2013年宝马525Li发动机电脑修理

郝春林

2013年宝马525Li发动机电脑修理

郝春林

车型：国产2013年宝马 525Li （F18），配置N52直列六缸发动机，8速自动变速器，行驶里程21000km，如图1所示。

故障现象：汽车行驶中发动机抖动、动力下降，仪表板上发动机故障灯点亮。几分钟后发动机熄火，无法再次启动，只好拖到维修车间。

故障诊断：首先询问客户故障产生的过程，客户说出故障前车辆低速行驶过一段颠簸的路面，随即能明显感觉出发动机抖动、动力下降，很快发动机熄火。再次启动发动机，启动机可以正常运转、无异响，但发动机没有着火的迹象。

初步判断：可能是颠簸路面产生的震动导致发动机电气系统出现接触不良的故障。

一、验证故障症状

短暂启动发动机，确认启动机运转正常，但无着火迹象。

二、车辆检查和诊断

1.初步检查

因为判断该车的故障原因可能是颠簸路面产生的震动，导致发动机电气系统出现接触不良。所以，首先打开发动机舱盖，对发动机电气部件进行目视检查，检查的结果没有发现异常。但是鼻子无意间闻到一股电气线路的焦煳味儿，再仔细察看，发现第3缸的点火线圈异常。

拆下第3缸的点火线圈，发现点火线圈已经发热、膨胀变形，散发出一股焦煳味儿。

检查该点火线圈的线束插头完好，但在发动机缸盖上的接地点有些松动，如图2所示。

判断点火线圈损坏的原因：接地点松动，导致第3缸的点火线圈烧坏。

故障的原因似乎找到了，但是一个点火线圈的损坏会导致发动机抖动、动力下降，但不会导致无法启动啊，看来还要进一步进行诊断。

2.发动机电控系统诊断

使用宝马专用的ISID检测仪对发动机电控系统进行诊断，发动机控制系统（DME）可以正常进行诊断（如图3所示），表明DME的基本供电电路正常。

读取发动机电控系统存在故障码，存储的故障码为1F4901（如图4所示），含义为点火开关和燃油喷射的过载保护继电器无点火开关供电电源。

根据故障码生成检测计划，如图5所示。

从图5可以看出，检测计划指向一个和当前故障码联系最紧密的部件——集成供电模块（PDM）。

PDM模块是一个集成了多个继电器、保险丝的塑料盒，安装位置如图6所示。

察看DME的供电电路，在电路图（如图7所示）中，我们可以看到集成供电模块（PDM）内部包括3个继电器和6个保险丝。

该模块是全密封的，不能拆开进行检查，我们只能按ISID中的检测计划引导（如图8所示），对PDM的输入、输出端子进行检测。

经万用表检测，发现PDM模块的第6号端子在点火开关打开后为0V，正常应为12V。进一步查找点火系统电路，从图9可以看出，PDM模块的6号端子为DME的第12号端子供电，该电源在DME内部分成6根线，分别给6个点火线圈的正极供电。现在PDM的6号端子无电源电压输出，导致6个点火线圈无高压电产生、发动机无法启动。

从图9还可以看出，PDM的6号端子由其内部的F05保险丝供电。6号端子无12V电压输出，而其他的5个电源输出端子均为12V，可以判断为F05保险丝断路。

因为PDM内集成的F05保险丝不能单独更换，所以需要更换PDM模块总成。

更换PDM模块总成、更换第3缸的点火线圈，发动机可以启动，但是明显抖动，检查发现第3缸不工作。

用手摸了一下第3缸的点火线圈外壳，发现热得烫手，为防点火线圈烧坏，赶紧关闭了点火开关。

每两个点火线圈在发动机缸盖上都有一个接地点，3、4两缸共用一个接地点。在前面的检查中发现第3、4缸线圈的接地点松动，现在已经紧固，但是第3缸仍然不工作。

考虑到该车已经烧坏了一个点火线圈，点火线圈烧坏的原因只有一个：通过的电流过大。那么，是什么原因导致线圈电流过大呢？

从图9可以看出，DME的9号端子控制第3缸点火线圈初级电路的负极，发动机运转时，初级电路导通、截止的变化，在次级电路感应出高压电。接下来应对初级电路的控制电路进行检查。

首先检查DME的9号端子到3缸点火线圈1号端子之间的线路，无破损、短路现象。

点火开关关闭，断开3缸点火线圈的插头，检查DME的9号端子对地的导通电阻，发现该端子对地常导通。对照测量其余5缸线圈的DME控制端子（如图10所示），对地均不导通，表明DME的9号端子存在对地短路的故障。

