【Pico汽車示波器診斷】2012年 奧迪 Audi A1 引擎異常抖動 故障維修

作者:山东济南路国强

故障現象:

客戶購買此二手車,行駛里程11萬公里,車輛接手後出現引擎怠速抖動,客戶自己使用OBD診斷設備讀取引擎數據流中每1000轉的燃燒中斷次數累計三缸有失火數據,但是引擎故障燈沒有點亮,引擎沒有任何故障代碼。

維修歷史:

客戶在當地維修廠和原廠因為此問題更換過引擎高壓油泵、噴油嘴、汽油濾芯、火星塞、點火線圈,清洗過節氣門、進氣門積碳、缸內積碳等維修工作故障未排除但是車輛提速性能得到改善,經朋友介紹到店找作者進行維修。

故障診斷:

1. 試車引擎怠速抖動,排氣管傳出“突突”的聲音,引擎明顯有汽缸工作不良。使用ODIS讀取引擎故障碼沒有相關故障碼,讀取引擎失火數據流,在每1000轉的燃燒中斷次數數據流中三缸燃燒中斷數據次數隨著引擎運轉不斷累積,其他三個缸失火數據為0。說明三缸存在燃燒中斷的工作故障,但不是每次燃燒都會發生中斷。

失火統計數據流

2. 為了確定第三缸確實存在工作不良,使用WPS500X壓力感知器量測排氣脈衝,測試結果如下圖。

排氣脈衝搭配第三缸點火訊號

3. 從排氣脈衝搭配第三缸點火訊號可以證實第三缸確實有失火現象。

4. 使用缸壓表量測4個汽缸的缸壓值,一缸8.5bar;二缸9bar;三缸7bar; 四缸9bar。

備註:機械式的氣缸壓力表讀數為累積式汽缸壓力,因為汽缸壓力表的管路結構中有單向閥,壓力只能從汽缸向汽缸壓力表頭方向傳遞,每次壓縮都會克服管路壓力向壓力表頭傳遞壓力,案例後面使用PICO WPS 500X壓力傳感器測試汽缸壓力,因為PICO WPS500X壓力傳感器結構中不存在單向閥,測試的壓力數據為汽缸每次壓縮壓力,有會存在差值這是正常的。

左為正常缸缸壓值,右為第三缸缸壓值

根據測試結果我們測算出三個不存在失火數據的汽缸平均壓力在8.8bar=(8.8+9+9)÷3,對於正常的汽油引擎各缸的壓力差值不能大於8% ,計算數值為8.8×8%=0.7ba,用平均值和三缸的壓縮壓力進行對比8.8-0.7=8.1bar, 第三缸汽缸壓力7bar低於平均缸壓值1.1bar。

5. 根據測試結果,判斷三缸壓縮壓力不足,但具體是進氣量不足還是汽缸的密封不良引起,需要進一步檢查。使用汽缸測漏儀對引擎各汽缸進行洩漏量的檢查,比較正常缸與異常缸的洩漏量數據。

左為正常缸測漏數據,右側為第三缸測漏數據

三缸的洩漏量達到15%以上,四缸的洩漏量只有1%,說明三缸存在嚴重的汽缸密封問題,汽油引擎的標準洩漏量為10%以內,作者為數值偏高是早期車輛引擎的數據,不能作為此次維修故障的判斷依據。但是通過對比此車其它缸的洩漏量為1%,說明三缸洩漏量嚴重超標,根據測試結果判斷不是由於進氣量不足問題引起壓縮壓力過低,是由於汽缸密封不嚴洩漏引起汽缸壓縮壓力過低。

汽缸密封異常可能有以下情況:

  • 進排氣門密封不嚴;
  • 活塞環卡滯或者環口對口;
  • 活塞環斷裂;
  • 活塞某一端面斷裂;
  • 汽缸床墊片密封不嚴漏氣;

6. 量測曲軸箱壓力判斷是否為活塞環或活塞洩漏導致汽缸密封問題,啟動車輛使用WPS500X量測曲軸箱壓力。

引擎曲軸箱壓力波型

7. 從曲軸箱壓力波形可以看出各汽缸向曲軸箱的洩漏量一致,三缸動力行程曲軸箱壓力沒有明顯的上升,因此判斷氣缸的洩漏處不在活塞環或者活塞。

8. 量測第三缸的運行中缸壓波型。

第三缸缸壓波型

9. 第三缸的壓縮壓力為5.84bar,這就是電子壓力感知器與機械缸壓表的區別,從三缸的壓力波形的變化中可以看出,作功行程末端壓力下降曲線比壓縮行程的壓力曲線要陡,正常引擎汽缸內的壓力曲線不管是壓縮行程壓力波形還是動力行程壓力波形兩邊是對稱的,因此判斷第三缸洩漏導致壓縮壓力低。

備註:因為使用WPS500X測試汽缸壓力波形時汽缸沒有真正在工作,動力行程改變為壓縮壓力的釋放行程所以沒有點火壓力的突變,此測試參數可以準確地判斷出引擎正時角度和機械部件的工作狀態。

10. 經客戶同意拆解引擎,最終確定故障點為三缸的排氣門燒蝕造成氣門密封面與缸蓋氣門座密封面密封漏氣引起汽缸壓縮壓力降低。

第三缸氣門燒蝕

診斷結論:

此故障診斷的過程中使用了各種設備進行故障的判斷,有維修同行會說過於繁瑣,其實在拆解之前進行全面的測試是為了提高故障的診斷準確性,因為拆解後找不故障點既費時又費力,現在的故障診斷是需要系統基礎理論知識+診斷思路+檢測工具+維修經驗,哪一個環節不足就會增加故障判斷的難度。

引擎的失火數據是採集於汽缸點火動力行程內曲軸在單位時間內的加速度,也就是轉過的角度。工作良好的汽缸在動力行程,曲軸的加速度就高,轉過的曲軸角度就大,反之就是存在引擎失火。因此引擎電腦根據曲軸位置信號和點火信號進行邏輯計算,對各汽缸的失火累計計數,在單位時間內達到一定的失火次數才會儲存引擎失火的故障代碼並點亮引擎故障燈。提醒駕駛員車輛存在故障請及時維修。