迈腾B8L燃油供给系统的故障分析及诊断

陆建康，方勇

（苏州市职业大学，江苏 苏州 215104）

0 引言

汽车发动机包含两大机构、五大系统，燃料供给系统是其重要的组成部分，负责给发动机输送可燃混合气，并将燃烧后的废气排出。燃料供给系统在结构上可细分为进气系统、排气系统和燃油供给系统。以迈腾B8L 2.0T CUGA发动机为例，燃油供给系统的作用是将汽油喷入进气歧管和气缸内，并与进气歧管和气缸内的空气混合形成可燃混合气。当燃油供给系统出现故障时，发动机将无法启动或者发生抖动，严重影响发动机的正常运转。为此本文就迈腾B8L 2.0T CUGA发动机的燃油供给系统常见故障进行分析，为相关故障诊断提供数据支持。

1 迈腾B8L燃油供给系统的结构与工作原理

1.1 燃油供给系统的结构

迈腾B8L 2.0T CUGA发动机燃油供给系统为特殊的双喷射系统，即缸内直喷（TSI）和进气歧管喷射（SRE）相结合[1]，如图1所示。该发动机的燃油供给系统具体结构如图2所示，分为低压供油部分和高压供油部分，由燃油泵、燃油泵控制单元、燃油箱、燃油滤清器、高压燃油泵、低压燃油油轨、高压燃油油轨、低压喷油器、高压喷油器、低压燃油压力传感器、高压燃油压力传感器和发动机控制单元构成[2]。

图1 双喷射系统结构

图2 迈腾B8L 2.0T CUGA发动机燃油供给系统

1.2 燃油供给系统的工作原理

根据双喷射系统的结构，发动机油气混合有两种方式：1）利用高压油泵系统，高压油泵将燃油压力升高至15～20 MPa，其内部燃油压力调节阀打开，燃油直接进入高压油轨和高压喷油器，高压喷油器在气缸内直接喷射形成混合气；2）使用进气歧管燃油喷射系统，在进气歧管内喷射形成混合气。从图2可知，低压燃油油轨和高压燃油油轨均与高压油泵连接，高压油泵上集成了燃油引导装置，该装置是低压燃油供给系统的一部分；低压部分工作时，燃油由燃油箱中的燃油泵输出，经燃油滤清器进入燃油引导装置，在进气歧管喷射模式下，燃油通过引导装置进入低压燃油油轨，然后再进入进气歧管喷油器，喷油器将燃油喷入歧管中。此时，高压油泵内的燃油压力调节阀将关闭对高压油轨的燃油输送，被加压后的燃油会被冷却并引流回燃油箱[1]。

双喷射发动机共有4种不同喷射模式：进气歧管单喷射、缸内直喷单次喷射、缸内直喷两次喷射和缸内直喷三次喷射。燃油供给系统工作时，发动机控制单元会根据不同的工况采用不同的喷射模式[2-4]。

1.2.1 发动机起动工况

发动机冷起动时，冷却液温度较低，在发动机冷却液温度不高于45 ℃的工况下，燃油供给系统采用缸内直喷三次喷射模式，高压喷油器会在压缩行程中分3次向缸内喷射燃油，以此改善发动机低温冷起动性能，减少积碳。

1.2.2 暖机和催化转换器加热工况

在发动机暖机和催化转换器加热工况时，进气歧管翻板处于关闭状态，燃油供给系统采用缸内直喷两次喷射模式，高压喷油器会在进气和压缩行程中分别喷射一次，同时配合较晚的点火点，形成一定的后燃，从而提高排气温度，缩短暖机时间和催化转化器加热时间，提高燃油经济性。

1.2.3 部分负荷工况

发动机运行在部分负荷工况，冷却液温度高于45 ℃时，发动机主要采用进气歧管喷射模式，进气歧管翻板处于关闭状态，在该模式下，燃油油滴在进气歧管内有足够的时间蒸发雾化，并与混合气充分混合，以此减少细微颗粒物和碳烟的形成，降低二氧化碳的排放，满足欧6排放标准，同时提高燃油经济性。

