故障現(xiàn)象

一輛2018款起亞K2車(chē)，搭載G4LC發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為2.5萬(wàn)km。該車(chē)因事故進(jìn)廠維修，更換了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、曲軸、曲軸信號(hào)輪、變速器前段外殼等部件。事故維修著機(jī)后停放在車(chē)間，第2天早上起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，冷起動(dòng)（環(huán)境溫度低于28 ℃）困難。維修人員用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，無(wú)故障代碼存儲(chǔ)；測(cè)量燃油壓力，約為3.5 bar（1 bar=100 kPa），正常。接著維修人員又拆檢了燃油泵、噴油器等與供油有關(guān)系的部件，均未見(jiàn)異常；然后又依次與試乘試駕車(chē)對(duì)調(diào)了冷卻液溫度傳感器、活性炭罐電磁閥、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器、曲軸位置傳感器、進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器、排氣凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門(mén)體總成、點(diǎn)火線(xiàn)圈、火花塞等部件，故障依舊，隨后把目標(biāo)轉(zhuǎn)移到發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部分。

首先用氣缸壓力表測(cè)量各氣缸的壓力，均為10 bar左右，正常；然后拆下正時(shí)罩蓋，檢查正時(shí)記號(hào)，均正常。考慮到事故維修時(shí)曾發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣門(mén)處卡有進(jìn)氣管的塑料碎片，當(dāng)時(shí)是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸才取出的，懷疑氣門(mén)損傷，密封不良，存在漏氣。拆下氣缸蓋，拆檢進(jìn)、排氣門(mén)，未發(fā)現(xiàn)異常。研磨進(jìn)、排氣門(mén)，用汽油檢漏正常后裝復(fù)試車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)有點(diǎn)火和噴油，但依然冷起動(dòng)困難。至此，維修人員沒(méi)有了維修思路，向廠里其他班組尋求幫助，于是筆者介入診斷該車(chē)。

故障診斷

之前一直是在車(chē)間圍繞冷起動(dòng)困難進(jìn)行排查，沒(méi)有路試，筆者決定先進(jìn)行路試。路試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至2 500 r/min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈閃爍；用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，此時(shí)氣缸1和氣缸4的失火數(shù)據(jù)異常，但是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)3 000 r/min時(shí)，失火數(shù)據(jù)又恢復(fù)正常；讀取故障代碼，存儲(chǔ)有故障代碼“P0300任意/多個(gè)氣缸失火檢測(cè)”“P0304 氣缸4 -失火檢測(cè)”“P0301 氣缸1-失火檢測(cè)”。

發(fā)動(dòng)機(jī)是如何進(jìn)行失火監(jiān)測(cè)的呢？混合氣被點(diǎn)燃時(shí)產(chǎn)生的壓力推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)曲軸產(chǎn)生一個(gè)加速度。對(duì)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)而言，曲軸旋轉(zhuǎn)2圈，每個(gè)氣缸做功1次，曲軸上就會(huì)產(chǎn)生4個(gè)加速度。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)曲軸位置傳感器監(jiān)控曲軸轉(zhuǎn)速，同時(shí)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速變化（即曲軸位置傳感器信號(hào)的頻率變化）估算曲軸加速度，若氣缸做功時(shí)產(chǎn)生的加速度不足，則說(shuō)明氣缸失火，再結(jié)合凸輪軸位置傳感器信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就可以準(zhǔn)確判斷是哪一個(gè)氣缸發(fā)生失火了。

使用pico示波器分別測(cè)量故障車(chē)與相同型號(hào)正常車(chē)的正時(shí)波形（圖1、圖2），對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，故障車(chē)與正常車(chē)的進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)與曲軸位置傳感器信號(hào)的相位差基本一致，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械正時(shí)部分是正常的；曲軸旋轉(zhuǎn)1圈，正常車(chē)的曲軸位置傳感器信號(hào)幅值均勻，而故障車(chē)的曲軸位置傳感器信號(hào)幅值不均勻，由此懷疑故障可能是由曲軸位置傳感器信號(hào)異常引起的。

圖1故障車(chē)的正時(shí)波形（截屏）

圖2正常車(chē)的正時(shí)波形（截屏）

該車(chē)曲軸位置傳感器為磁電式，曲軸轉(zhuǎn)速越快，磁場(chǎng)的變化速度越快，產(chǎn)生的信號(hào)電壓就越高，另外信號(hào)電壓還與曲軸位置傳感器的安裝間隙、信號(hào)輪的齒形等有關(guān)。該車(chē)怠速時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為710 r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，初步排除發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)導(dǎo)致曲軸位置傳感器信號(hào)幅值不均勻的可能。測(cè)量曲軸位置傳感器安裝孔（在變速器前段外殼上）的高度，與更換下來(lái)的舊件對(duì)比，高度一致。轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，檢查信號(hào)輪，信號(hào)齒正常，但信號(hào)輪的左右晃動(dòng)量比較大（圖3），由此推斷曲軸信號(hào)輪扭曲變形。

圖3信號(hào)輪的左右晃動(dòng)量比較大

該車(chē)曲軸和曲軸信號(hào)輪均為新件，裝配時(shí)按照維修手冊(cè)進(jìn)行安裝，一般不會(huì)造成扭曲變形，懷疑機(jī)械連接部分有問(wèn)題。考慮到曲軸信號(hào)輪還與液力變矩器連接，于是拆下變速器，取下曲軸信號(hào)輪、液力變矩器及輸入軸（圖4），將曲軸信號(hào)輪放在液力變矩器上面，發(fā)現(xiàn)接觸面不平整。想起變速器殼體在事故中碰撞很?chē)?yán)重，懷疑液力變矩器和輸入軸已受損變形，以致旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使新的曲軸信號(hào)輪扭曲變形。

圖4拆下的曲軸信號(hào)輪、

液力變矩器及輸入軸

故障排除

更換曲軸信號(hào)輪、液力變矩器及輸入軸后試車(chē)，故障現(xiàn)象消失，故障排除。

故障總結(jié)

按照傳統(tǒng)的診斷思路，之前的維修人員做了很多工作，但未能解決故障。筆者從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)失火類(lèi)故障代碼的邏輯出發(fā)，借助示波器觀察發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形，發(fā)現(xiàn)曲軸位置傳感器信號(hào)幅值異常，并以此為突破口，順利找到了故障點(diǎn)。由此可見(jiàn)，使用示波器診斷故障，能夠讓維修人員看到控制單元“看到”的信號(hào)，幫助維修人員拓展維修思路，提高診斷效率。

另外，筆者認(rèn)為，在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，雖然有點(diǎn)火和噴油信號(hào)，但是曲軸位置傳感器信號(hào)不正常，導(dǎo)致點(diǎn)火和噴油時(shí)刻不夠精準(zhǔn)，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難。

作者：李康林，Tech Gear 汽車(chē)診斷學(xué)院優(yōu)秀學(xué)員，從事汽車(chē)維修工作10年，現(xiàn)任廣西通惠汽車(chē)服務(wù)銷(xiāo)售服務(wù)有限公司機(jī)電組長(zhǎng)。