虹科免拆診斷 | 菲亞特 500 發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮，冷車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)失火

電動(dòng)汽車進(jìn)行的同時(shí)，節(jié)能的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)也在未來(lái)幾年內(nèi)有一席之地，既可以作為唯一的動(dòng)力來(lái)源，也可以當(dāng)作電動(dòng)汽車的增程輔助器。從每加侖燃油中榨取最后一滴能量的挑戰(zhàn)把工程和發(fā)動(dòng)機(jī)管理推向了另一個(gè)層次。
這樣的工程機(jī)件可以在這里看到。在這個(gè)案例研究中，我將說(shuō)明使用TwinAir技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)過(guò)程中遇到失火癥狀以及涉及的診斷技術(shù)。

01

客戶描述

客戶抱怨當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從冷車狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)會(huì)有劇烈的振動(dòng)，此振動(dòng)伴隨著排氣中的燃油氣味，儀表板上的發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈(MIL) 亮起。

02

技術(shù)說(shuō)明

驗(yàn)證客戶的抱怨是診斷過(guò)程中必需的步驟，但當(dāng)它沒(méi)有成功驗(yàn)證時(shí)通常也是一項(xiàng)耗時(shí)的任務(wù)。這一次，客戶的抱怨很精準(zhǔn)，我們也很快發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷車失火。解釋振動(dòng)、燃料氣味和亮起 MIL燈號(hào)。
無(wú)負(fù)載狀況下的發(fā)動(dòng)機(jī)將使發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，并且在返回怠速時(shí)，失火得到改善。在這個(gè)階段，值得一提的是，有問(wèn)題的車輛是2缸設(shè)計(jì)，因此失去一個(gè)汽缸會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和性能水平產(chǎn)生不利影響。下面的影片使用NVH套裝來(lái)捕捉在冷啟動(dòng)期間的失火狀況，我們可以在初次啟動(dòng)期間觀察到一個(gè)明顯的E0.5階次的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)。注意一個(gè)2缸的發(fā)動(dòng)機(jī)在每轉(zhuǎn)一圈時(shí)會(huì)有一次燃燒，因此曲軸每旋轉(zhuǎn)兩圈，就有一個(gè)失火產(chǎn)生干擾(1次干擾/ 2次曲軸轉(zhuǎn)速)。
你可以觀看下方冷啟動(dòng)時(shí)的影片。有關(guān)使用 PicoDiagnostics NVH 進(jìn)行失火檢測(cè)的更多信息，此論壇帖子【Interpretation - Pico Technology (picoauto.com)】將有所幫助。

03

診斷過(guò)程

在驗(yàn)證了客戶的投訴之后，我們確認(rèn)了車輛的ID和規(guī)格。在診斷方面，確認(rèn)客戶車輛的規(guī)格是很重要的，因?yàn)榭蛻艚?jīng)常會(huì)想用缺乏工程設(shè)計(jì)的時(shí)尚配件來(lái)改裝他們的汽車?？蛻舸_認(rèn)沒(méi)有安裝相關(guān)的附加配件。
為了建立事實(shí)敘述，客戶訪談遵循以下四個(gè)“有針對(duì)性”的開(kāi)放式問(wèn)題原則：

這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)多久了?

大約3個(gè)月

2. 你第一次注意到此問(wèn)題是在何時(shí)?

在冬季月時(shí)(寒冷天氣)

3. 最近有對(duì)車輛做任何的施工嗎？剛更換發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油與濾清器由于儀表出現(xiàn)低油位指示燈(沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證)。對(duì)客戶進(jìn)一步詢問(wèn)得知，上一次更換機(jī)油是在三年前，因?yàn)樗麄兠磕曛恍旭?000英里。

4. 你在什么情況下遇到這個(gè)問(wèn)題?

