象，怠速时坐在车内感觉座椅一颤一颤的，开启空调时抖动较为严重，关闭空调后抖动减轻。

检查分析：接车后，维修人员首先对故障现象进行了验证。车辆起动后，坐在车里能明显地感觉到车辆的振动。此时急踩加速踏板，排气管中冒黑烟，怀疑燃油供给系统故障（混合气过浓）。借助专用故障诊断仪对车辆进行检测，发动机控制单元DME中存储了以下故障代码。

①140310熄火，气缸3：已识别，当前不存在，频率1次。

②140210熄火，气缸2：已识别，当前不存在，频率1次。

③140301熄火，气缸3：喷射装置被关闭，当前不存在，频率1次。

④140201熄火，气缸2：喷射装置被关闭，当前不存在，频率1次。

⑤140001熄火，多个气缸：喷射装置被关闭，当前不存在，频率1次。

接着，维修人员检查了2、3缸的火花塞，根据火花塞的状态，可以看出存在燃烧不良情况。尤其是3缸，火花塞头上有很多积炭，并且有湿润的燃油。于是更换了2、3缸的火花塞和喷油器，但是起动后还是能够感觉到抖动。

使用故障诊断仪在DME中读取各缸的运转平稳性，数值都为0。对气缸压力进行测量，发现3缸的缸压仅为600 kPa，其他各气缸压力都能达到1 MPa以上。使用内窥镜观察3缸缸内的情况，发现3缸内壁上有2道黑线，不知道是活塞环对口了还是有拉缸磨损（内窥镜照片不是太清楚）。

为了排除是活塞环对口导致密封不良，造成缸压低，维修人员向3缸内注入了少量的机油，这时再次测量气缸压力，气缸压力最大为700 kPa，还是明显低于其他3个气缸。

由于内窥镜观察3缸内的情况不是很清晰，无法判断为什么3缸气缸压力偏低，需要拆卸气缸盖后做进一步检查。拆下气缸盖后，最终发现3缸的活塞在垂直于缸体的方向上有一道裂纹，就是这道裂纹导致3缸排气侧内壁拉缸。将3缸活塞转到上止点后，发现沿纵向上活塞后部比前部略低。

维修人员对进气系统和空气滤芯进行了仔细检查，没有发现丝毫的进水痕迹，估计是由于3缸喷油器滴漏导致的3缸活塞开裂。

故障排除：由于在质保期内，最终该车更换了发动机。

故障2

关键词：增压压力、真空泵

故障现象：一辆宝马3系轿车，搭载N20发动机，行驶里程3.8万km。用户反应车辆在行驶过程中发动机故障灯报警，中央信息显示屏提示发动机功率下降，且车辆加速困难。

检查分析：维修人员使用专用故障诊断仪对车辆进行快速测试，发现存储了“120308—增压压力调节器，可信度，压力过低”的故障信息。另外，还有故障码D01557、D01558、D0156D、D01570和D02D58，这几个故障码共同的特征是扭矩信号缺失。

对增压压力过低故障进行检查，在拆卸真空储能器时有许多机油流出。接着对真空管路进行检查，发现管路中各处全部都有机油，包括减压装置电子气动压力转换器内部。

维修人员拆卸2级真空泵时，发现至涡轮增压器的真空管路内部膜片已经损坏（图1）。于是对涡轮增压器的真空管路进行检查，发现管路中有机油，检查涡轮增压器内部也有少量机油存在。

对于故障代码D01557、D01558、D0156D、D01570和D02D58，根据PUMA（技术通报）：52759135，执行检测计划，检查相关搭铁线正常。

最终确定真空泵已经损坏需要更换，在配件查询时得知只能订购改进型的。对于2013年以前生产的车辆，真空泵更换时需要与进气凸轮轴一起更换，因为进气凸轮轴在2013年4月以后进行了配件改进，新的真空泵与旧的凸轮轴是不能一起安装的。此外，车辆真空储能器、减压装置电气动压力转换器及涡轮增压器内部都已经有机油存在（图2），怀疑内部损坏。

故障排除：更换涡轮增压器、真空泵、凸轮轴、储能器和减压装置后起动发动机，发动机顺利起动，加速顺畅，经试车发动机一切正常，至此故障彻底排除。

故障3

关键词：涡轮增压器

检查分析：维修人员首先验证故障现象，经与用户一同试车，确认故障现象确实存在。接着，对车辆进行了以下的检测：检测DME有增压压力调节的相关故障；查询该车没有与发动机相关的事故或水浸的维修记录；拆检涡轮增压器，发现进气涡轮轴心上的固定螺母脱落，导致涡轮叶片被打烂，从而引起涡轮异响。

