检修描述:一辆2007款奥迪Q7,搭载BHK发动机,累计行驶里程约为13万km。车主反映,该车行驶中发动机故障灯突然点亮,同时发动机加速无力。
故障检测:接车后试车,发动机怠速无明显异常,但大负荷(行驶中加速或做失速测试)时故障再现。用故障检测仪检测,发动机控制单元中存储有故障代码“P0306 气缸6:检测到失火”“P0301 气缸1:检测到失火”(图1);读取发动机失火数据,发现气缸1和气缸6的失火次数在增加,说明气缸1和气缸6工作不良。
用pico示波器测量曲轴位置传感器信号和气缸1点火触发信号波形,并对曲轴位置传感器信号进行频率计算,得出发动机转速曲线。图2为发动机怠速时的相关信号波形,可以看到,每次点火后发动机转速都会有1次提升,且提升幅度比较均匀,说明各气缸工作均正常。
图3为发动机大负荷时的相关信号波形,可以看到,气缸1和气缸6点火后发动机转速不升反降,说明气缸1和气缸6此时完全失火。
接着测量气缸1和气缸6的喷油电流波形(图4,电流钳没有标定,所以幅值显示为mV),两者一致,但与其他正常气缸的喷油电流波形(图5)存在明显区别。
分析认为,气缸1和气缸6的喷油器能够打开,但是保持阶段异常,能满足发动机怠速时的供油需求,无法满足发动机大负荷时的供油需求。
如图6所示,2次点火间隔为1个完整的发动机工作循环,曲轴旋转2周,对应720°曲轴转角;利用相位标尺将720°曲轴转角平分4份,对应发动机的4个冲程(进气、压缩、做功和排气);可以看到,喷油发生在进气冲程。
为了更直观地进行对比,发动机控制单元侧找到所有喷油器的正控制线,然后用电流钳将它们一起钳住,这样可以将6个气缸的喷油电流在1条曲线上展示,称为喷油电流的陈列波形。该车喷油电流的陈列波形如图7所示,可以直观地看到气缸1和气缸6的喷油波形与其他气缸不一样。
6个气缸的喷油脉宽和电流幅值基本一致,但气缸1和气缸6喷油器的保持阶段异常。
喷油器是执行器,受发动机控制单元控制,结合上述波形分析,推断发动机控制单元内部气缸1和气缸6喷油器的驱动电路损坏。
故障排除:更换发动机控制单元后再次测量喷油电流的陈列波形(图8),气缸1和气缸6的喷油电流波形与其他气缸基本一致。进行路试,车辆加速正常,故障排除。
维修小结:使用万用表和试灯虽然可以捕捉到控制信号,但是只能大致判断信号的有无,无法判断信号的好坏。该车气缸1和气缸6的喷油控制信号是有的,但是控制信号不正常,如果不是利用示波器进行诊断,将会走很多弯路。
值得注意的是,该款发动机起动时的进气脉动波形如图9所示,可知气缸6进气时对应的波谷最高,气缸1进气时对应的波谷最低,这并非故障所致,这是正常的。