发动机单缸失火故障的免拆诊断方法（三）

案例6 2006款别克君威车发动机抖动严重

故障现象一辆2006款别克君威车，搭载LB8发动机（6缸发动机），累计行驶里程约为23万km。该车因发动机抖动故障在其他维修厂维修，经检查发现气门摇臂螺栓滑丝，导致气缸1的气门无法打开，更换气缸1、气缸3及气缸5侧（以下简称气缸列1侧）的气缸盖、气缸垫、气门及气门推杆等部件后试车，发动机抖动现象更严重了，同时发动机加速无力，且发动机故障灯异常点亮，于是向笔者请求技术支持。

故障诊断用故障检测仪检测，读得故障代码“P0300检测到发动机不点火”和故障代码“P1106 进气歧管绝对压力传感器间歇性电压高”（图33）；读取发动机失火数据（图34），发现气缸1和气缸5的失火次数均为30次，且在逐渐增加，由此推断该车故障是由气缸1和气缸5失火引起的，可能的故障原因有：点火系统故障，如点火线圈、火花塞等故障；供油系统故障，如喷油器堵塞、泄漏等；气缸压力不足。

图33 2006款别克君威车发动机控制单元中存储的故障代码（截屏）

图34 2006款别克君威车发动机失火数据（截屏）

根据该车故障现象及维修经历进行分析，笔者认为气缸压力不足的可能性较大，且气缸压力检查起来比较方便。断开点火线圈导线连接器，连接示波器、电流钳和压力传感器，测量起动发动机时的起动电流和气缸6的气缸压力波形（图35，绿色为起动电流波形，用于快速判断各个气缸的密封性；黄色为气缸6的气缸压力波形，用于判缸），发现曲轴旋转2圈，只产生4个电流波峰，异常（正常情况下，活塞运行到压缩上止点时的气缸压力最大，活塞运行阻力也最大，此时就会引起1个起动电流波峰，因此对于6缸发动机，曲轴旋转2圈应产生6个起动电流波峰）；再结合判缸信号（气缸6的气缸压力信号，该车点火顺序为1-2-3-4-5-6）分析可知，气缸1和气缸5处于压缩上止点时均没有产生起动电流波峰，说明气缸1和气缸5密封不良（这与气缸1和气缸5存在失火现象相符），可能的故障原因有：进、排气门关闭不严；活塞环、活塞或气缸壁损坏；气缸垫损坏。

图35 起动发动机时的起动电流和气缸6的气缸压力波形（截屏）

如果进、排气门关闭不严，则进、排气脉动在压缩和做功行程（正常情况下，进、排气门均处于关闭状态）时受到的影响最大。用压力脉动传感器同时测量进、排气脉动（图36，绿色为起动电流波形，黄色为气缸6的气缸压力波形，蓝色为进气脉动波形，红色为排气脉动波形），发现在气缸1和气缸5压缩上止点后的排气压力均异常升高，加上排气脉动有延迟（延迟时间与排气管结构及长度有关），怀疑在气缸1和气缸5压缩上止点时，排气门关闭不严，以致气缸压力无法建立，使气缸失火，并使排气压力异常升高。

图36 故障车起动发动机时的起动电流、气缸6的气缸压力及进、排气脉动波形（截屏）

将气缸1活塞旋转至压缩上止点，用烟雾测试仪从气缸1火花塞安装孔处向气缸1内充入烟雾。为便于观察，拆下前氧传感器，发现有大量烟雾从前氧传感器安装孔冒出（图37），这说明气缸1的排气门确实关闭不严，可能的故障原因有：气门组（气门、气门座、气门弹簧等）故障；气门传动部件（摇臂、推杆、挺柱、凸轮轴等）故障。

拆下气缸列1侧气门摇臂盖，用手晃动气门摇臂（图38），气缸1的排气门摇臂无法晃动，气缸3的排气门摇臂能够晃动。用工具旋松气缸1的排气门摇臂螺栓（图39），发现从前氧传感器安装孔冒出的烟雾逐渐变小，直至烟雾消失。由此可知，气缸1的排气门是被气门摇臂顶开的，怀疑更换的气门或气门推杆长度有问题。

让维修人员将之前拆下来的原车部件（图40）取来，经对比发现，更换的进、排气门推杆均比原车的进、排气门推杆长一点（图41），由此推断该车故障是由此引起的。

图37 大量烟雾从前氧传感器安装孔冒出

图38 用手晃动气门摇臂

图39 旋松气缸1的排气门摇臂螺栓

图40 拆下的原车部件

图41 新旧进、排气门推杆对比

故障排除更换上原车的进、排气门推杆后试车，发动机运转平稳，故障排除。

故障总结该故障是由气门推杆配件质量问题引发的二次故障。虽然更换的所有进、排气门推杆均比原车的进、排气门推杆长一点，但并不是所有的气缸均表现出明显的故障现象（笔者认为这是由液压挺柱补偿气门间隙的程度不一样引起的），以致维修人员并未发觉更换的配件有问题。在此提醒广大维修人员，在更换配件时，一定要对配件的型号及关键参数进行核对，而采用新旧件对比是一种比较便捷的方法。