1.2.4 全负荷工况

发动机需要全负荷工况运行时，燃油供给系统采用同1.2.2节相同的缸内直喷两次喷射模式。

1.2.5 紧急工况

当低压或者高压喷油器组发生系统故障时，发动机将使用没有故障的喷油组单独工作，确保车辆仍然可以继续行驶。

2 迈腾B8L燃油供给系统常见故障及诊断方法

根据燃油供给系统最常见故障进行分类，故障可以分为部件本体故障和电路故障，具体为喷油器及其相关电路故障，燃油泵控制单元及其相关电路故障及燃油泵本身故障。

2.1 喷油器及相关电路故障

发动机运行时抖动，并伴随缺缸（失火）现象，一般故障原因是某缸喷油故障或点火故障，诊断此类故障时，需要通过故障诊断仪读取发动机故障码，如果无故障码，则故障可能由点火线圈或者火花塞故障引起；如果是喷油相关故障，故障码一般会有喷油器电路开路、喷油器电路对地短路和喷油器电路对正极短路等3类，并指向具体某一气缸，同时发动机故障指示灯点亮，例如气缸2高压喷油电路出现断路故障时，可读到故障码为“P020200 气缸2喷油器电路”。下文就具体的故障点及诊断方法进行阐述。

当车辆在部分负荷工况运行时，出现明显发动机抖动及加速无力现象，发动机故障指示灯点亮，根据燃油供给系统工作原理，可以判断此时某气缸低压喷油器及其相关电路出现故障，结合故障代码及低压喷油器控制电路图（如图3），以1号气缸为例，第1种情况为：如果出现喷油器电路开路故障码时，拔下喷油器接插件，选用万用表电阻挡测量喷油器本体电阻，正常范围为12～15 Ω，如果测量值远高于该正常值，说明喷油器本体故障，更换喷油器即可；若喷油器本体阻值正常，则可用电阻法分别测量喷油器接插器T2rp/1与SB9之间、T2rp/2与T105/25之间的电阻，初步确定开路位置，经测量如果T2rp/2与T105/25之间存在开路，再分别测量T8f/2与T105/25之间、T8q/2与T2rp/2之间的电阻，确定具体开路线路，当两段阻值均正常，基本可确定故障点在接插器T8f/2与T8q/2的针脚之间，最后通过背插的方式，测量接插器T8f/2与T8q/2两针脚之间的电阻值，最终定位故障点。第2种情况为：如果出现喷油器电路对地短路故障码时，分别将接插器TMOM、喷油器接插器T2rp、发动机控制单元J623接插器T105拔下，然后测别测量T8f/1、T2rp/1、T8f/2、T2rp/2、喷油器针脚和发动机控制单元J623 T105/25 号针脚对地的电阻，阻值为0时，说明该线路或者器件出现对地短路故障。第3种情况为：如果出现喷油器电路对电源短路故障码时，测量方法与第2种情况相同，各测量点分别对电源测电阻，阻值为0的点就是故障线路或故障器件。

图3 低压喷油器控制电路图

2.2 燃油泵控制单元及相关电路故障

在紧急工况下，双喷射发动机至少会有1套燃油喷射系统工作，即便保险丝SB9断路，低压喷油器全部不工作，高压喷油器会保证发动机正常运转。因此，在燃油供给系统中，造成发动机不启动故障的原因一定是燃油泵、燃油泵控制单元及其相关电路故障。燃油泵、燃油泵控制单元及其相关电路如图4[6]所示，燃油泵控制单元J538是由保险丝SB10提供12 V电源，通过720接地点接地，发动机控制单元J623通过导线T91/9至T5ax/5提供燃油泵工作控制信号，T5ax/1和T5ax/2根据来自发动机控制单元的控制信号控制燃油泵G6工作，燃油泵控制单元J538针脚定义如表1[5]所示。

表1 J538针脚定义[5]

图4 燃油泵控制电路图J538.燃油泵控制单元 J623.发动机控制单元 SB10.保险丝 G6.燃油泵720.接地点

由图4可知，燃油泵控制系统可能的故障有4类：保险丝SB10 及SB10 至T5ax/3 线路开路引起的供电故障，T5ax/4 至接地点开路引起的接地故障，T91/9 至T5ax/5控制信号线开路、对地短路、对电源短路引起的控制信号故障，燃油泵本体故障及T5ax/1至T5aw/1，T5ax/2 至T5aw/5 线路开路引起的燃油泵故障。这4类故障诊断与排除相对简单，当故障发生时，发动机故障指示灯会点亮，同时产生相应故障码，依照故障码指示即可排除故障。当出现供电对控制地短路或信号对控制地、控制电源短路时，故障诊断就相对困难，以实际案例J538内部T5ax/2与T5ax/3短路故障为例，阐述此类故障的诊断思路。

