余姚東江名車專修廠 葉正祥

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(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術專家；2015年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎；2016年取得中國汽車工程學會汽車診斷專業(yè)領域中級工程師資格證書。

故障現象一輛2011年產東風悅達起亞K5車，搭載G4KD發(fā)動機，累計行駛里程約為4.9萬km。該車之前因發(fā)動機冷卻液溫度過高，導致發(fā)動機出現“拉缸”現象。該車是在其他維修廠進行維修的，維修人員更換發(fā)動機機械總成（更換的是拆車件，不包括進氣歧管、排氣支管、傳感器及執(zhí)行器等）后試車，發(fā)動機怠速和加速均正常，且路試也正常；但行駛400 km左右，發(fā)動機故障燈異常點亮；用故障檢測儀檢測，讀得故障代碼P2191，含義為“高負荷狀態(tài)下系統(tǒng)過?。ǔ朔ǎ?排）”；記錄并清除故障代碼，故障代碼可以清除，且清除故障代碼后發(fā)動機故障燈熄滅，但行駛400 km左右，發(fā)動機故障燈會再次點亮。由于發(fā)動機運行沒有明顯故障，維修人員在排除進氣系統(tǒng)漏氣和噴油器堵塞的可能后沒有了維修思路，于是向筆者請求支援。

故障診斷接車后試車，起動發(fā)動機，發(fā)動機故障燈異常點亮，但發(fā)動機運行正常。用故障檢測儀檢測，發(fā)現發(fā)動機控制單元中存儲了故障代碼P2191，與之前維修人員的描述一致。查看維修資料，得知故障代碼P2191的設置條件及可能的故障原因見表1所列。

表1 故障代碼P2191的設置條件及可能的故障原因

讀取發(fā)動機數據流，怠速和部分負荷時的長期燃油修正值均約為25%（圖1），說明氧傳感器監(jiān)測到混合氣過稀，發(fā)動機控制單元在減少噴油量。用尾氣分析儀檢測尾氣，如圖2所示，尾氣中的HC、CO及O2的含量均較低，說明經過燃油修正后，混合氣濃度正常，且燃燒的比較充分，暫時排除氧傳感器有故障和排氣管漏氣的可能。

圖1 怠速和部分負荷時的長期燃油修正值（截屏）

圖2 故障車尾氣檢測結果

讀取發(fā)動機冷卻液溫度和進氣歧管絕對壓力，發(fā)動機冷卻液溫度為94.50 ℃，正常；進氣歧管絕對壓力為29.46 kPa（正常應為32 kPa左右），偏低。將發(fā)動機熄火，進氣歧管絕對壓力變?yōu)?00 kPa，正常；起動發(fā)動機，連接真空表，測量進氣歧管的真空度，與數據流顯示的一致，說明進氣歧管絕對壓力傳感器信號正常。如果進氣系統(tǒng)存在泄漏，泄漏的氣體是可以被進氣歧管絕對壓力傳感器檢測到的，這樣會使進氣歧管絕對壓力偏高，而該車氣歧管絕對壓力偏低，所以可以排除進氣系統(tǒng)存在泄漏（包括曲軸箱強制通風閥卡滯和活性炭罐電磁閥卡滯）的可能。用燃油壓力表測量燃油壓力，約為3.7 bar（1 bar=100 kPa），正常。由于之前維修人員檢查過噴油器，排除噴油器堵塞的可能。

診斷至此，可知該車故障原因不在表1所列的范圍內，那還會有什么原因呢？連接Pico示波器（圖3），如圖4所示，同時采集1缸的噴油器控制信號（紅色線）、點火線圈初級信號（綠色線）和氣缸壓力（藍色線）。分析測得的波形，得知發(fā)動機正時、噴油正時和點火正時均正常，且點火波形和噴油波形也正常。斷開氧傳感器，使發(fā)動機處于故障狀態(tài)，將發(fā)動機轉速提升至2 000 r/min，此時用尾氣分析儀檢測尾氣，O2含量為4.71%（圖5）。大氣中的O2含量約為21%，一般情況下，對于4缸發(fā)動機，若某一缸不工作，尾氣中的O2含量增加約5%（21%÷4=5.25%）。從該車尾氣中多出的O2含量（4.71%）來看，相當于多了1個氣缸消耗的O2量?？紤]到該車故障是在更換發(fā)動機機械總成后出現的，且發(fā)動機機械總成是拆車件，懷疑更換的發(fā)動機型號可能與原車不匹配。

圖3 信號采集位置

圖4 同時采集1缸的噴油器控制信號、點火線圈初級信號和氣缸壓力（截屏）

圖5 斷開氧傳感器后檢測尾氣

查看維修資料得知，該車型配置有2.0 L發(fā)動機和2.4 L發(fā)動機2種型號，且這2種型號發(fā)動機的外觀無明顯差別，主要區(qū)別在于氣缸直徑和氣缸行程：2.0 L發(fā)動機的氣缸直徑為86 mm，氣缸行程為86 mm；2.4 L發(fā)動機的氣缸直徑為88 mm，氣缸行程為97 mm。由此可知，2.4 L發(fā)動機的氣缸行程比2.0 L發(fā)動機的氣缸行程小11 mm，于是決定通過測量氣缸行程來判斷更換的發(fā)動機型號是否正確。

轉動曲軸，使1缸活塞處于上止點位置，將1根直鐵絲從火花塞安裝孔處插入氣缸，并在直鐵絲上標記深度位置（圖6a）；繼續(xù)轉動曲軸，使1缸活塞處于下止點位置，再次在直鐵絲上標記深度位置（圖6b）；取出直鐵絲，測量2個標記之間的距離（即氣缸行程），約為97 mm（圖7），由此確認更換的是2.4 L發(fā)動機，而原車為2.0 L發(fā)動機，不匹配。

圖6 在直鐵絲上標記深度位置

圖7 測量氣缸行程

為什么將2.0 L發(fā)動機換成2.4 L發(fā)動機，會導致混合氣過稀呢？該車沒有空氣流量傳感器，發(fā)動機控制單元利用進氣歧管絕對壓力、進氣溫度等參數，采用速度-密度法來確定發(fā)動機循環(huán)進氣量。通過速度-密度法計算發(fā)動機循環(huán)進氣量的公式為m=VPnη/120RT，其中m為發(fā)動機循環(huán)進氣量，單位為kg；V為發(fā)動機排量，單位為m3；P為進氣歧管絕對壓力，單位為Pa；n為發(fā)動機轉速，單位為r/min；η為發(fā)動機充氣系數；R為氣體常數；T為進氣溫度，單位為K。由上述公式可知，發(fā)動機排量會影響發(fā)動機循環(huán)進氣量，發(fā)動機排量越大，發(fā)動機循環(huán)進氣量也越大。若將2.0 L發(fā)動機換成2.4 L發(fā)動機（發(fā)動機控制單元不更換），實際發(fā)動機循環(huán)進氣量是2.4 L發(fā)動機的循環(huán)進氣量，但發(fā)動機控制單元是按2.0 L發(fā)動機計算的循環(huán)進氣量，而噴油量主要是根據進氣量計算的，因此會出現“氣多油少”的現象，以致混合氣過??；相反，若將2.4 L發(fā)動機換成2.0 L發(fā)動機（發(fā)動機控制單元不更換），會出現混合氣過濃的故障現象。

故障排除更換上2.0 L發(fā)動機機械總成后試車，故障現象未再出現，故障排除。