【Pico汽車示波器診斷】2011年 奧迪 Audi A5 Sportback 引擎怠速間歇性抖動

作者:余姚东江名车专修厂 叶正祥

故障現象:

一輛2011年A5 Sportback,搭載CDN引擎(配備可變排氣門揚程),行駛里程約為13.2萬km。引擎怠速間歇性抖動,稍微踩下加速踏板使引擎轉速升高,抖動現象就會消失;用診斷電腦檢測,顯示第四缸失火;維修人員先後調換點火線圈、火星塞及噴油嘴後試車,故障依舊,且故障檢測儀仍顯示第四缸失火;量測第四缸的缸壓,與其他氣缸的壓力基本一致,因此將車輛開至該廠進行診斷。

診斷流程:

1. 使用Pico示波器、COP探頭和壓力傳感器WPS500同時測量引擎怠速時的排氣脈動和第一缸的點火訊號 (綠色為排氣脈動波形,藍色為第一缸的點火信號波形),可以判斷第四缸確實間歇失火。

引擎怠速時的排氣脈動和第一缸的點火訊號

2. 拔除曲軸位置感知器導線插頭,用Pico示波器和壓力傳感器WPS500同時測量起動引擎時的進氣脈動和排氣脈動(紅色為進氣脈動波形,綠色為排氣脈動波形),發現其中1個氣缸的進氣脈動波谷偶爾較高,1個氣缸的排氣脈動波峰偶爾較低。

起動引擎時的進氣脈動和排氣脈動

3. 增加1個通道同時測量第一缸的缸壓(紅色為進氣脈動波形,綠色為排氣脈動波形,藍色為第一缸缸壓波形),發現第四缸的進氣脈動波谷偶爾較高,第一缸的排氣脈動波峰偶爾較低,進一步分析認為,第四缸的排氣門偶爾密封不良。

增加1個通道同時測量第一缸的缸壓

4. 根據維修經驗得知,該引擎的排氣門搖臂軸承容易磨損,且故障現象與該車故障現象相似。那麼如何快速判斷該車故障與排氣門搖臂軸承異常磨損有關係呢?分析認為,如果排氣門搖臂軸承異常磨損,就會伴隨有聲響。於是用COP探頭、壓力傳感器WPS500和麥克風同時測量第一缸的點火信號、排氣脈動和引擎聲響(藍色為第一缸的點火信號波形,綠色為排氣脈動波形,黃色為引擎聲響波形),發現每次在第四缸的排氣行程附近,引擎聲響都比較明顯,由此推斷第四缸的排氣門搖臂軸承異常磨損。

第一缸的點火信號、排氣脈動、引擎聲響波型

5. 拆下第四缸的排氣門搖臂進行檢查,發現其軸承表面並無異常磨損,但其軸承內部的滾珠磨損嚴重,導致軸承鬆動。將第四缸的排氣門搖臂固定,安裝百分錶,上下晃動軸承,百分錶的擺動量很大;然後轉動軸承,發現軸承的擺動量也很大。

第四缸的排氣門搖臂軸承鬆動程度
排氣門搖臂軸承的2個間隙位置

由此可知,第4缸的排氣門搖臂軸承轉動時,排氣凸輪與排氣門搖臂軸承之間會有2種間隙產生,當轉動到大間隙時,氣門間隙被液壓支撐元件補償,此時排氣門關閉正常;當轉動到小間隙時,液壓支撐元件不能被壓縮,排氣凸輪會向下壓動排氣門搖臂軸承,從而向下壓動排氣門,而排氣凸輪與支撐元件間的槓桿臂要比排氣門與支撐元件間的槓桿臂短得多,因此排氣凸輪與排氣搖臂軸承間發生較小的位置變化就可以獲得較大的氣門升程變化,此時會使排氣門關閉不嚴。就算第四缸的排氣門關閉不嚴,但並沒有明顯影響到氣缸壓力的建立,那麼第四缸為什麼會失火呢?分析認為,第四缸在進氣行程吸入了部分廢氣,影響了怠速狀況時的混合氣燃燒,從而造成第四缸間歇失火;而引擎轉速提高時,換氣效果變好,第四缸在進氣行程吸入的廢氣量很少,不會影響混合氣的燃燒,因此故障現象消失。這其實與怠速狀況要減小氣門重疊角,高速狀況可增大氣門重疊角的原理相似。

汽門間隙的補償原理
氣門搖臂的槓桿原理

6. 更換第四缸的排氣門搖臂後試車,引擎怠速運轉平穩,故障排除。

損壞的第四缸排氣門搖臂