故障現象
一輛2010款奧迪A4L車,搭載CDZ發動機
,累計行駛里程約為18.2萬km。該車行駛中發動機偶爾自動熄火,有時熄火后能夠立即重新起動著機,有時需要等待一會兒才能重新起動著機,故障頻率較低。因該故障在其他維修廠陸續維修了近1年,先后更換了低壓燃油泵、燃油泵控制單元及高壓泵,但故障依舊,這次發動機突然熄火后無法重新起動了,于是拖車進廠檢修。
故障診斷
用故障檢測儀檢測,發動機控制單元中存儲有故障代碼“P008700燃油高壓共軌管/系統壓力-過低 主動靜態”;讀取高壓燃油壓力,接近0.2 bar(1 bar=100 kPa),由此懷疑低壓燃油泵不工作,無法向高壓泵提供低壓燃油。該車燃油供給系統由低壓部分和高壓部分組成,燃油箱中的燃油先由低壓燃油泵(電動泵)輸送至高壓泵(機械泵,由凸輪軸上的凸緣驅動),再經高壓泵加壓后輸送至高壓油軌。
? 圖1 J623中存儲的故障代碼(截屏)
如圖2所示,發動機控制單元根據發動機工況計算需要的高壓燃油壓力和低壓燃油壓力,然后通過控制燃油壓力調節閥(安裝在高壓泵上)調節高壓燃油泵輸出的高壓燃油壓力,并通過向燃油泵控制單元發送占空比信號,控制低壓燃油泵的轉速,從而達到調節低壓燃油壓力的目的;另外,高壓油軌上安裝有油軌壓力傳感器,用于反饋實際的高壓燃油壓力,用于實現對高壓燃油壓力的閉環控制。
? 圖2 燃油供給系統的控制電路
G6—低壓燃油壓泵;G247—油軌壓力傳感器;J538—燃油泵控制單元;
J623—發動機控制單元;N276—燃油壓力調節閥。
準備用示波器從燃油泵控制單元處測量相關信號的波形,發現燃油泵控制單元導線連接器及燃油泵控制單元的端子1均燒蝕嚴重(圖3);檢查燃低壓燃油泵導線連接器,也存在燒蝕現象。更換燃油泵控制單元、燃油泵控制單元導線連接器及燃低壓燃油泵導線連接器后試車,發動機能順利起動著機,且運轉正常。
? 圖3 燃油泵控制單元導線連接器及燃油泵控制單元的端子1嚴重燒蝕
分析認為導致導線連接器燒蝕的可能原因有2個方面:端子虛接;電流過大。用示波器同時測量低壓燃油泵的控制信號、電壓及電流波形,探針和電流鉗的連接方式如圖4所示。
? 圖4 探針和電流鉗的連接方式
測得怠速及加速時的相關信號波形如圖5所示,分析可知,怠速時發動機控制單元向燃油泵控制單元發送占空比(高電位有效)約為54%的控制信號,此時燃油泵控制單元以一定占空比(與控制信號的占空比接近)向燃油泵供電,燃油泵電流為13 A左右,偏大;加速時控制信號的占空比升高至90%左右,此時燃油泵控制單元持續向燃油泵輸出蓄電池電壓,燃油泵電流升高至22 A左右,異常(原地加速時低壓燃油泵不應該以最大負載工作)。診斷至此,初步判斷低壓燃油泵損壞,工作電流偏大。
?
圖5 怠速及加速時的相關信號波形(截屏)
更換低壓燃油泵后測得怠速及加速時的相關信號波形如圖6所示,分析可知,怠速時發動機控制單元向燃油泵控制單元發送占空比約為49%的控制信號,此時燃油泵控制單元以一定占空比向燃油泵供電,燃油泵電流為4 A左右,明顯變小,對應的低壓燃油壓力為4 bar
(1 bar=100 kPa)左右,正常;加速時控制信號的占空比升高至90%左右,此時燃油泵控制單元持續向燃油泵輸出蓄電池電壓,燃油泵電流升高至15 A左右,對應的低壓燃油壓力為10 bar左右,說明此時低壓燃油泵依然以最大負載工作,異常。
? 圖6 更換低壓燃油泵后測得怠速及加速時的相關信號波形(截屏)
讀取發動機數據流,發現怠速時低壓燃油泵控制信號的占空比偶爾會從48%升高至90%左右(圖7);用圖形顯示模式觀察高壓燃油壓力信號的變化(圖8),發現怠速時的高壓燃油壓力信號波動較大,異常。診斷至此,推斷高壓泵工作異常,為了達到設定高壓燃油壓力,發動機控制單元控制低壓燃油泵以最大負載工作,在加速時這種情況表現得更加明顯。
? 圖7 怠速時低壓燃油泵控制信號和高壓燃油壓力數據流(截屏)
? 圖8 故障車怠速時高壓燃油壓力信號的變化(截屏)
更換高壓泵后測得怠速及加速時的相關信號波形如圖9所示,分析可知,無論是怠速還是加速,低壓燃油泵控制信號的占空比始終約為48%,低壓燃油泵電流為3 A左右,低壓燃油壓力為3.5 bar左右;再次用圖形顯示模式觀察高壓燃油壓力信號的變化(圖10),發現燃油壓力信號的波動小了很多。
? 圖9 更換高壓泵后測得怠速及加速時的相關信號波形(截屏)
? 圖10 正常車怠速時高壓燃油壓力信號的變化(截屏)
故障排除
更換高壓泵、低壓燃油泵、燃油泵控制單元、燃油泵控制單元導線連接器及低壓燃油泵導線
連接器(圖11)后交車,3個月后進行電話回訪,車主反映車輛使用一切正常,故障排除。
? 圖11 損壞的部件
故障總結
(1)之前更換的低壓燃油泵質量有問題,工作電流偏大。
(2)之前更換的高壓泵質量也有問題,提供的高壓燃油壓力波動較大,以致發動機控制單元長時間控制低壓燃油泵以最大負載工作。
(3)低壓燃油泵長時間以最大負載工作,且工作電流偏大,導致相關導線連接器的端子燒蝕。
(4)使用示波器查看配件工作狀態下的相關信號波形,可以判斷配件質量的好壞。
案例刊于:《汽車維護與修理》雜志 2025年2月上半月刊
作者介紹:葉正祥,Tech Gear 汽車診斷學院汽車免拆診斷專家,現任余姚東江名車專修廠廠長兼技術總監;具有豐富的疑難雜癥維修經驗,獨創了許多免拆診斷技巧,累計發表免拆診斷技術案例近百篇。