斯柯达发动机故障诊断与排除
2020-01-10廖中文
廖中文
(广东农工商职业技术学院智能工程学院,广东 广州 510507)
本文详细阐述斯柯达品牌旗下昕锐和明锐两款车型的发动机疑难故障的排除过程,介绍诊断维修的思路及心得体会,以期为同业人员在遇到类似故障提供解决问题的思路。
1 明锐1.4T发动机异响及大修后2/3缸失火
1.1 故障现象
一辆明锐1.4T手动挡,底盘号:LSVNP41Z7A2714877,发动机号:CFB008446,购车日期:2010-10-06,已行驶里程69352km,车辆低速起步时,轻加油门,发动机异响。
1.2 故障检查
经检查试车确认发动机异响主要有两种声音:①怠速时个别气门液压顶柱 (哒哒响声);2)车辆低速起步时发动机异响 (有节奏鼓鼓声/类似打鼓声),车速过了30码,异响声基本不明显,随车速上升异响声基本没有。
1.3 故障诊断
针对发动机异响特征,结合已有的诊断经验,初步判断故障原因有:①机油泵/机油压力不足故障;②气门液压顶柱泄压故障;③活塞销间隙过大故障;④连杆轴瓦间隙过大故障;⑤活塞与缸套配合间隙过大故障;⑥曲轴平衡点不平衡故障。
1)根据初步判断的故障原因,检查机油主油道压力值;连接机油压力测试仪-V.A.G1342,测量数据:怠速时在1.3~1.5bar之间,转速在2000r/min时测量值为2.2bar,说明发动机油道机油压力均正常。因此排除机油压力不正常引起的异响。缸盖配气机构异响声基本锁定是由于个别气门顶柱失效导致异响。
2)将车辆4轮着地举起,起动发动机踩下离合器挂入1挡半联动状态,轻加油门至1400r/min,用听诊器在发动机上各个部件上听诊异响部位,在发动机后部靠第4缸位置与变速器接缝之间响声最明显突出 (用听诊器在右边半轴,变速器壳体上异响声非常明显清晰)。将手放在右边半轴上和左右叶子板上都能感觉到敲打声,初步认为这种声音属于硬性连接传导出来的,应该是某个部件因间隙过大或磨损导致,所以利用同型号的零部件对调更换了右半轴/发动机与变速器支架垫,异响无改善。于是判断起步异响应该是发动机内部传出来的。
3)将发动机总成分解检查,检查活塞销及连杆轴套(图1)/曲轴轴承/缸套,也未能发现明显异常磨损部位。对照维修手册数据,对发动机活塞裙部外径测量约为76.43mm(标准值76.46),磨损0.03丝;缸径测量约为76.50mm (标准缸径76.51),磨损0.01丝;活塞与缸套的配合间隙正常值为0.05mm,实际用厚薄规塞尺测量活塞裙部与缸套的配合间隙为0.06mm,分析测量数据活塞与缸套磨损也是正常的。同时,测得连杆轴瓦径向间隙为0.04mm(正常值为0.02~0.06mm/极限-0.09);曲轴轴瓦径向间隙为0.05(正常值为0.03~0.06mm/极限-0.13);测量数值基本在正常范围内,按正常情况这些部位也是不应该出现异响的。
图1 活塞销及连杆检查
4)总成全部分解后未能明显看到故障点,按常规维修方案更换了进排气门/气门液压顶柱/活塞一套/曲轴轴瓦/连杆轴瓦/机油泵/正时链条及张紧器/曲轴后油封/缸垫/曲轴齿推片/火花塞/离合器三件套。按照1.4TSI/CFB型发动机维修手册进行安装,安装完工启动发动机运行磨合一段时间,怠速气门顶柱 (哒哒异响声)消失,但是挂挡起步的声音还是存在没有任何变化。
此时,发动机又多了个故障,转速2000r/min时,保持十几秒仪表发动机故障灯闪烁,接着转速自动降速并伴随怠速抖动不稳,然后熄火/点火开关复位重新启动现象消失。重新加油至2000r/min时故障又出现,反反复复。
5)读取01系统故障代码,报2/3缸失火,读取失火数据测量值,第2/3缸达到100多次。将1/4缸点火线圈与2/3缸对调启动试车,故障还是一样报2/3缸失火,测量1/2/3/4缸压,缸压均在9.5bar左右。根据车辆维修记录,发动机大修期间喷油嘴有进行过喷油量测量及清洗,喷油嘴没问题。检查喷油嘴及点火线圈线路及插头连接均正常。连接VAG1598/42与VAG1598/39,再次进行模拟故障检测,当出现发动机抖动报2/3缸失火时,接线盒示波器测量T60a/49与T60a/32和T60a/34与T60a/47号脚无电压信号输出0V。通过示波仪观察通道A无电压信号输出,即2/3缸喷油嘴不工作。