當(dāng)車輛長(zhǎng)時(shí)間停放且在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)。

根據(jù)答案，我已經(jīng)認(rèn)為這是一個(gè)機(jī)械故障，但我不想假設(shè)任何事情！
基本檢查確認(rèn)沒(méi)有流體泄漏，軟管、插頭、線束沒(méi)有明顯的損壞跡象，或確實(shí)是我們最喜歡的發(fā)掘；事故維修。
對(duì)所有車載控制單元進(jìn)行掃描診斷，顯示了幾個(gè)故障碼，如下列所示：
IAW 8GSF CANP0301 缺火檢測(cè)，汽缸 1：溫度過(guò)高P0300 失火檢測(cè)：溫度過(guò)高P1061 進(jìn)氣電磁閥舉升閥控制汽缸 1：部件黏滯音頻/遠(yuǎn)程信息處理 4.0.2：U0019 CAN 數(shù)據(jù)總線 B CAN 總線關(guān)閉中央電子設(shè)備 CE 4.1：B10AA 配置內(nèi)部故障
總結(jié)車輛掃描，汽缸1失火似乎是首要處理的問(wèn)題。
在我們深入研究之前，重要的是暫緩一步并檢查技術(shù)公告（召回和活動(dòng)等）。對(duì)于可變氣門(mén)升程控制系統(tǒng)（TwinAir 執(zhí)行器）的操作，列出了許多“已知故障”，主要集中在液壓功能上。

包含了下列：

不正確的機(jī)油粘度

機(jī)油劣化

機(jī)油過(guò)濾受限

TwinAir 執(zhí)行器發(fā)出咔噠聲（在熱車怠速時(shí)偶發(fā)）

哇！你通常不會(huì)獲得明顯指向單個(gè)組件的故障代碼、癥狀和”已知故障”。當(dāng)然，更換 TwinAir 執(zhí)行器和機(jī)油/濾清器是很值得去做的，并希望可以得到最好的結(jié)果，但我們有辦法在更換零件之前證明上述這些內(nèi)容，是確實(shí)需要做的嗎? 更換TwinAir執(zhí)行器組件代表要付昂貴的費(fèi)用(至少750英鎊)，且可能有故障也可能沒(méi)有故障! 記住，這是一個(gè)冷車失火的故障，也有可能會(huì)是火星塞與點(diǎn)火線圈的故障問(wèn)題!

04

可能造成的原因

點(diǎn)火系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件控制系統(tǒng)

05

行動(dòng)計(jì)劃

行動(dòng)計(jì)劃主要受可及性、概率和成本影響。根據(jù)獲取的掃描數(shù)據(jù)，我們有兩個(gè)關(guān)于失火的發(fā)動(dòng)機(jī)故障代碼和一個(gè)涉及可能產(chǎn)生失火的組件的故障代碼（TwinAir 執(zhí)行器組件黏滯）。
因此我們的行動(dòng)計(jì)劃著重于發(fā)動(dòng)機(jī)管理部分：
使用 8 通道示波器在初次冷啟動(dòng)階段測(cè)量多個(gè)感知器和執(zhí)行器。這將使我們能夠透過(guò)一次訊號(hào)捕獲消除許多組件。
注意：在發(fā)動(dòng)機(jī)從冷車運(yùn)行的前 10 秒后，故障將消失，車輛必須再次完全冷卻。鑒于這種癥狀的性質(zhì)，這就是八個(gè)通道可以加快診斷過(guò)程的原因。

06

回顧一下

• 發(fā)動(dòng)機(jī)從冷車狀態(tài)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)
• 發(fā)動(dòng)機(jī)在冷車狀態(tài)失火(當(dāng)熱車或是提速即改善)
• 發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮起
• 發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)期間嘎嘎作響(熱車改善)

