上海永达汽车集团有限公司 黄 浩
故障现象一辆2014年产宾利GT车,搭载型号为CYC的4.0 L双涡轮增压发动机,累计行驶里程约为6.2万km。车主反映,该车行驶过程中偶尔会出现加速抖动的现象,其他工况一切正常,最近1个月加速抖动的频率有所增加,在其他修理厂已经更换过点火线圈和火花塞,但是故障依旧。
故障诊断接车后首先试车验证故障现象,路试过程中出现加速抖动的现象,但仅出现了1次,瞬间又恢复正常。读取故障时的发动机相关数据流,各气缸的缺火数据均显示为0次,且没有任何故障代码存储。回厂后,检查发动机及变速器外部附件,均未发现异常。再次起动发动机,原地多次急加速试车,期间,又出现了1次抖动,推断抖动来自于发动机本身。
鉴于之前的维修人员已经更换过点火线圈和火花塞,且发动机及变速器外部附件都已检查过,于是决定测量各气缸的气缸压力和泄漏量。拆下燃油泵熔丝,连接气缸压力表,将加速踏板完全踩到底,起动发动机,依次测量各气缸的气缸压力,最低为9.5 bar(1 bar=100 kPa),最高为11.5 bar,符合标准值(各气缸的气缸压力标准值为9.5 bar~14 bar),且各气缸的气缸压力没有较大的偏差。接着,将气缸1的活塞转到压缩上止点位置,连接气缸泄漏仪,自气缸泄漏仪尾部接入压缩空气,观察气缸泄漏仪,测量结果约为10%(各气缸的泄漏量标准值应低于15%),说明气缸1的泄漏量正常;依次测量其他气缸的泄漏量,也均在标准值范围内。
发动机正常工作时,排气压力脉动是均匀的,若发动机的某个气缸或多个气缸工作不良,则排气压力会出现异常波动。连接压力传感器(WPS500)和示波器,同时测量气缸1的点火触发信号和排气压力脉动,发现排气压力脉动波形有1处异常波动(图1),初步判断发动机某个气缸工作不良。如何判断是哪个气缸工作不良呢?使用WOT(waveform overlay tool,波形叠加工具)软件,输入发动机气缸的点火顺序(1-5-4-8-6-3-7-2),WOT软件自动生成发动机做功循环图。将发动机做功循环图与排气压力脉动波形叠加(图2),分析可知,排气压力脉动出现异常时,气缸7和气缸2同时处于排气行程,其中气缸7为排气终了阶段,气缸2处于排气开始阶段,考虑到此时气缸2的排气作用较大,因此怀疑气缸2工作不良。
图1 测量气缸1的点火触发信号和排气压力脉动(截屏)
图2 将发动机做功循环图与排气压力脉动波形叠加(截屏)
拆下气缸2的火花塞,用内窥镜检查气缸2表面,发现气缸2下止点附近出现轻微的拉伤痕迹。再次连接WPS500和示波器,测量各气缸的气缸压力,发现气缸2的气缸压力约为8.95 bar,其他气缸的气缸压力均约为10.9 bar,说明气缸2的确存在泄漏故障。
确定故障部位后,维修人员仔细对比气缸压力表、气缸泄漏仪及WPS500的测量方法,认为气缸压力表测量的是累积气缸压力,气缸泄漏仪测量的是活塞位于上止点时的气缸泄漏量,WPS500测量的是整个工作循环气缸压力实时状况。如果气缸故障部位位于下止点与上止点之间,那么使用气缸压力表、气缸泄漏仪将无法判断气缸是否正常,而使用WPS500却能够确认有问题的气缸。
故障排除更换气缸体、活塞及活塞环后装复发动机,进行路试,加速抖动现象未再出现,故障彻底排除。