宝马N20发动机加速无力故障诊断

陈玉彬

广州市交通高级技工学校 广东 广州 510000

车型:5系F18,N20发动机,行驶里程2970KM。

一、故障描述

车辆行驶中,加速无力,并且发动机故障灯点亮,同时CID(中央显示屏)提示“传动系统故障,请谨慎驾驶”。

二、维修过程

进行维修前试车。冷车启动正常,加速正常,热车后故障出现,加速无力,发动机故障灯点亮,CID出现提示。使用宝马专用的检测仪ISID读取车辆故障代码,出现“11C404-量控阀控制断路”故障码,执行检测计划提示更换量控制阀。N20发动机采用缸内直接喷射供油系统,量控制阀是燃油高压泵的低压进油控制阀,采用PWM信号控制进入到高压泵的油量,此PWM信号由发动机控制单元DME发出,没有反馈信号,DME通过对发动机转速测算出负荷信号,然后调节PWM的频率控制油量的大小,与缸内直喷喷油嘴一起进行喷油量的控制,通过“11C404-量控阀控制断路”故障码,故障点的起始点出现在燃油供应系统上。

低压燃油通过入口输送至高压泵内。燃油从高压泵处通过燃油量控制阀进入泵元件的压缩室内。燃油在该泵元件内通过活塞进行加压并通过高压单向阀输送至高压接口。高压泵由凸轮轴通过一个三段凸轮进行驱动。也就是说,只要发动机运转,活塞就会在三段凸轮的作用下持续进行往复式运动。这样就会对通过燃油量控制阀进入高压泵的新燃油进行持续的燃油加压。燃油量控制阀由发动机控制单元DME的接口进行控制,用于确定所需燃油量。燃油量控制阀以打开或关闭燃油供给管路泵元件的方式调节压力。燃油量控制阀打开时,大部分通过活塞吸入的燃油被回压入燃油供给管路。高压区域内的最大压力不得超过245 bar。如果压力过高,就会通过溢流阀经接口向低压区域释放高压循环回路的压力。向低压区域释放压力时通过该区域内的油液体积和安装在调节仓内的压力缓冲器抵消所产生的压力峰值。调节仓连接在高压泵的供给管路中。用于降低因高压与低压区域连接和断开所产生的压力峰值。

控制阀在整个燃油喷射系统的作用,如果这里出现故障,会出现两种截然相反的情况,一是燃油压力过高,二是燃油压力过低;通过专用检测设备ISID进入发动机控制单元调用燃油压力传感器信号如下:

1.怠速高压压力值:0.7bar,标准值为7.5bar,显示压力过低;

2.怠速低压压力值:5.5bar,标准值为5.5bar,显示正常;

从以上数值判断高压泵的工作异常,高压泵的量控制阀受发动机控制单元DME控制,DME需要采样高压共轨压力传感器信号,此传感器采样应变压力晶体进行压力测量,5V供电,产生的SIG信号与压力成正比例系数变化。

发动机不着车情况下测量SIG信号电压为0.7V,与显示的值接近,进行压力测试,电压随压力变化的线性关系与图一致,判断高压压力传感器无损坏。继续进行电气方面的检修,检查量控制阀的信号和供电。检查量控阀电阻,0.8欧,正常,测量量控阀到发动机控制单元的线束,导通无短路和断路,使用三通插头连线(适配器)连接发动机控制单元,万用表测量量控阀到DME的针脚对负极电压,结果如下:

PIN55:0.7V

PIN56:0.7V

正常情况下PIN55:为0.7V,PIN56:0.4V,之间的电压差为0.3V,因为发动机控制单元输出的控制信号为PWM信号,判断是否是万用表没能获取到实际电压值,还无法判断是否是控制电压问题,使用示波器进行测量,结果没有显示PWM信号,为一条直线。

当正常的电压降会达到11V,这里的采样频率为1000KHZ,而普通的万用表的采样频率为30-50KHZ,采样频率底,则显示的电压值就不会是实际值了;检测结果显示发动机控制单元DME并没有输出PWM信号,我们知道,PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的,在这里,是变频技术的核心技术之一,可以作为控制电机、电磁阀、灯光、稳压电源等等电源的领域,在量控阀中PWM信号控制的是电磁阀,精确度高,产生PWM信号的模块整合在了DME大模块里,所以分析后,更换发动机控制单元,重新写入程序,故障排除。

总结

1.现代电控发动机的设计大量采用了传感器、带反馈的执行器和基于可读写硬件驱动模块的程序控制,在数据交换方面采用了总线的控制和节点的检测,进而把在研发阶段采用的仿真检测植入到了维修的专业软硬件中,已经形成了一体化的“专家检测”系统,所以在维修中更多的需要对电气系统进行检测,才能形成维修的思路和依据,在本故障维修案例中,采用了示波器调用PWM信号的方法进行了最终的判断,与采用万用表的测量不同,也是基于现代电控系统大量采用调制和总线信号的手段上改变的测量方法,尤其是现在的发展趋势是更高的速率和无线传输的成熟,对检测设备及维修的方法,提出更高的要求。

2.电控发动机虽然有故障代码检测的生成机制,但显示的故障点不是唯一和绝对明确的,需要我们要对部件和信号的原理更进一步的了解,才能真正意义上维修完备。