更换涡轮增压器后试车，一开始都正常，但随后又出现发动机功率下降故障。维修人员重新拆卸检查涡轮增压器，检查阀门开度与试驾车的一样，三元催化器也没有堵塞，但新涡轮叶片严重卡死，需要很大力气才转得动。检查其润滑管路有机油，新的涡轮增压器已损坏。

更换第2个涡轮增压器，然后再次试车，一开始也都正常，但不一会又出现发动机功率下降故障。检查发现涡轮叶片固定螺母又脱出来，第2个涡轮增压器也损坏了。第2个涡轮增压器的涡轮没有卡死，转动正常，对其进行拆检，发现润滑油管路布置正常，管路没有堵塞，并且拆开时有机油滴出。初步分析脱开的螺母没有固定好是主要原因，螺母没有自锁。

拆检第一个更换的涡轮增压器，涡轮有阻力，类似轴承抱死的感觉。把原车的旧涡轮增压器装上，测量机油压力，压力正常。另外，检查循环空气减压阀，正常。这个阀出问题，增压空气会从节气门反弹冲击涡轮。拆下原车涡轮增压器进行拆检，在拆解的过程中叶片已断开，中间有严重高温产生的积炭，故障点指向润滑系统。

在测试机油压力正常的前提下，检查增压器机油供应管路，发现在起动的时候没有机油喷出，只有一点机油流出。检查缸体一侧管路时，发现管路中有一个单向阀，奇怪的是，此阀的方向是阻止机油通过。对比其他车辆，没有此单向阀的信息。最终厂家技术部建议更换气缸盖。

故障排除：更换气缸盖后试车，故障彻底排除。

王家会站按精度划分属于三类精度站，根据该站各年汛期总水量Wf，计算频率并绘制曲线，取汛期径流量频率p为10%、50%、90%所对应的径流量相近的年份为丰、平、枯水典型年。依据汛期径流量频率p为10%、50%、90%所对应的径流量相近的年份为丰、平、枯水典型年，分别为2008年、2006年、2002年。

故障4

关键词：高压喷油器固定架

故障现象：一辆2012年产宝马X3运动型多功能车，搭载N20发动机，行驶里程5万km。用户反映该车起动后发动机怠速抖动，感觉发动机舱中的噪声很大，排气管排出的尾气也很难闻。

检查分析：接车后，维修人员首先验证用户反映的故障现象，怠速状态下观察发动机，感觉发动机有横向晃动的现象，好像有气缸不工作或者工作不正常，并且可以听到发动机气缸盖上部有漏气的噪声。借助宝马专用诊断仪ISID进行诊断检测，读取发动机控制系统故障内容如下：112201—气缸2 喷射装置，控制：断路。

调用控制单元功能，读取发动机运转不平稳值（图3）。发动机的运转不平稳值显示第2缸、第3缸没有正常工作。

接下来根据诊断的内容，先对第2缸的高压喷油器进行基础的检查。检测DME和2缸喷油器之间的线束没有问题，因此根据故障码的细节描述，准备先更换第2缸的高压喷油器。当拆下第1缸和第2缸高压喷油器的固定架后（第1缸和第2缸共用1个固定架；第3缸和第4缸共用一个固定架），第2缸高压喷油器轻轻的一拉便拉出来了。正常情况下，即使拆下高压喷油器的固定架，由于高压喷油器上特氟隆环的作用，喷油器也很难从缸盖中拉出，需要借助专用工具费很大的力才可以拉出。第1缸的高压喷油器就固定得很紧，不用专用工具根本拔不出来。

特氟隆的化学名是聚四氟乙烯，英文名为Polytetra fl uoroetylene，简称PTFE。具有耐腐蚀性、耐高低温性、自润滑性、表面不粘性、耐大气老化性和不燃性等优点。

拆下喷油器后检查发现，第2缸高压喷油器顶部没有特氟隆环，并且喷油器的前部被烟熏得黑乎乎的，有明显漏气的痕迹（图4）。喷油器上的特氟隆环到哪儿去了呢？仔细观察发现，喷油器安装特氟隆环的位置还残留了一点点痕迹，分析密封圈可能被高温融化掉或者破碎后被高压气体吹走了。

