利用数据流判断发动机机械故障

王玉成， 王明先

（山东唐骏欧铃汽车制造有限公司， 山东 淄博 255130）

1 故障现象

刚下线的一辆1010型微型载货汽车， 发动机型号是： LJ465-2AE。 调试员刚起动发动机， 就听到“啪” 的一声， 发动机熄火了， 再起动发动机时，已无法起动。 车辆调试员检查发动机的高压火、 供油信号 （电子燃油泵、 喷油器控制信号） 均未见异常， 用诊断工具调取故障码， 显示结果是无故障码。 经多次起动试验， 蓄电池电量降低， 起动发动机时发动机转速也降低。 更换蓄电池后， 再次起动发动机， 发动机偶尔有轻微的回火声， 却仍无法起动。

2 故障诊断

我们接手此车问明情况后， 进行了以下试验。

1） 用手捏住发动机燃油进油胶管， 将钥匙由OFF档转至ON档， 用手感知供油压力， 用耳朵查听燃油系的回油声 （燃油通过燃油稳压器发出的声音）， 粗略辨别燃油供给是否正常， 结果未见异常（注： 此方法可以对发动机供油压力做一个初步判定， 前提是要有一定的经验积累）。

2） 检查高压火、 喷油信号， 未见异常。

3） 检查排气压力。 将手放在排气尾管出口处，用起动机带动发动机运转感知排气压力 （俗称排气劲头）， 感觉排气压力较常规小， 进一步检查排气系统未见堵塞。

4） 拆开节气门至空滤器的进气胶管查看进气管也没有堵塞， 将手放在节气门进气口处， 起动发动机 （用起动机带动发动机运转） 感知进气吸力（也是进气流量）， 发现以下情况： ①进气流量较正常发动机小； ②有 “倒打气” 现象； ③有时有轻微回火 （虽然没有明火， 回火时的声音也不大， 但手能感觉到热， 最厉害的一次手心能感觉到灼痛）。

3 故障分析

造成发动机回火的原因一般有： ①混合气稀薄、 点火时间晚； ②配气相位错误； ③进气门密封不严； ④气缸垫损坏。

造成进、 排气无力的原因一般可能有： ①配气相位错误； ②排气通道堵塞 （此项已排除）； ③活塞、 活塞环密封不良。

活塞、 活塞环密封不良不会造成回火、 “倒打气”， 且新车出现的可能性也不大； 混合气稀薄、点火时间晚不会造成进、 排气无力； 如果是进气门密封不严， 只有到了很严重的程度， 且同时发生在多个气缸上， 才会出现进、 排气无力或 “倒打气”的现象， 此车出现这种情况的可能性不大， 暂时可以不考虑。 如是气缸垫损坏一般应该能起动发动机， 由于该发动机并未经过高温大负荷运转， 所以出现这种故障的可能性也不大。 我们把故障首先锁定在 “配气相位错误” 上， 如果真是配气相位错误， 且手也能感知到进气流量不正常， 那么ECU得到的进气压力值就应该偏离正常值。 为此， 我们用诊断工具读取并保存了该故障车起动时刻的数据流， 将得到的数据流与一正常车起动时刻 （起动时断开点火电路） 的数据流进行对比， 还真发现了问题 （该车的数据流见表1， 正常车的数据流见表2）： 正常车起动时ECU测得的进气歧管压力是1005.1 hPa左右， 发动机还没起动时的进气歧管压力是1030.9 hPa； 故障车起动时ECU测得的进气歧管压力是1034.1 hPa～1037.4 hPa， 发动机还没有起动时的进气歧管压力是1032.0 hPa。 故障发动机的进气歧管压力起动时刻比未起动时刻还高， 实时数据证明了我们的推论， 也证明了我们用手感知的进气流量结果是正确的。

表1 故障车数据流的一部分

表2 正常发动机数据流的一部分

4 故障排除

故障查到这里， 我们本可以打开气门室盖， 观察1缸或4缸活塞到达上止点时1缸、 4缸气门的状态， 即可确认该发动机是否存在配气相位错误 （精确判断， 可以查看1缸或4缸进气门提前开启的曲轴转角， 与该发动机进气门开启提前角标准值比较即可）， 可这台发动机在保修期内， 我们原则上不能私自拆开和维修， 为此我们联系了发动机厂服务人员， 发动机厂服务人员赶到现场问明情况后， 首先检查了高压火， 未见异常； 又检查了喷油情况， 也未见异常； 在我们的提示下， 发动机厂服务人员打开了气门室盖， 确认该车确实是配气相位错误， 原因为正时皮带 “跳带” 引起 ， 即凸轮轴正时齿轮记号已经对准的情况下 （图1）， 曲轴正时齿轮记号没对准 （图2）。 在厂家服务人员重新对好配气正时， 准备盖上正时齿轮室盖时， 我们想起了去现场看一下正时皮带 “跳带” 的原因。 经与服务人员交流得知， 该发动机皮带张紧轮固定螺栓并未松动，这时我们想到， 正时皮带张紧轮未松出现正时皮带“跳带” 现象有可能造成皮带损伤。 拆下皮带仔细观察发现正时皮带 “跳带” 处有多个带齿表面发亮， 有一个带齿损伤出现裂纹， 为此服务人员更换了一条新正时皮带， 此时发动机可顺利起动并工作正常。

5 故障总结

通过排除本案例故障给我们以下启示。

1） 调不出故障码的故障发动机， 借助数据流我们也能判断出一些故障部位。

2） 对于电喷发动机而言， 有时机械故障也可以用诊断仪来诊断。 如果在设计发动机的ECU时，编程人员编写的程序让ECU能够将正常数据流数值与传感器探测到的不正常数值进行比对做出判断、给出故障提示并存储故障码， 那就更好了。 因为现在的电喷发动机的自诊断系统所能自诊断的故障主要是其传感器和部分执行器的故障， 对传感器探测到的部分不正常数据， 还不能够做出判断。 而要用数据流协助分析、 判定发动机的故障， 需要维修人员有发动机构造原理及其发动机理论方面的知识，还需要有较丰富的实践经验。 以上述故障为例， 如果自诊断系统在探测到发动机起动时刻进气压力不正常 （压力偏高） 故障灯能够给出闪烁提示， 并保存一个故障码x， 故障码x的含义为： 进气管路漏气或是配气相位错误， 那么我们在判断发动机故障时就方便多了。

3） 排除故障时一定要分析故障产生的原因，分析故障可能损伤的机件， 仔细查看机件有否缺陷， 防止遗漏。 本案例的正时皮带是发动机的关键部件， 如果带着缺陷继续使用， 可能造成活塞顶气门的恶性机械事故。 如果车辆卖到用户手里， 就会给用户造成很大的损失。

4） 用手感知进、 排气压力时， 应先断开点火电路 （可拔掉点火线圈上的低压线插头） 再进行起动试验， 以防灼伤手面。

5） 一名合格的电喷发动机维修人员应具备以下知识： ①电喷发动机控制原理及其诊断仪器使用；②发动机构造及其工作原理； ③汽车电气知识。

造成本故障的直接原因是皮带张紧轮张紧压力调整不当。 我们已将信息及时反馈给发动机厂， 发动机厂提出了以下纠正措施： ①发动机正时皮带安装工位新员工岗前培训不到位， 对该员工重新培训考核合格后再上岗； ②加大对该工位作业品质的抽查比例； ③针对装配工序、 服务部人员， 利用本案例进行分析、 教育， 举一反三查找类似问题， 以确保发动机装配品质、 服务品质。