【Pico汽車示波器診斷】故障現象
一輛2018 款 KIA K2 車冷起動困難，這台搭載G4LC發動機，累計行駛里程約為2.5萬km。該車因事故進廠維修，更換了發動機氣缸體、曲軸、曲軸信號輪、變速器前段外殼等部件。事故維修著機後停放在車間，第2天早上起動發動機，冷起動（環境溫度低於28 ℃）困難。維修人員用故障檢測儀檢測，無故障代碼存儲；測量燃油壓力，約為3.5 bar（1 bar=100 kPa），正常。接著維修人員又拆檢了燃油泵、噴油器等與供油有關係的部件，均未見異常；然後又依次與試乘試駕車對調了冷卻液溫度傳感器、活性炭罐電磁閥、進氣歧管絕對壓力傳感器、曲軸位置傳感器、進氣凸輪軸位置傳感器、排氣凸輪軸位置傳感器、節氣門體總成、點火線圈、火花塞等部件，故障依舊，隨後把目標轉移到發動機的機械部分。
首先用氣缸壓力表測量各氣缸的壓力，均為10 bar左右，正常；然後拆下正時罩蓋，檢查正時記號，均正常。考慮到事故維修時曾發現進氣門處卡有進氣管的塑料碎片，當時是通過轉動凸輪軸才取出的，懷疑氣門損傷，密封不良，存在漏氣。拆下氣缸蓋，拆檢進、排氣門，未發現異常。研磨進、排氣門，用汽油檢漏正常後裝複試車，發動機有點火和噴油，但依然冷起動困難。至此，維修人員沒有了維修思路，向廠裡其他班組尋求幫助，於是筆者介入診斷該車。
故障診斷
之前一直是在車間圍繞冷起動困難進行排查，沒有路試，筆者決定先進行路試。路試發現，當發動機轉速升至2 500 r/min時，發動機故障燈閃爍；用故障檢測儀檢測，此時氣缸1和氣缸4的失火數據異常，但是當發動機轉速超過3 000 r/min時，失火數據又恢復正常；讀取故障代碼，存儲有故障代碼“P0300任意/多個氣缸失火檢測”“P0304 氣缸4 -失火檢測”“P0301 氣缸1-失火檢測”。
發動機是如何進行失火監測的呢？混合氣被點燃時產生的壓力推動活塞向下運動，會對曲軸產生一個加速度。對4缸發動機而言，曲軸旋轉2圈，每個氣缸做功1次，曲軸上就會產生4個加速度。發動機控制單元通過曲軸位置傳感器監控曲軸轉速，同時根據曲軸轉速變化（即曲軸位置傳感器信號的頻率變化）估算曲軸加速度，若氣缸做功時產生的加速度不足，則說明氣缸失火，再結合凸輪軸位置傳感器信號，發動機控制單元就可以準確判斷是哪一個氣缸發生失火了。
使用Pico示波器分別測量故障車與相同型號正常車的正時波形（圖1、圖2），對比分析發現，故障車與正常車的進氣、排氣凸輪軸位置傳感器信號與曲軸位置傳感器信號的相位差基本一致，說明發動機機械正時部分是正常的；曲軸旋轉1圈，正常車的曲軸位置傳感器信號幅值均勻，而故障車的曲軸位置傳感器信號幅值不均勻，由此懷疑故障可能是由曲軸位置傳感器信號異常引起的。
圖1 故障車的正時波形（截屏）
圖2 正常車的正時波形（截屏）
該車曲軸位置傳感器為磁電式，曲軸轉速越快，磁場的變化速度越快，產生的信號電壓就越高，另外信號電壓還與曲軸位置傳感器的安裝間隙、信號輪的齒形等有關。該車怠速時的發動機轉速約為710 r/min，運轉比較平穩，初步排除發動機轉速不穩導致曲軸位置傳感器信號幅值不均勻的可能。測量曲軸位置傳感器安裝孔（在變速器前段外殼上）的高度，與更換下來的舊件對比，高度一致。轉動曲軸，檢查信號輪，信號齒正常，但信號輪的左右晃動量比較大（圖3），由此推斷曲軸信號輪扭曲變形。
圖3 信號輪的左右晃動量比較大
該車曲軸和曲軸信號輪均為新件，裝配時按照維修手冊進行安裝，一般不會造成扭曲變形，懷疑機械連接部分有問題。考慮到曲軸信號輪還與液力變矩器連接，於是拆下變速器，取下曲軸信號輪、液力變矩器及輸入軸（圖4 ），將曲軸信號輪放在液力變矩器上面，發現接觸面不平整。想起變速器殼體在事故中碰撞很嚴重，懷疑液力變矩器和輸入軸已受損變形，以致旋轉運動過程中使新的曲軸信號輪扭曲變形。
圖4 拆下的曲軸信號輪、液力變矩器及輸入軸
故障排除
更換曲軸信號輪、液力變矩器及輸入軸後試車，故障現象消失，故障排除。
故障總結
按照傳統的診斷思路，之前的維修人員做了很多工作，但未能解決故障。筆者從發動機控制單元設置發動機失火類故障代碼的邏輯出發，借助示波器觀察發動機正時波形，發現曲軸位置傳感器信號幅值異常，並以此為突破口，順利找到了故障點。由此可見，使用示波器診斷故障，能夠讓維修人員看到控制單元“看到”的信號，幫助維修人員拓展維修思路，提高診斷效率。
另外，筆者認為，在起動發動機時，雖然有點火和噴油信號，但是曲軸位置傳感器信號不正常，導致點火和噴油時刻不夠精準，從而造成發動機冷起動困難。
作者：李康林，Tech Gear 汽車診斷學院優秀學員，從事汽車維修工作10年，現任廣西通惠汽車服務銷售服務有限公司機電組長。
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