另外，虽然该车是2个气缸（气缸1和气缸5）失火，但两者的失火原因仍是独立的，因此其故障模型仍属于单缸失火。

案例7 2012款奔驰S350车发动机怠速抖动

故障现象一辆2012款奔驰S350车，搭载276 950发动机，累计行驶里程约为13.4万km。该车发动机怠速抖动，且组合仪表上的发动机故障灯异常点亮，到其他维修厂维修，维修人员判断气缸2失火。先后更换气缸2的火花塞、点火线圈及喷油器后试车，故障依旧。经进一步检查，维修人员发现气缸2没有气缸压力，于是向车主说明需要拆解发动机才能确认具体的故障原因。出于对维修人员维修技术的怀疑，以及考虑到拆解发动机会使车辆贬值严重，车主要求在不拆解发动机的情况下找出具体的故障原因，否则将不在该维修厂继续维修。由于该维修厂没有能力在不拆解发动机的情况下找出具体的故障原因，于是车主经朋友介绍将车开至我厂进行检修。

故障诊断接车后试车，起动发动机，发动机怠速抖动，且组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪检测，发现发动机控制单元（ME）中存储有故障代码“P030000 识别到燃烧断火”和故障代码“P030200 识别到气缸2燃烧断火”，且均为当前故障代码；读取发动机的运行平稳性数据（图42），发现所有气缸的运行平稳值都超出了标准值范围，但气缸2的运行平稳值一直最高，由此确定气缸2确实工作不良，而其他气缸的运行平稳值过高可能是由气缸2工作不良引起的（发动机控制单元并未存储其他气缸失火的故障代码也可以说明这一点）。

图42 故障车发动机的运行平稳性数据（截屏）

点火、喷油、气缸压力，先检查哪一项呢？观察发动机结构，本着由简入繁的诊断原则，决定先检查点火。用COP探头和示波器分别测量气缸2和气缸1的次级点火波形（图43、图44，蓝色为次级点火波形），对比发现气缸2燃烧线对应的电压为37 V左右，而气缸1燃烧线对应的电压为1.6 kV左右，推断气缸2燃烧线对应的电压过低是由气缸2没有气缸压力引起的。

图43 气缸2的次级点火波形（截屏）

图44 气缸1的次级点火波形（截屏）

连接示波器和电流钳，测量起动发动机时的起动电流波形（图45），发现曲轴旋转2圈，只产生5个电流波峰（该车为V6发动机），这进一步验证气缸2确实没有建立气缸压力，可能的故障原因有：进、排气门关闭不严；活塞环、活塞或气缸壁损坏；气缸垫损坏。

图45 故障车起动发动机时的起动电流波形（截屏）

连接示波器、电流钳和压力脉动传感器，同时测量起动发动机时的起动电流、排气脉动及进气脉动波形（图46，黄色为起动电流波形，绿色为排气脉动波形，红色为进气脉动波形），发现曲轴运转2圈，进气脉动和排气脉动均出现1次明显的波动，那么是气缸2进气门还是排气门的关闭有问题呢？使用WOT（waveform overlay tool，波形叠加工具，输入发动机气缸的点火顺序，自动生成发动机做功循环图，其中I代表进气行程，C代表压缩行程，P代表做功行程，E代表排气行程。该车的点火顺序为1-4-2-5-3-6）和示波器自带的曲轴转角标尺功能分析采集的波形（图47）可知，进气脉动在气缸2压缩行程（活塞上行）时持续为较高压力状态，而在气缸2开始做功行程（活塞下行）时瞬间降至较低压力状态，由此推断气缸2进气门关闭不严；而在气缸2排气行程（活塞上行），由于气缸2进气门关闭不严，导致排气脉动降至较低压力状态，同时使进气脉动产生明显的波动。

将气缸2旋转至压缩上止点，用烟雾测试仪从气缸2火花塞安装孔处向气缸2内充入烟雾，发现有大量烟雾从进气管冒出（图48），这说明气缸2的进气门确实关闭不严，可能的故障原因有：气门组（气门、气门座、气门弹簧等）故障；气门传动部件（摇臂、挺柱、凸轮轴等）故障。

图46 故障车起动发动机时的起动电流、排气脉动及进气脉动波形（截屏）

图47 使用WOT软件和示波器曲轴转角标尺功能分析采集的波形（截屏）

拆下进气歧管，发现气缸2的一个进气门关闭不严（图49），但气门杆并未弯曲。拆下副驾驶人侧气缸列（从前往后分别为气缸1、气缸2、气缸3，驾驶人侧气缸列从前往后分别为气缸4、气缸5、气缸6）的气门室罩盖，检查发现气缸2的进气门弹簧断开（图50），以致进气门关闭不严。

图48 大量烟雾从进气管冒出

图49 气缸2的一个进气门关闭不严

图50 气缸2的进气门弹簧断开

故障排除更换断开的气缸2的进气门弹簧后试车，气缸2失火现象消失，且发动机运转平稳，故障排除。