一輛2005款寶馬740Li車,搭載N62B40A發動機,累計行駛里程約為26.3萬km。熱機狀態下將發動機熄火,約10 min后重新起動,發動機偶爾會怠速抖動;將發動機熄火后立即重新起動,發動機工作正常,且車輛行駛一切正常。該車因上述故障在其他維修廠維修,維修人員用故障檢測儀檢測,提示氣缸4失火,調換點火線圈和火花塞后試車,故障依舊;測量氣缸壓力,也正常;接著又更換了噴油器、VANOS電磁閥及VANOS執行器,但故障依舊,于是將車開至我廠尋求技術支持。
故障現象
故障診斷
總結
接車后反復試車,故障出現。用故障檢測儀檢測,讀得故障代碼“29D3 DME熄火,7缸”,讀取發動機運轉平穩性數據,發現氣缸7的運轉平穩性數值為5.71,偏大,說明氣缸7發生失火。用pico示波器和WPS500X壓力傳感器測量排氣脈動和氣缸7的點火波形(圖1),分析可知,氣缸7點火后180°曲軸轉角與360°曲軸轉角之間的排氣脈動異常,而此階段正好對應氣缸7的排氣行程,這進一步驗證氣缸7發生失火。之前是氣缸4失火,現在怎么會變成氣缸7失火了呢?觀察氣缸7的點火波形(初級點火波形),排除點火系統故障的可能。

圖1排氣脈動和氣缸7的點火波形
測量故障出現時的進氣脈動和氣缸1的點火波形(圖2),借助WOT(Waveform Overlay Tool,波形疊加工具,輸入點火順序可以生成發動機工作循環圖,紅色區域為做功行程,灰色區域為排氣行程,藍色區域為進氣 行程,黃色區域為壓縮行程)進行分析,發現氣缸7進氣門打開時對應的進氣脈動波形下拉明顯不足,由此推斷氣缸7進氣不足。

圖2故障出現時的進氣脈動和氣缸1的點火波形
如圖3所示,寶馬可變氣門升程系統通過在其配氣機構上增加偏心軸、氣門伺服電動機、中間推桿等部件來調節進氣門升程,調節范圍為0.3 mm ~ 9.85 mm。分析認為氣缸7進氣不足是由進氣門升程過小引起的,可能的原因有:氣門搖臂故障;進氣液壓氣門間隙補償器(HVA)故障;氣門升程調節機構(偏心軸、中間推桿、調節板等)故障;機油壓力不足。本著由繁入簡的原則,首先測量機油壓力。

1—氣門伺服電動機;2—蝸桿軸;3—復位彈簧;
4—槽板;5—進氣凸輪軸;6—調節板;
7—進氣HVA;8—進氣門;9—排氣門;
10—排氣HVA;11—排氣滾子式氣門搖臂;
12—排氣凸輪軸;13—進氣滾子式氣門搖臂;
14—中間推桿;15—偏心軸;16—蝸輪
圖3寶馬可變氣門升程系統結構
測得熱機怠速時(此時故障沒有再現)的機油壓力約為1 bar(1 bar=100 kPa,圖4a),明顯偏低(正常為2 bar左右);將發動機熄火,長時間停放后測得冷機怠速時的機油壓力不足1 bar(圖4b),異常(正常為4 bar左右)。

圖4故障車的機油壓力
拆檢機油濾芯,濾芯很臟(圖5);拆下機油泵總成,進一步拆解發現溢流閥安裝孔壁磨損嚴重(圖6)。診斷至此,推斷機油濾芯臟堵及溢流閥磨損泄壓導致機油壓力不足,使進氣HVA偶爾工作不良,氣門升程過小,進氣量不足,以致發動機熱機狀態下氣缸隨機失火。

圖5機油濾芯很臟

圖6溢流閥安裝孔壁磨損嚴重
原理知識
驗證測試
故障排除
更換機油、機油濾芯及機油泵總成后反復試車,故障不再出現,故障排除。
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