现在可以确认，故障出在DME模块内部。

在装备N52发动机的F18上，DME模块安装在发动机上部，取下防尘罩即可看到（如图11所示）。

从发动机上拆下DME模块，小心撬开上盖（有密封胶）。对照点火系统电路图中线圈控制端子的编号，在电脑板上找到控制点火线圈的6个功率管（如图12所示）电路。

控制第3缸点火线圈的功率管（如图13所示）从外观上看没有异常，但经万用表检测，发现控制点火线圈初级电路的集电极对发射极（地线）常导通，表明该功率管已经击穿。

用风焊台拆下该元件，元件的型号标识为V5036S，如图14所示。

专门跑了一趟电子市场，但没有买到该型号的管子。只好从旧电脑板上拆下一个相同型号的换上。装复试车，启动发动机，发动机运转平稳，故障排除。

故障分析：该车最终查出的故障有三个：点火线圈损坏、PDM内部的点火保险丝熔断、DME损坏。

故障产生的过程是这样的：

1.首先是点火线圈的接地线松动，导致DME内部控制第3缸点火的功率管击穿、损坏；

2.功率管击穿后，点火线圈的初级线圈对地常导通，大电流导致线圈发热、膨胀变形；

3.当电流增大到一定程度，点火系统的保险丝熔断，发动机所有缸没有高压电，发动机熄火。

为什么点火线圈的接地线松动，会导致DME损坏？

下面简单分析一下宝马发动机的点火系统。故障排除后，我检测了一下发动机第3缸的初、次级点火波形，如图15所示。

点燃混合气需要高能量的电火花，升压变压器是当今最常用的一种点火系统，我们习惯上称之为点火线圈。

宝马的点火线圈采用低电压、大电流的电极来产生高电压、小电流的电极。它由两个不同的线圈组成的。第一个线圈叫初级线圈，第二个线圈叫次级线圈（如图16所示）。

为了增强磁场，初级线圈绕在一个铁芯上，铁芯是由许多片叠加在一起的黑色金属（通常为软铁）片组成的。相对于整块的铁芯，它的磁增强能力更好。

初级绕组的线较粗、匝数少，这就使得它的电阻值很低。次级绕组的线较细、匝数多，从而电阻值较高。车用点火线圈的匝数比通常约为1∶100，也就是说，初级线圈绕1匝，次级线圈就绕100匝。初级线圈的电阻值通常在1～4Ω之间，次级线圈的电阻值通常在8000～16000Ω之间。

初级线圈和次级线圈之间相互绝缘，绝缘的介质为变压器油或环氧树脂。变压器油的耐压值是20～25kV，所以在新式的点火线圈中采用了真空封闭的环氧树脂，其耐压值可达50kV。初级线圈和次级线圈是电磁耦合的，所以，一个线圈的电流变化时，另一个也会受影响。

点火线圈采用电磁感应的方式来提供所需的点火能量。要了解点火线圈是如何工作的，我们就来看一下它所产生的波形。先从图15中①部分看起，这一部分是开路电压，因为此刻电路还没有闭合，初级线圈中没有电流流动。随后，当驱动电路闭合，电压便突然下降，初级线圈就对地构成了回路（图15中的②部分）。这个电压降会非常接近于零电位。

固有的电压降取决于驱动电路中控制电流用的是三极管还是场效应管。如果是三极管，它的电压降就是0.7～1V，其原因是三极管的基极存在电阻。场效应管的基极电阻很小，所造成的电压降为0.1～0.3V。固有的压降是电路中的保持电压，这个保持电压用来克服驱动电路或基极的电阻，从而使电流流动（图15中的③部分）。一旦驱动电路闭合，电流就流过初级线圈的绕阻。当电流流经绕组时，所有的电流都用来在绕组周围建立一个磁场（如图17所示）。这个磁场的建立叫作电感，它的强度和电感系数以及电流成正比。就是电流越大，磁感应就越强。

当磁场建立时，磁力线切割初级线圈和次级线圈，使两个线圈产生感应电压，然而这个电压对两个线圈的影响是不同的。随着磁场的建立，磁力线切割次级线圈，次级线圈中就会产生感应电动势并释放电子。当驱动电路闭合时，可以从次级电压波形中看到这个感应电动势。线路闭合的初始会产生电压振荡，这是由于磁力线切割次级线圈并在次级线圈不同的绕阻中产生感应电压。

电能和磁能互相转换时会产生振荡波。线圈充电饱和后，这个振荡波将减弱成一条稳定的弧线，随后再成一直线。线圈充电的饱和点各不相同，主要取决于流过初级线圈的电流、电阻值和线圈的匝数。

每当线路中有电感现象时，电流的变化就会产生一个反向电动势，这个反向电动势会阻碍电流的流动。每当线路中有电阻时，就会产生电压降，电压降的大小与电阻值成正比。

点火线圈的初级电流一旦饱和（磁场不再运动），次级线圈的周围就充满磁场。点火线圈的电流饱和点取决于流经它的电流，电流越大磁力线的强度就越大，反之，电流越小磁力线的强度也就越小。

当发动机控制模块（DME）切断点火系统的驱动电路，初级线圈的电流不再流过初级绕组，这样一来，磁场便穿越次级线圈并消失。当磁场穿越导线或绕组时，导线或绕组中就会产生感应电压。这种感应电压会产生电动势，电动势推动电子沿线路运动，直到它们返回次级绕组。

现在，我们可以回答前面提出的问题了：为什么点火线圈的接地线松动，会导致DME损坏？

当火花塞跳火时，电流从次级线圈的一端流向另一端。从图16我们看出，次级线圈的一端连接火花塞，另一端接地。

如果接地线松动、断开，必将推高次级线圈的电压，严重时可能导致火花塞不能跳火。同时，升高的次级电压可能击穿次级、初级线圈之间的绝缘介质，一旦初级线圈加的电压超出点火功率管的耐压阈值，就会造成发动机控制单元内点火控制元件的击穿损坏。

本车的故障就是因接地点松动导致了DME损坏，DME损坏后3缸初级线圈电流过大，导致点火线圈发热损坏，点火线圈损坏后，保险丝又熔断了。

真应了一句成语：祸不单行。