在以下的畫(huà)面截圖，我們監(jiān)控冷啟動(dòng)時(shí)Fiat 500的以下訊號(hào)。
通道A：曲軸位置感知器(透過(guò)數(shù)學(xué)通道得到發(fā)動(dòng)機(jī)加速度)通道B：排氣脈沖(捕獲燃燒后的脈動(dòng))通道C：進(jìn)氣岐管壓力(使用WPS500壓力傳感器)通道D：汽缸１進(jìn)氣閥作動(dòng)器通道Ｅ：汽缸２進(jìn)氣閥作動(dòng)器通道Ｆ：第１缸點(diǎn)火線圈初級(jí)電流通道Ｇ：MAF感知器

我們可以立即看到一些值得關(guān)注的領(lǐng)域并消除其他幾個(gè)變量。
讓我們從曲軸數(shù)學(xué)通道開(kāi)始看：很明顯的在我們第一缸點(diǎn)火后并沒(méi)有加速度產(chǎn)生，然而，曲軸在第二缸點(diǎn)火后確實(shí)有加速度產(chǎn)生(可以確認(rèn)失火問(wèn)題)。
我們可以從通道C看到一缸的進(jìn)氣拉力(在進(jìn)氣岐管內(nèi)感應(yīng))與二缸相比是明顯不足的。
信道D與F分別顯示了透過(guò)進(jìn)氣門(mén)執(zhí)行器和汽缸一點(diǎn)火主電路的電流。下方的截圖數(shù)據(jù)顯示發(fā)動(dòng)機(jī)在加熱后最終如何在兩個(gè)汽缸上正常運(yùn)行。注意：通道Ｇ已改為測(cè)量第二缸點(diǎn)火線圈的初級(jí)電流。

因此，讓我們?cè)u(píng)估一下我們已經(jīng)確定的內(nèi)容以及我們將如何接續(xù)進(jìn)行：

• 如故障代碼所示：第一缸冷車狀態(tài)下失火。
• 第一缸從進(jìn)氣岐管的進(jìn)氣拉力不足因此造成不完全燃燒。
• 第一缸進(jìn)氣閥執(zhí)行器有電流波動(dòng)，代表狀態(tài)為＂工作完成＂
• 第一缸點(diǎn)火線圈初級(jí)電流表明我們的初級(jí)點(diǎn)火是完整的。然而，這并不能證實(shí)我們?cè)谌紵覂?nèi)的次級(jí)點(diǎn)火存在且正常。
  

基于上述這些評(píng)估，我假設(shè)我們量測(cè)次級(jí)點(diǎn)火不會(huì)顯示任何關(guān)于一缸(首要懷疑的)進(jìn)氣真空不足的任何信息。因此添加一個(gè)壓力感知器來(lái)量測(cè)一缸似乎是最好的做法。結(jié)果正如我所期望捕獲到的：

進(jìn)氣閥完全打開(kāi)的瞬間故障導(dǎo)致壓縮降低，減少進(jìn)氣拉力（在進(jìn)氣歧管內(nèi)），當(dāng)然還有低燃燒。
對(duì)故障條件下的 4行程循環(huán)進(jìn)行更仔細(xì)的檢查，在較短的進(jìn)氣閥持續(xù)時(shí)間內(nèi)減少的進(jìn)氣量（進(jìn)氣拉力）對(duì)壓縮峰值具有顯著影響。請(qǐng)注意限制吸入量與增加深度和延長(zhǎng)的吸入量有關(guān)聯(lián)。

下面的進(jìn)氣門(mén)持續(xù)時(shí)間在接下來(lái)的進(jìn)氣行程中立即增加，以試圖穩(wěn)定壓縮。對(duì)進(jìn)氣口袋的影響表明進(jìn)氣門(mén)在隨后的進(jìn)氣行程中確實(shí)打開(kāi)了。