车辆故障现象为启动机正常工作，但不启动，发动机故障指示灯点亮，通过故障诊断仪读取故障码为“P025C00 燃油泵模块促动-对地短路”。根据故障现象和故障码可以初步判定为燃油泵控制单元电源故障，根据图5所示诊断步骤进行诊断。打开点火开关，使用万用表电压挡测量燃油泵控制电源供电保险丝SB10上的电压。第1种情况为：如果保险丝SB10两端电压都为0 V，进一步检查主继电器本体及其控制线路。第2种情况为：如果保险丝SB10两端电压均为12 V，进一步测量J538上接插器T5ax针脚3上的电压值，如果电压值为12 V，则可判定J538内部电源模块故障，如果电压为0 V，则说明保险丝SB10至J538线路出现断路。第3种情况为：保险丝SB10一端有12 V电压，另一端电压值为0 V，则可判定保险丝断路，此时需要进一步查找保险丝断路原因；一般情况下保险丝断路是因其下游存在短路故障，检测时采用分段检测的方法，确定短路位置。

图5 诊断流程

具体检测步骤为：1）保持车辆上电状态，测量保险丝SB10 0 V端对地电阻。2）如果步骤1）测量结果为0 Ω，关闭点火开关，拔下J538的T5ax接插器，分别测量SB10 0 V端对地电阻和J538 3#针脚与4#针脚之间的电阻，若前者测量结果为0 Ω，则短路发生在SB10至J538的线束端；若后者测量结果为0 Ω，则模块内部供电针脚3#与接地针脚4#之间发生短路。3）如果步骤1）测量结果为无穷，则故障原因可能有两种，一种是保险丝本身因到达寿命极限而熔丝断裂，另一种是电源对控制地短路；根据表1和J538工作原理分析可知，当J538模块无供电时，J538不会输出燃油泵G6的控制电源正极电压和控制电源负极电压，此状态下无法直接测得保险丝对地短路，因此会误以为保险丝本身熔断故障，当更换新保险丝后，车辆上电，J538得电后输出燃油泵G6的控制电源正极电压和控制电源负极电压，此时J538供电针脚就会与控制电源负极形成短路，即J538电源对地短路，保险丝SB10再次熔断，这也是诊断此类故障的难点所在。为了充分排除第2种可能故障，首先关闭点火开关，拔下J538的T5ax接插器，然后分别测量J538模块的3#针脚与2#针脚之间的电阻值，J538接插器T5ax的3#针孔与2#针孔之间的电阻值；若模块端测量结果为0 Ω，则J538模块内部电源对控制地短路；若接插器端测量结果为0 Ω，则电源对控制地短路发生在接插器及其线束端；若两者结果都是无穷，则故障是因保险丝自身熔断造成的。

3 结语

燃油供给系统故障是引起车辆怠速抖动、加速无力甚至发动机无法启动的主要原因之一，故障点主要集中在喷油器本体、燃油泵控制单元、燃油泵及燃油供给系统相关线路。当故障为断路或短路时，一般都会有相应的故障码出现，诊断时采用诊断仪读取故障码，按照故障码指示的范围，按照先线路、后模块的思路，采用电压法和电阻法确定故障位置，当测量电压值为0 V时或电阻为无穷大时故障为线路或模块内部开路，当测量电压值为12 V或电阻为0 Ω时，表明所测线路功能正常。在诊断喷油器相关故障时，直接采用电阻法测量喷油器内阻，并与标准值进行比对，同时测量其相关控制线路的导通情况。在诊断燃油泵控制单元供电保险丝SB10断路故障时，一定要考虑J538模块电源对控制地短路的故障，在车辆不带电情况下，拔下模块J538接插器，分别测量模块J538和接插器T5ax电源针脚/针孔与控制地针脚/针孔之间的导通情况，以此确定具体短路故障点。