文:蔡永福
故障1:发动机故障灯点亮
关键词:文丘里管、炭罐净化系统
故障现象:一辆2021年产路虎揽胜极光运动型多功能车,搭载2.0T发动机和自动变速器,行驶里程5 500km。用户反应仪表板上的发动机故障灯亮,已经更换过炭罐和炭罐电磁阀,但故障依旧。
检查分析:维修人员接车后起动发动机,确认仪表板上的发动机故障灯点亮。连接诊断仪检测,读取到故障码“P144B-00——燃油蒸汽排放系统辅助净化蒸汽管路限制/堵塞”(图1)。查阅该车的历史维修记录,车辆在2个月前更换过炭罐,当时的里程为351 km;以及在2周前,检查进气、蒸气系统及文丘里管系统管时发现,文丘里管有折压的情况,并进行了调整,当时的行驶里程为4 420 km。这两次维修,均记录了P144B-00的故障码,而现在故障现象又一次出现。
图1 诊断仪读取到的故障码及解释
使用诊断仪执行故障症状指导型诊断功能,结果提示“查看DTC并按照帮助文本操作以修复故障,如果不存在链接的DTC请参见TOPix 链接以了解有关系的更多信息”(图2)。
图2 指导型诊断结果
通过故障码可知,车辆的故障在炭罐净化系统,蒸发排放系统降低了燃油箱中的燃油蒸汽排放到大气中的HC含量水平。该系统包括蒸发排放炭罐、净化阀、互连通风管和软管等部件。如图3所示,在无增压条件下,净化将通过RSV1单向阀流入节气门后进气歧管。在增压条件下,净化气流通过RSV2阀进入文丘里系统,允许净化气流在接近大气压的情况下先于涡轮增压器压缩机进入进气道。发动机在负荷低时,涡轮增压器增压压力低的情况下,燃油蒸气经过净化阀内的止回阀,然后燃油蒸汽直接进入到时气歧管,在负载高时,涡轮增压顺增压压力高的情况下,燃油蒸汽经炭罐电磁阀内的文丘里管被导入低压清洁空气管道。
图3 系统工作原理
结合故障码P144B-00的可能原因,初步判断为燃油净化系统(炭罐、净化电磁阀、文丘里管)相关管道是否漏气、堵塞 ,也可能是炭罐、净化阀或文丘里管部件本身有故障。需要进一步确认燃油蒸气净化系统的管道是否存在漏气、堵塞情况,检查净化阀的线路是否正常,净化阀本身是否工作正常,检查文丘里管系统是否存在问题。
用诊断仪执行清污阀自检和燃油箱泄漏(DMTL)测试,结果均正常。起动车辆,手摸着炭罐电磁阀,能感觉到明显的跳动。断开连接至炭罐的管路,也能在通往电磁阀的管道听到真空吸气的声音,手放在管道接口也能感到明显的负压。当炭罐电磁阀停止跳动的时候,手放在管道接口处就没有吸气,说明炭罐电磁阀工作正常。
对炭罐管路进行烟雾测漏,确认炭罐管路及连接口不存在泄漏的情况,烟雾从DMTL 上的滤芯正常排出。断开油气分离器两端进行烟雾测试,烟雾能正常的进出,确认进出气正常,不存在堵塞情况,检查油气分离器到油管上的管路没有挤压和破损的情况。使用高压烟雾测漏对进系统系统进行检漏,没有发现进气系统有烟雾泄漏的情况。
检查涡轮增压的进气管连接正常,没有泄漏和堵塞情况,检查炭罐电磁阀连接至涡轮进气口的管路安装正常(图4)。没有挤压和破损的情况,同时查看连接至进气歧管和节气门进气管上的管路正常,没有泄漏,拆下相关的管道检查未发现异常(图5)。
图4 蒸气管路安装良好
图5 文丘里管外观及管路接口正常
连接PICO示波器,测得净化阀压力传感器在怠速时的信号波形(图6),和在2 000 r/min时的信号波形(图7),对比正常车辆的净化阀压力传感器信号波形一样。
图7 2 000转时净化阀压力传感器的波形
拆下整个蒸汽净化管道检查,拆下文丘里管至增压空气管道之间的管道(图8),嘴对着该管道吹气,发现吹不动。用气枪进行测试,小气压吹不通,加大气压吹时,听到“嘭”的一声,此后再对管道吹气就很顺畅了。由此确认,管道内部脱层导致管路堵塞(图9)。