在之前读取的发动机运转不平稳值中，显示第3缸工作也不正常，既然第2缸会出现这样的问题，会不会第3缸也是同样的问题呢？于是，维修人员拆下第3缸和第4缸的高压喷油器固定架进行检查，发现第3缸高压喷油器也很容易就被拉出来了，而第4缸喷油器固定得很紧，无法轻易拔出来。拉出第3缸喷油器后，发现其问题基本上和第2缸类似，安装特氟隆环位置只剩下很少量密封环残骸，整个喷油器的前端被罩上一层积炭（图5）。

第1缸和第4缸喷油器需要使用拉拔专用工具才能拆卸下来，拆下后检查发现，这2个气缸的高压喷油器特氟隆环完好无损。喷油器的前端只有顶部有很少量的积炭，其他位置则很干净。那为什么只有第2缸和第3缸的高压喷油器出现这样的现象呢？维修人员分析认为，可能还是安装引起的问题。

通过宝马诊断系统ISTA调出喷油器的拆卸安装步骤，除了常规的要求之外，还发现了一个安装细节：高压喷油器的固定架平面呈弧形，分正反面，ISTA要求喷油器固定架按图6中黑色箭头方向安装。并且这个固定架上面还有零件号码，安装时零件号码朝上（图7）。对比刚才已经拆卸的固定架，发现固定架有零件号的一面是朝下安装的，固定架安装错误（图8）。

当高压喷油器固定架的安装方向错误后，紧固压紧时，固定架只有一端会被压下去，完全压紧高压喷油器，使喷油器不会松动，而另一端可能会略微翘起，起不到完全压紧高压喷油器的作用。所以，2个固定架能够完全压紧高压喷油器一端的2个气缸的特氟隆环是正常的（1缸和4缸），而另一端所固定的2缸和3缸的高压喷油器则出现了问题。

事实上，起初2缸和3缸高压喷油器还可以靠特氟隆环起到一定的紧固作用，时间久了，高压喷油器就会发生移动，特氟隆环就无法完全密封。在气缸压力的作用下，密封环就会慢慢损坏、破碎，造成气缸漏气，发动机的气缸压力不足，进而引起第2缸和第3缸工作不正常。

故障排除：更换4个气缸喷油器的特氟隆环，然后正确安装高压喷油器的固定架，删除故障存储，起动车辆，发动机起动着车后运转平稳，漏气的声音消除，至此故障排除。

故障4

关键词：喷油器

故障现象：一辆宝马320Li轿车，搭载N20发动机，行驶里程5 000 km。用户反映车辆行驶中发动机故障灯突然报警，中央信息显示屏提示“发动机功率下降”，同时车辆加速无力，排气管发出“突突”异响，怠速状态下发动机剧烈抖动。

检查分析：维修人员确定故障现象确实存在后，观察发现三元催化器前端被烧得通红（图9）。借助ISID对车辆进行诊断检测，读取发动机控制系统故障内容如表1所示。调用DME控制单元功能读取数据流，显示发动机运转不平稳值如图10所示。故障存储中显示第1缸、第2缸和第4缸失火，发动机的数据流显示4个缸平稳值都偏大，其中2个气缸为正值，2个气缸为负值，和理论的平均值0误差很大。

了解到以上信息后，维修人员先进行基础检查，和其他正常的车辆对调一组点火线圈测试，故障依旧。拆下火花塞检查，发现第1缸的火花塞电极上已经布满了积炭（图11），火花塞电极间已经短路，第1缸不可能再正常工作了，其他3个缸的火花塞燃烧正常。

接下来更换一组火花塞，然后起动车辆，发动机怠速状态下仍然剧烈抖动，原地急踩加速踏板，排气管中仍然发出“突突”异响，不一会儿三元催化器又被烧得通红。此时进行诊断测试，没有故障存储。再次调用控制单元功能读取发动机运转不平稳值如图12所示。第1缸运转平稳值误差变得更大，分析第1缸已经完全停止工作了，其他3个气缸的运转平稳值则更加接近于正常理论值。

发动机控制单元DME具有识别每一个气缸失火的功能，如果在发动机的运转中识别到有气缸出现缺火的现象，为了保护三元催化器则会关闭这个气缸的喷油。这也是发动机控制单元存储“40004—熄火，多个气缸：有废气危害的”和“140001—熄火，多个气缸：喷射装置被关闭”故障信息的原因。

