一、故障現象說明
一輛 2019 年 Audi A4 行駛中出現引擎故障燈亮起，並伴隨加速無力。車輛送修後，透過診斷儀讀取引擎控制模組（ECU）內的故障碼，顯示為「P0087 燃油高壓共軌系統壓力過低」（圖 1）。
先前維修已更換低壓油泵與高壓油泵，但問題仍未排除。轉至第二間維修廠後，仍以更換零件方式進行診斷，包含更換拆車高壓油泵、全新原廠高壓油泵以及高壓油軌壓力感測器，但故障依舊存在。同時檢查高壓油泵驅動凸輪與頂筒，亦未發現異常，最終尋求進一步技術支援。
圖1 引擎控制模組（ECU）儲存之故障碼畫面（P0087 燃油高壓共軌系統壓力過低）
二、故障診斷
1. 低壓端燃油壓力確認
首先檢查低壓燃油系統是否正常。使用壓力錶量測急加速時的低壓燃油壓力，約為 6 bar，屬於正常範圍（圖 2）。
圖2 怠速狀態下之低壓燃油壓力量測
2. 高壓油軌壓力異常
透過診斷儀讀取急加速時的高壓油軌壓力資料（圖 3），顯示僅約 5.6 bar，明顯低於正常值（一般急速工況約為 50 bar）。
圖3 怠速時高壓油軌壓力資料
在已更換多項零件仍無法排除故障的情況下，改採宏虹 Pico 示波器進行進一步分析。
3. 高壓油泵工作原理簡述
為釐清問題來源，需先理解高壓油泵的基本運作機制：
- 進油行程：活塞下行，低壓燃油經進油閥進入高壓腔
- 回油行程：活塞上行，高壓腔燃油回流至低壓端
- 加壓行程：活塞接近上止點時，ECU 控制計量閥關閉，形成密閉空間並建立高壓，燃油隨後進入油軌
此外，高壓油泵活塞由凸輪軸偏心輪驅動，其運動會造成低壓端燃油壓力產生週期性波動。
圖4 常開型高壓油泵工作原理示意圖
圖5 常開型高壓油泵平面剖面示意圖
4. Pico 示波器量測與分析
使用宏虹 Pico 汽車示波器，分別量測以下訊號：
- A 通道：高壓油泵計量閥控制訊號（差動訊號）
- B 通道：低壓燃油壓力（使用 WPS500X 壓力感測器量測）
- C 通道：排氣凸輪軸位置訊號（高壓油泵安裝於排氣側）
在取得完整波形後，結合高壓油泵建立壓力的工作流程進行分析，可發現：
- ECU 控制計量閥的時機略為提前
- 整體控制區間仍位於高壓油泵柱塞的上行階段
透過游標量測，計量閥關閉時對應的曲軸角約為 46.5°。
同時量測低壓燃油壓力約為 4.5 bar（實際值），屬於正常範圍。依理論判斷，此條件下應可建立高壓。
然而實際上卻無法達成預期壓力，顯示系統中仍存在其他異常因素，需進一步分析其根本原因。
圖6 故障車輛之量測波形
5. 控制訊號異常
進一步放大計量閥控制波形後（圖 7 ），發現以下異常：
- 未出現啟動階段的驅動控制
- 維持階段正佔空比僅約 7.6%，明顯偏低
如圖 8 ，同步量測計量閥工作電流：
- 實測電流：約 0.28 A
- 標準值：
- 啟動階段：大於 3 A
- 維持階段：約 2 A
顯示控制電流嚴重不足。
圖7 計量閥控制訊號放大波形
圖8 高壓油泵計量閥工作電流量測結果
6. 最終診斷結論
由此可判斷：引擎控制模組（ECU）異常。
然而，該車是否僅存在單一故障點，仍需進一步驗證。接下來需確認原車高壓油泵本體是否正常。
驗證方式如下：啟動引擎後，人為關閉高壓油泵計量閥，觀察油壓建立情形。結果顯示，此時高壓油泵仍無法建立高壓。
至此可確認，本車故障為複合型故障，由兩個故障點共同造成：
- 高壓油泵異常
- 引擎控制模組（ECU）異常
三、故障排除
更換高壓油泵與引擎控制模組後，故障排除。
再次量測相關波形顯示：
- 計量閥啟動階段電流：約 4.5 A
- 維持階段電流：約 2.5 A
- 計量閥關閉對應凸輪角：約 28.5°
與故障狀態相比，控制時機恢復正常，高壓系統可穩定建立壓力。
圖9 故障排除後之正常車輛波形
進一步計算計量閥控制訊號之正佔空比，可得約為 20.9%，符合正常工作條件。（圖 10 ）
圖 10 正常車輛之計量閥控制訊號與正佔空比（約 20.9%）
四、故障思考
比較正常與故障車輛的波形可發現，除了計量閥控制訊號異常之外，低壓燃油壓力波形的變化特徵也有所不同（如圖11）。
那麼，為何正常車輛的低壓燃油壓力波形中會出現明顯的壓力凹陷？其成因又是什麼？歡迎大家至我們官方Facebook留言回答！
圖11 低壓燃油壓力異常波形對比
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