宝马116i轿车发动机故障分析

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关键词：基准信号

故障现象：一辆2012年产宝马116i轿车，车型为F20，搭载N13发动机，行驶里程2000km。该车发动机由于进水而损坏，更换活塞连杆总成后试车发现总是出现故障码11A002——燃油高压部分的油压过低。

检查分析：维修人员经过反复试，车发现故障出现的规律如下：①清除故障码后车辆只要行驶很短时间，故障便会再次出现。②怠速运转时故障不出现，但当快速踩踏加速踏板改变怠速时，故障很快便会出现。③空调开启后，即使是发动机怠速运转，故障也时有发生。

读取冻结帧数据（表1）。发动机的转速为1280r/min，燃油高压部分的目标油压为10.12MPa，说明故障出现时车辆处于起步阶段，发动机输出扭矩较高。从实际油压只有1.91MPa来看，显然记录故障码的直接原因是实际油压远低于目标油压。问题的焦点落在了油压的控制上。

当故障再次出现时，在发动机怠速运转的情况下读取油压数据（图1），可以看出此时的实际油压远低于发动机控制单元指令的目标油压。关闭发动机然后重新起动，油压立即恢复了正常，这便排除了高压油泵机械故障的可能性。这提醒维修人员检点应放在油压的控制上。

从发动机怠速运转时燃油高压部分的油压与低压部分油压基本接近的情况来看，高压油泵的量控阀应该是敞开了，使高压油泵输出的油压基本上返回了低压部分。接下来将发动机怠速提高到5000r/min，燃油高压部分的油压只是略有升高，仍远低于目标油压。观察量控阀的控制信号波形（图2），发现其为非周期性信号，显然这是导致油压偏低的直接原因。但此时发动机控制单元已经正常送出了油压的控制指令，那为什么控制信号却是如此怪异的波形呢？

查看量控阀的电路图（图3），它的2个端子均由发动机控制单元来驱动，因此发动机控制单元的工作稳定性有可能会影响控制信号。检查发动机控制单元所有的电源及搭铁端波形，都十分理想，这样就否定了上述推测。

量控阀的控制信号为占空比信号，对这类信号而言，保证其有效性的基本条件是被调制信号的周期要相对稳定。否则调制信号与被调制信号无法同步，调制过程也就无法实现。而从故障出现时控制信号的波形看，它呈现出非周期的特性。这应是导致油压过低的控制层面因素。比较正常车在5000r/min怠速时量控阀的控制信号波形（图4），为非常规整的周期信号。由此可见，控制信号的波形异常成为了问题的焦点。

量控阀控制信号的被调制信号是由曲轴位置传感器输出信号加工而成的。根据信号波形异常的现象推测，作为基准信号的曲轴位置传感器输出信号的周期有可能是不稳定的。为了证实这一点，将示波器的扫描周期增加到670ms/Div，在发动机怠速运转时采用波形压缩的方式来观察量控阀控制信号的波形（图5），果然发现控制信号的脉冲间隔是不一致的。

从信号脉冲间隔变化的数量级上来看，这种变化应该是发生在发动机的各个工作循环之间。那么能够导致这种现象的最大可能性应是有个别缸失火。按照这样的思路，对有可能引起失火的各种因素进行排查。检查中发现，3、4缸的排气门表面与其他缸的不同，在某些部位有潮湿的迹象。分别对3、4缸的每个排气门进行保压试验，证实它们确实存在泄漏。

故障排除：对气门及气门座进行修复，试车确认故障彻底排除。

回顾总结：发动机的轻微失火不会产生失火故障记录，但这不等于它不会影响作为控制部分基准信号的曲轴位置传感器信号质量。因此在控制系统自身故障的检查过程中，要特别重视对曲轴位置传感器信号的检查。