6)分析失火故障由来:在发动机没有大修之前不存在失火故障,可以排除发动机控制单元故障,这时感觉应该是G28信号方面存在问题。发动机控制单元监测到不正常的点火信号,应该是发动机控制单元起自保护作用,发动机控制单元对2/3缸进行断油控制从而保护发动机。所以每次在转速超过1800r/min时故障就出现,然后点火开关重新再断开/接通一次,启动发动机又正常工作。
回顾点火线圈工作原理:点火线圈正常工作时,点火信号是由发动机ECU提供点火信号,而转速传感器G28提供霍尔电压变化信号给发动机ECU,发动机控制单元根据内部设定好工作程序进行计算控制发动机进行点火。
根据当前分析,判断G28信号错乱,更换G28传感器,但试车后故障未排除。读取发动机数据07组点火提前角+8°,重新校对正时,校正后试车故障未排除。维修陷入僵局,重新把整个思路再理一遍,想想都做了什么?还有什么会引起G28信号失常?这时恍然大悟!曲轴后油封G28信号齿圈!在装配发动机曲轴后油封时,维修人员有跟我反映信号齿圈有点不一样,当时没太在意,只要信号齿数一样,可以安装就行。
拆下变速器总成 (图2)及飞轮,由于大修时更换了油封,对比原车油封与新油封,零件号一致:03C 103 171D,新油封与旧油封相比,信号齿圈有点不一样。换装旧齿圈试车,2/3缸报失火的故障排除了。
图2 变速器总成
7)接下来继续排除异响故障,对机油压力进行检测,分别检查各个工况下机油油道压力值均正常,进行断缸测试,分别将1/2/3缸断缸试车,异响声依然存在,将4缸断缸,试车异响消失。此时,异响声不需要起步离合器半联动状态,只需轻加油门 (1000~1500r/min)时,用听诊器可以听到。进一步验证异响位置靠近发动机后端部位。
反复试车分析异响声:初步判断连杆轴瓦,曲轴轴瓦或活塞敲缸。拆开发动机油底壳,拆下第4缸连杆轴瓦,在瓦盖垫上3丝的铜皮装车试车,异响声依然存在。再次拆开油底壳,拆开第5道曲轴轴瓦,在瓦盖垫上5丝铜皮,试车异响还是一样。第4缸断缸后异响声基本消失,说明异响是由发动机内部机械引起,重新拆解发动机。重点检查4缸曲柄连杆机构及气门机构,未能发现明显故障点,考虑飞轮不平衡、连杆长短变形等故障点,更换4根连杆及飞轮,异响问题未解决。
至此,所有的检查及测量数据都在维修范围内,但异响明显,并找不到具体位置,目前就差没有镗缸换缸套了。第3次拆解发动机,更换标准缸径缸套,装车试车异响故障基本排除,异响明显降低,客户可以接受。
1.4 故障原因确定及排除
按照发动机缸套维修方法,重新更换了4个缸的标准缸径缸套,装车试车异响故障基本排除。
1.5 维修心得及经验总结
经过这次发动机异响的检查维修,加强了EA111型发动机的认识和了解,前后3次反复发动机总成分解与拆装。刚开始维修时,感觉异响如此明显,按照发动机内部传导出来的正常处理就好,以前有大量维修发动机异响故障的经验,信心十足,像这类异响拆解后肯定可以明显看到故障点,可实际情况并非如此;反复拆装分解发动机3次才把问题解决,中途还出现2/3缸报失火故障,原因居然是新的油封信号齿圈不对。维修人员在日常工作中碰到疑难问题时不仅要谦虚、认真,并且要想办法解决,不怕麻烦,注重自我学习和技术经验的积累。
2 昕锐CPD/1.6发动机起动困难
2.1 故障现象
一辆昕锐NG23J3/Rapid 1.6L AT Ambition,车架号:LSVAT2NGXFN033237,2015年1月生产,已行驶里程26691km。发动机不好起动,打火要延迟滞后几秒才能着车。
2.2 故障诊断