既然喷油器的喷油被关闭，为什么三元催化器还是被这么快烧红呢?只有燃油在三元催化器前端直接燃烧才会造成这种结果。引起这个结果的原因很有可能是喷油器内部发卡或者关闭不严，导致这个气缸混合气过浓无法点火正常燃烧，燃油直接由排气门排入了三元催化器。

最后再次拆下第1缸的火花塞，发现火花塞上又被熏黑了，火花塞的电极上还沾满了燃油，说明故障点就在第1缸高压喷油器上面。拆下第2缸的火花塞检查发现，火花塞燃烧得很正常，2个气缸火花塞表面状态如图13所示。

故障排除：更换第1缸的高压喷油器，并通过服务功能输入喷油器的匹配值，进行喷油器油量匹配，然后起动车辆，发动机运转平稳，不再抖动，三元催化器也没有被烧红，试车加速顺畅有力，故障排除。

故障6

关键词：量控阀

故障现象：一辆宝马525Li轿车，搭载N20发动机，行驶里程2 970 km。用户反映车辆行驶中发动机故障灯点亮、且加速无力，同时CID显示屏提示“传动系统故障，请谨慎驾驶”。

检查分析：维修人员接车后首先进行试车，早晨刚起动车辆时，车辆正常，发动机故障灯没有点亮，加速也正常。但是，在试车回来的路上，将加速踏板踩到底的时候，发动机故障灯报警，同时CID显示屏提示动力下降。

维修人员使用故障诊断仪ISID检测，有一个故障码：11C404—量控阀控制，断路。执行检测计划，提示需要更换量控阀（就是高压油泵），但更换高压油泵后，试车故障依旧。

进入DME控制单元功能，查看高压燃油压力，怠速时的实际油压比标准值低很多，由于是新更换的高压燃油泵，油压不可能这么低，那为什么实际油压这么低？维修人员怀疑共轨压力传感器有问题，传给DME错误的信号。于是，将其他同款车辆上的共轨油压传感器拆下来安装到故障车上试验，经试车，怠速实际油压还是过低，故障依旧。

考虑高压的燃油是由低压油路先传输过来，再经过高压泵才变成高压的，是不是低压油路供油不足？于是维修人员接上燃油压力表，测量低压油压为550 kPa，说明低压油路燃油压力正常。想再用压力表测量高压油路的实际压力，可是没有BMW专用工具，也没有燃油高压表，诊断陷入僵局。

难道新的量控阀有问题？维修人员测量量控阀的电阻为0.8 Ω，测量旧的量控阀的电阻也是0.8 Ω，说明量控阀是正常的。拔下插接器，测量量控阀到DME线束的电阻为0.2 Ω，2根线束都是0.2 Ω，说明线束没有断路和短路。那为什么总是报“量控阀控制，断路”故障？

再次使用ISID检测，还是有故障码11C404—量控阀控制，断路。既然是个电控阀，肯定有电压降，于是维修人员使用适配器IMIB2测量DME的插接器2B的55针脚和56针脚的输出电压，结果都是0.7 V，没有电压降，两端电压是0 V。测量其波形为一条直线（图14），而正常应该是一个脉宽调制信号（PWM）。

车间还停着一辆X3车型，也同样装配N20发动机，维修人员迅速把适配器IMIB2都搬到那辆X3车上去测试，经对X3车上的量控阀的电压进行测量，其55针脚是0.7 V，56针脚是0.4 V，两针脚之间有0.3 V的电压降。测量波形是一个PWM信号。

经过前面的检测，量控阀和相关线束存在故障的可能性均已排除，那么对于这个故障码而言，可能的故障点只剩下DME了，于是向技术部申请更换DME。

故障排除：更换DME，编程后进行试车，确认故障彻底排除。

回顾总结：量控阀是新的，并且线路电阻值为0.2 Ω，属正常范围之内，二者均可排除，但是还是报“量控阀，断路”的故障码，剩下的可能故障点就是DME了。关键是如何验证是DME的问题。

要验证DME的问题，一般情况下，都是检测波形，这个量控阀正常情况下是一个PWM信号，而故障车的输出波形是一条直线。据此，故障点已经趋向DME了。

根据技术手册，55号针脚电压应该是12 V，但是我们测量电压只是0.7 V，因为这个是PWM信号，瞬时确实是12 V，但是用万用表直流电压挡测量时，无法捕捉这个瞬时值，所以只显示一个均电压0.7 V。