查看上方的波型，飛雅特如何能夠無(wú)限地控制四行程循環(huán)以在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)性和排放，這確實(shí)讓我感到驚訝。讓我們仔細(xì)看看進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟的過(guò)程：傳統(tǒng)上，此閥門(mén)在壓縮上止點(diǎn)后355°左右打開(kāi)，來(lái)促使掃氣與EGR(若溫度足夠)，然而，飛雅特的進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟發(fā)生在壓縮上止點(diǎn)后456°（進(jìn)氣沖程 360°-540° 的中間），并在壓縮上止點(diǎn)后614°時(shí)關(guān)閉，進(jìn)入到了下一個(gè)壓縮沖程74°！這會(huì)減少泵損失，同時(shí)在曲軸旋轉(zhuǎn)106°時(shí)仍達(dá)到12.6bar的峰值壓力!
那么基于上述這些測(cè)量，我們是否已經(jīng)做了足夠的工作來(lái)證明我們的進(jìn)氣閥在某些操作條件下沒(méi)有完全打開(kāi)? 我認(rèn)為我已經(jīng)確定失火的故障但不知道為何所導(dǎo)致，我們知道故障發(fā)生時(shí)進(jìn)氣閥執(zhí)行器有電流產(chǎn)生，因此我們必須通過(guò)執(zhí)行器和 PCM/驅(qū)動(dòng)器假設(shè)“工作完成”狀態(tài)。但問(wèn)題是，當(dāng) PCM 發(fā)出命令時(shí)，還有什么可能導(dǎo)致進(jìn)氣閥不打開(kāi)？
進(jìn)氣門(mén)機(jī)械卡死：需侵入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行確認(rèn)不正確的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油壓：待測(cè)量不正確的機(jī)油黏度：最近一次的更換確認(rèn)了正確的黏度發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油劣化：最近一次更換機(jī)油濾清器并檢查進(jìn)氣閥執(zhí)行器確認(rèn)無(wú)劣化狀況
對(duì)于這些可能的原因總結(jié)，以及我們客戶對(duì)低油位警告（可能是油壓警告）的評(píng)論，唯一合乎邏輯的步驟是使用我們的 Sykes Pickavant 適配器搭配WPS500X 測(cè)量油壓。一旦我們知道油壓是正確的，我們就剩下進(jìn)氣閥執(zhí)行器或是進(jìn)氣閥卡滯這兩個(gè)可能原因。

結(jié)論：下面的數(shù)據(jù)截圖顯示了初次冷車期間的油壓值，從 13°C 到 63°C（汽缸蓋溫度）的靜態(tài)暖機(jī)循環(huán)。注意油壓的瞬時(shí)上升是響應(yīng) WOT 狀況。

上面獲得的數(shù)據(jù)和快速上升時(shí)間都用于驗(yàn)證無(wú)負(fù)載狀況下的油壓。但是在長(zhǎng)時(shí)間的路試期間呢？
下面的數(shù)據(jù)截圖顯示了從Pico UK的 Harlow Essex 到 St Neots 的測(cè)量油壓！這段過(guò)程有許多負(fù)載條件，從高速高速公路駕駛到停止/啟動(dòng)交通以及介于兩者之間的一切。記錄的最低油壓為 1.112 bar。這些信息足以說(shuō)服我，我們沒(méi)有客戶所述的油壓?jiǎn)栴}。

07

總結(jié)一下

• 我們的第一缸進(jìn)氣閥間歇性的無(wú)法完全開(kāi)啟
• PCM正確控制進(jìn)氣閥執(zhí)行器，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)電流仍明顯存在
• 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油質(zhì)量與壓力被確認(rèn)是正常

我們拆除了進(jìn)氣閥執(zhí)行器(TwinAir執(zhí)行器)并檢查進(jìn)氣閥對(duì)于”機(jī)械”運(yùn)作卡滯的問(wèn)題。如你下方所見(jiàn)，氣門(mén)上沒(méi)有積碳或任何可能侵入氣門(mén)桿和氣門(mén)導(dǎo)管之間的碎屑。將入口閥向下（打開(kāi)）壓下（打開(kāi)）確認(rèn)了充分、平滑的關(guān)閉，沒(méi)有干擾或限制運(yùn)動(dòng)。接著驗(yàn)證汽缸蓋和氣門(mén)機(jī)構(gòu)有足夠的油膜且氣門(mén)彈簧沒(méi)有損壞。