针对发动机异响特征,结合已有的诊断经验,初步判断故障原因有:点火正时跑位故障;G40位置传感器信号故障;N48进气凸轮轴调节阀故障;J220控制单元及线路故障。
1)根据初步判断的故障原因,使用6150B检测仪读取01系统故障代码,存在2个故障代码,分别为:①P001600($3A14/14868)气缸列1,凸轮轴位置/曲轴位置传感器 分配不正确;②P034100($3A18/14872)凸轮轴位置传感器=>传感器 不可信信号。根据第1个故障代码内容分析,初步判断应该是正时匹配不正确。拆开正时防护罩,发现该车发动机正时系统已经有人操作维修过痕迹,询问车主得知,该车之前借他人使用,在行驶时,仪表发动机故障灯亮,修理厂进行过检查维修,但车主不清楚维修内容。重新校对正时系统,发现缸盖配气正时排气凸轮位置不对,所以发动机系统会报凸轮轴位置/曲轴位置传感器分配不正确。按照维修手册重新检查校对发动机正时,但是起动发动机还是一样不好起动,读取01系统故障代码正时分配不正确的故障已经解决,另一个代码 (凸轮轴位置传感器=>传感器 不可信信号/静态)还是存在无法清除。读取01发动机数据组点火提前角值怠速时/-3.375~+1°,感觉点火提前角慢了些,但是对比同车型点火提前角数据值一样,目前暂时排除正时不对故障。
2)按照第2个故障代码分析,控制线路或传感器可能有故障。查阅相关电路图,首先对G40传感器电路进行检测,测量T3e/1脚为5V基准供电电源电压/测量正常;测量T3e/2脚为霍尔电压信号输出在1.1~4.2V之间变化/实测正常;测量T3e/3脚为搭铁正常;同时也测量G40/T3e插头线路到J220/控制单元T121插头 /98/105/96脚线路连接导通正常;更换G40传感器起动试车故障依旧。
3)图3为G40传感器及电控单元实物图。更换G40位置传感器,起动试车故障依旧,线路检查、正时校对、传感器更换等工作全部完成并正常,但01系统还是报凸轮轴位置传感器不可信信号。认真分析故障代码含义,“不可信信号”主要存在于两种情况:①传感器接收到不认可信号;②控制单元逻辑控制程序错乱。针对目前维修情况看,故障点应该在发动机控制单元上,将同型号发动机控制单元J220对调安装,起动试车故障依旧存在,起动时还是要持续打火4s后才能起动着车,同时01故障代码记录一样无变化。
图3 G40传感器及电控单元实物图
4)经过前期工作及遇到的情况,重新梳理思路。结合该车型发动机缸盖气门室盖的结构,凸轮轴凸轮及轴位置信号齿轮的配合关系,如果信号齿发生跑位,正时将不能起作用。为了验证这种情况,用另一同车型发动机对比,两辆车同样转动曲轴至1缸做功点火上止点位置,拆掉G40传感器,观察信号齿实际位置与标准正常位置是否相符,发现,该车目测看不到凸起信号齿,而正常的车是可以看到的凸起信号齿的,故障原因查明。图4为信号齿实际位置与标准正常位置对比图。
5)拆开缸盖气门罩,与完好的气门罩对比,故障件凸轮信号齿圈与正常凸轮轴对比大概跑位90°左右,这样错乱的点火信号导致发动机控制单元监测不到气缸实际点火位置。之所以报凸轮轴位置传感器不可信信号,发动机控制单元监测到G40不可信信号时,其根据自身内部设定应急程序进行点火起动,起动时把G40插头拔了也能正常起动,因此出现点火起动延迟着车故障现象。图5为故障车型发动机凸轮信号齿圈跑位对比图。
图4 信号齿实际位置与标准正常位置对比图
图5 故障车型发动机凸轮信号齿圈跑位对比图
2.3 故障原因确定及排除
更换缸盖气门室盖罩总成,试车发动机可以正常起动,01系统无故障记录,故障排除。
2.4 维修心得及经验总结
此类故障概率非常低,咨询过其他服务站都未遇见此类故障。看似故障代码容易处理,但是实际并非如此。凸轮轴信号齿跑位现象是极少出现的,这种故障是属于生产工艺技术问题。同时针对于这种不可信信号故障代码处理方法,不仅是线路或者电气元件,控制单元也有可能存在故障,光靠基础常规检查换件不一定能找到故障点,需要对机械结构组成有一定的熟悉了解,这样有利于更快排故。