图8 文丘里管至增压空气管道
图9 管道内部开裂
故障维修:更换文丘里管至增压空气管道之间的管道连接,清除故障码后路试,行驶200 km 发动机故障灯未点亮。将车辆交还用户,2个月后回访,确认故障未再出现,故障完全排除。
故障2:发动机运转抖动
关键词:失火、CVVL 电磁阀
故障现象:一辆2023年产的路虎发现运动型多功能车,搭载2.0T发动机和自动变速器,行驶里程500 km。用户反应该车行驶中发动机抖动,加速无力,仪表板上的发动机故障灯点亮,由救援车运送至维修厂。
检查分析:维修人员接车后试用车辆,确认发动机抖动严重,仪表板上的发动机故障灯亮,发动机转速表上下摆动,现象并未随发动机运转时间的延长而缓解。检查车辆信息,无任何事故和相关维修的历史,也没有加装、改装的情况。查阅技术网站,无相关技术公告和服务活动。
连接诊断仪,读取到3条与发动机动力有关的故障码,分别是“P3498-71—气缸1禁用性能-执行器卡滞”;“P0316-00——起动时检测到失火”;“P0301-00——检测到气缸1失火”。清除故障码后重新起动车辆,仍然读取到故障码P3498-71。读取发动机的失火情况,气缸1计数30、平均28;气缸2计数0、平均1;气缸3计数0、平均1;气缸4计数0、平均2(图10)。
图10 气缸失火识别
根据故障码分析,可能原因是连续可变气门升程单元CVVL 的控制系统故障。CVVL 是一个电动液压系统,允许发动机在工作循环的任何点上尽可能有效地产生最大功率和扭矩。该装置仅安装在进气门上,可以连续调节进入气缸的空气流量,使得发动机在任何转速或负载条件下均可根据需要实现流畅的功率传送。
当发动机处于扭矩需求低的情况下时,CVVL 将会提供较低的进气门升程,随着扭矩需求的增大,它将会提供逐渐增高的气门升程。通过让发动机以最大效率进行呼吸,油门响应得到显著提高,而二氧化碳排放得以减少。如果CVVL电磁阀发生故障,则相关气缸上的气门升程将会完全消失,发动机将会进入自我保护模式,利用剩余的气缸来运行。驾驶员将会体验到发动机运转抖动和性能下降。
关闭发动机,确认机油液位正常,该车仅行驶500km,没有更换过机油。检查气缸1的气门升程电磁阀线束,连接正常、无破损。检查插接器,针脚没有退缩、腐蚀或进水等异常(图11)。
图11 线束和插接器均正常
用万用表测量,气缸1气门升程电磁阀的电阻0.3 Ω,测得其他气缸的气门升程电磁阀的电阻也是0.3 Ω或0.4 Ω。
使用PICO示波器,B通道连接1缸CVVL 电磁阀C1E468AP-1,C通道连接1缸的CVVL电磁阀C1E468AP-2,D通道测得1缸CVVL电磁阀的电流。起动发动机,测得故障时的波形如图12所示。
图12 气缸1故障波形
测得正常气缸4的CVVL 电磁阀的电压和电流波形(图13),通过对比,可以发现故障气缸的CVVL电磁阀在工作期间的各个阶段(预先磁化阶段、预先磁化、保持阶段)阶段的时间都明显超过正常的电磁阀工作时间。同时,故障电磁阀在断电后产生的感应电压和电流明显存有异于正常电磁阀,说明电磁阀存在卡滞故障,与P3498-71故障码的描述一致。
图13 正常气缸4 波形
气缸1的CVVL 电磁阀工作波形与正常气缸的CVVL 电磁阀工作波形对比,推测气缸1的电磁阀存在卡滞,导致气缸1无法适时打开和关闭气门,使得气缸1无法正常工作,造成气缸1失火,发动机抖动加速无力故障。
故障排除:更换1缸侧的CVVL控制单元,使用诊断电脑清除掉故障码,起动车辆,发动机工作平稳,仪表上的发动机故障灯不再点亮。重新读取,无任何故障码,读取发动机各缸的失火率均为0,至此车辆的发动机抖动,发动机故障灯亮的故障完全排除。