我們更換了進(jìn)氣閥執(zhí)行器（TwinAir 執(zhí)行器）并重新回裝發(fā)動(dòng)機(jī)，以便在冷啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行修復(fù)后測(cè)量。

08

確認(rèn)維修

你可以在上方數(shù)據(jù)捕獲中看到更換了TwinAir執(zhí)行器后的初次冷啟動(dòng)的結(jié)果。在初次啟動(dòng)后，我們可以看到進(jìn)氣岐管壓力恢復(fù)了，并且有穩(wěn)定的進(jìn)氣脈沖波型。
我想了解在 2.705秒時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，我在初此啟動(dòng)期間注意到發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間失火的狀況! (難道是我看錯(cuò)了嗎?) 對(duì)進(jìn)氣壓力波型進(jìn)一步分析證實(shí)，瞬間失火的時(shí)候進(jìn)氣真空是穩(wěn)定的，并且相等于相鄰的脈動(dòng)。這里最有可能的解釋是啟動(dòng)后燃油管路的清洗或?qū)嶋H上是發(fā)動(dòng)機(jī)維修后在”穩(wěn)定”時(shí)的一次性異常燃燒。

修復(fù)后分析的好處在于，我們可以確定修復(fù)的條件，并且在發(fā)生此類順利失火事件時(shí)可以放心。(此瞬間異常不是由于低壓縮所引起)。

以下測(cè)試是在啟動(dòng)后不久捕獲了發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)負(fù)載轉(zhuǎn)速，因?yàn)樵诶滠嚑顟B(tài)和負(fù)載狀態(tài)下失火可能會(huì)更加明顯。

發(fā)動(dòng)機(jī)表現(xiàn)完美，但也向我拋出了一個(gè)我從未見(jiàn)過(guò)的狀況！
右側(cè)視圖顯示了進(jìn)氣閥在低負(fù)載狀態(tài)時(shí)”多重升程”的狀態(tài)，這允許在這些駕駛條件下優(yōu)化燃燒，注意進(jìn)氣閥在初始時(shí)在傳統(tǒng)的壓縮上止點(diǎn)后354°附近打開(kāi)，但在進(jìn)氣行程中(360° - 540°)關(guān)閉，在大約壓縮上止點(diǎn)后540°第二次打開(kāi)! 太酷了! 你也應(yīng)該注意到這對(duì)進(jìn)氣脈沖的影響。

09

所有更換的零件

Twin Air執(zhí)行器(進(jìn)氣閥執(zhí)行器總成)

10

補(bǔ)充信息&總結(jié)

透過(guò)閱讀這個(gè)案例，結(jié)合客戶的擔(dān)憂和故障碼描述讓我思考這輛車的各種厄運(yùn)和故障狀況。

• 客戶提到了某種描述的油壓/油位警告，但從未得到證實(shí)。
• 由于故障的性質(zhì)（電液氣門(mén)機(jī)構(gòu)），缺乏保養(yǎng)（潤(rùn)滑服務(wù)）也引起了的重視。
• 故障碼暗示第一缸溫度過(guò)高，當(dāng)把這三個(gè)癥狀放在一起時(shí)，你會(huì)為此發(fā)動(dòng)機(jī)推測(cè)最壞的故障情況是可原諒的（未發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱的證據(jù)）。

考慮上述所有因素后，每個(gè)客戶對(duì)故障描述的診斷順序使你能夠從虛構(gòu)中證實(shí)，并以完全的信心來(lái)展示出你維修好的車。
再次感謝您抽出時(shí)間閱讀和查看這項(xiàng)研究，我真誠(chéng)地希望它有所幫助。