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奥迪Q5汽车抖动故障诊断分析

 论文栏目:故障诊断论文     更新时间:2017/9/30 15:17:21   

摘要:针对某奥迪Q5汽车CAD2.0TSI发动机抖动故障反复出现的问题,通过相关部件检查及各种检测数据对照,确定产生故障的原因为混合气过浓;根据燃油压力静态时下降的情况,判断导致混合气过浓的原因为2缸喷油嘴泄漏,进而提出了更换4个喷油嘴的维修方案。

关键词:汽车;发动机抖动;故障诊断;奥迪Q5

1车辆状况

某2013年款奥迪Q5汽车,装配CAD2.0TSI型发动机、0B5双离合变速箱,行驶里程为8万km。车主反映该车抖动,废气灯报警。维修技师接车后确认故障存在,用诊断仪读取发动机控制单元,存储气缸3/4不发火故障码;读取每1000转失火数据块,3/4缸存在失火;对调点火线圈和火花塞,故障不转移;测量四缸缸压,均为1000~1100kPa。据此判定为喷油嘴故障,更换3缸和4缸喷油嘴后试车,汽车运转正常。次日,客户反映该车再次出现发动机抖动和废气灯报警现象。维修技师检测发动机控制单元,存储不发火故障码,但读取每1000转失火数据却发现1/2缸存在失火。经过一系列检查后,判定仍为喷油嘴故障,又更换了1/2缸喷油嘴。换完后读取失火数据块,变成4个缸都存在不同程度的失火,维修陷入困境。维修技师决定按照一列缸失火思路进行排查,检查发动机正时、三元催化是否堵塞、燃油压力、进气系统是否漏气等,先后更换了正时链条、燃油高压泵及进气歧管等部件,故障仍未排除,于是向笔者求助。

2检测思路分析

听完维修技师的描述,笔者认为其诊断思路中规中矩,但对发动机电控部分理解还不够深刻,导致遗漏了关键点。为此,重新梳理检查思路。首先观察故障现象,怠速时车辆存在明显抖动感,加油至2000r/min以上时抖动感消失,车辆运行平稳。连接诊断仪,发动机控制单元中检测到不发火故障码,继续读取发动机中主要数据块检测结果,结果见表1。从每1000转的燃烧中断次数可看出,发动机2、3、4缸都存在不同程度的失火。为分析导致其失火的原因,对其他数据流进行分析:1)空气质量和节气门开度由于车辆抖动一直处于跳变状态,但数据基本正常(奥迪2.0T发动机怠速时进气量为2.4g/s,节气门开度不大于3%),暂不予考虑。2)气缸列1进气凸轮轴调节相位为0.15°,正常值为±3°,正时不存在问题,暂不予考虑。3)平均喷油脉宽为0.650ms,正常值约为1ms,说明发动机控制单元ECU缩短了喷油脉宽。4)氧传感器数值为0.99λ,λ=1是理想状态空燃比数值,0.99λ数值是正常的,但混合气短期匹配/长期匹配数值远超过正常范围(短期和长期匹配应位于±10之间),说明λ=0.99是氧传感器调校后才处于正常范围的。混合气短期/长期匹配是发动机控制单元中间计算数据,不是发动机传感器直接提供的,它们是判断故障的重要参考数据。混合气短期匹配值根据氧传感器反馈数值生成,长期匹配值根据短期匹配变化趋势生成,若短期匹配已达到调整极限却仍无法将混合气调整到正常范围,则会转化为长期匹配继续调整。如果数值是正的,说明混合气稀,ECU将增加喷油脉宽;如果数值是负的,说明混合气浓,ECU将缩短喷油脉宽。短期匹配值在发动机熄火后会归零,而长期匹配值只有在清除故障码或断电后才会归零(大众/奥迪车系)。该车的匹配值是往负的方向偏大,同时ECU在缩短喷油脉宽,说明混合气过浓。

3故障诊断

为分析导致混合气过浓的原因,清除故障码,使混合气调校值归零,重新读取数据流,结果见表2。表2是调整过程中截取的,发动机运行一段时间后,混合气很快就调整为表1中的数值。清除学习值后,混合气长期和短期匹配值都归零,喷油时间变成1ms,但氧传感器数值居然为0.6λ。这时发动机抖动更加严重,很快ECU开始参与调节,短期匹配从零调整为-25%,喷油脉宽变为0.8ms,发动机运转变得相对平稳,但仍在抖动,氧传感器数值变成0.8λ;ECU继续调节,长期匹配也开始从零逐渐变为-35%,喷油脉宽变为0.6ms,发动机运转趋于基本平稳,此时调节过程已达到极限,氧传感器数据维持在0.99λ。整个调整过程很短暂,只有十几秒。该调整过程为混合气浓→氧传感器数值检测为0.6λ,发动机抖动→缩短喷油时间→混合气变稀→氧传感器数值趋于1λ,发动机运转趋于平稳。故障点可锁定为混合气过浓。

4故障排除

混合气过浓是指燃烧室进气太少,燃油过多,可能原因为:喷油嘴泄压(已更换一套);高压泵漏汽油(已更换过);正时故障,缸压不足,进气量少(正时数据正常,缸压正常,排除);空滤至节气门管路泄漏,空气流量计检测进气量偏大,混合气浓(已排除);燃油压力高,喷油量大(高压数据正常,排除);传感器信号漂移,如空气流量计、水温传感器等(水温和空气流量正常,排除);发动机控制单元故障。由于该车没有低压燃油压力传感器,首先用汽油表测量燃油低压压力,怠速时压力不足200kPa,2000r/min时不足250kPa。该车采用燃油直喷系统,低压压力可达600kPa。为确定抖动故障是否由燃油压力太低造成,接上清洗油路的吊瓶,将气压调整到600kPa,发现发动机仍然抖动,说明油压低不是导致抖动的原因。重新测量缸压,各缸均为1000~1100kPa,正常。从数据流看,进气量、节气门开度均正常,不像是漏气造成的故障。这款发动机燃油部件仅喷油嘴,高压泵泄漏会造成混合气浓,如果是高压泵泄漏造成的,应该机油加注口处会有很浓的汽油味,然而经再三确认,机油加注口处并没有汽油味,看来问题还是出在喷油嘴处。拆下火花塞检查,当拆到2缸时,拿下火花塞一瞬间从缸内冒出一股白烟,有很浓的汽油味,并从2缸内发出“嘶嘶”声,怀疑是2缸喷油嘴泄漏发出异响。进一步验证喷油嘴是否泄漏,打开点火开关,让低压油泵工作,用诊断仪读取高压油压,约为600kPa(此时高压泵不工作,这是低压油压),5min内高压就降低到200kPa左右,这从侧面证明燃油系统确实存在泄漏。反复操作点火开关,让油压升到600kPa左右(低压和高压一致),同时用内窥镜观察2缸内,发现喷油嘴像花洒一样往外喷洒很细小的油滴,活塞顶部也存在点点干涸的油迹。至此,查明故障是由喷油嘴泄漏造成的。维修方案:更换4个喷油嘴。

5结语

维修技师更换的喷油嘴属于同一批次,均存在不同程度泄漏。发动机闭环控制混合气,只有在超出混合气调校极限时才会表现出抖动,因此故障时好时坏。维修完毕后测量低压燃油压力,怠速时压力值在250~400kPa摆动,加油至2000r/min时则稳定在350kPa。可见,维修之前压力低是由喷油嘴泄漏造成的。

参考文献:

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作者:徐安 单位:广东省交通运输高级技工学校

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