2)故障现象:冷车有时起动困难,此车在其他修理厂更换发动机机体后出现此故障,经多次维修没有排除,转来我处维修。
3)故障诊断:据驾驶人讲,此车冷车起动困难,热车后一切正常,该车开来后,经过路试,行车时感觉发动机动力性正常,读取故障码,有3个故障码:
①17834,解释为蒸发器清污电磁阀(即活性炭罐电磁阀)开路。
②18010,解释为接线柱30电压太低。
为了排除以往维修引起的历史故障码的干扰,将故障码保存后清除,然后起动着车,工作一段时间后,再次读取故障码,只剩下“活性炭罐电磁阀”的故障码了,分析认为此故障码不影响冷车起动,暂时没有考虑,将车辆放置一夜,等冷车后再起动试验。
放置一天后,第二天一早,起动车辆,没有想到发动机顺利着车,并且着车后一切正常,此时测量起动时的喷油脉宽,为8~10ms,当时的气温为21℃,也基本正常。没有什么异常情况。
再次询问车主,得知该车的冷起动困难,并不是每天早上起动困难,而是有时出现,当起动困难时,有高压火,也有喷油,只是没有着车迹象,有时要起动10min左右,才逐渐有着车征兆,然后才能着车,只要第一次起动着车后就没有什么问题了。
了解了上述故障现象后,根据以上的检测结果,结合维修经验分析认为,发动机控制单元应该没有什么问题,可能是电路存在接触不良或是有间歇性的故障。对于此类故障,属于软故障,当故障不再出现时一般难以进行有效的诊断工作,但如果一直等着故障现象又不一定会出现,所以这样故障现象一般也比较费时、费力。
主动检查是对付此类故障的一种有效的方法,于是,从车上拆下发动机控制单元,并将盖子打开,发现发动机控制单元内部十分干净,外壳密封良好,电路板上没有进水受潮迹象,也没有明显烧坏的元器件,再经过检查全车线路及熔丝,发现有一个熔丝与熔丝座之间松动,可能存在接触不良,当拔下此熔丝后,发动机就不能起动了,怀疑该车故障是由于此熔丝引起的。清理熔丝座后将熔丝换掉,暂时交车,让车主试用几天后再说。
该车的发动机供电系统的相关电路如图1-6所示。
此车使用一天后,再次出现驾驶人所述的冷车起动困难,我们到达现场后,发现刚开始时其实就是起动不着,没有着车迹象,经过检查发现无高压火,读取故障码,显示为“曲轴位置传感器信号异常”。
看到该车的曲轴位置传感器跟起动机的安装位置很近,怀疑是起动机对曲轴位置传感器造成了干扰,造成发动机控制单元无法正确识别曲轴位置传感器的信号,于是,用示波器测量起动瞬间点火线圈的输入信号如图1-7所示。
从以上的点火线圈驱动信号上看,可以看到有毛刺状的电压干扰,但不能确定是不是会影响点火线圈的正常工作,再用示波器测量喷油器驱动信号波形,如图1-8所示。
从喷油器的电压波形上看,存在一定的干扰,怀疑是起动机造成的,于是定购一个起动机,但更换新的起动机,再进行冷车起动试验,故障现象依旧存在。
分析故障,怀疑是不是点火开关有故障,比如在打开点火开关状态下测量正常,但在起动时点火线圈断电,于是在起动的同时,用万用表检测点火线圈供电,测量结果为供电正常。
针对以上的信号波形中有杂波的现象,怀疑是电源线接触不良,于是把蓄电池线及所有搭铁线都清理后,再次试验,还是不着车。
图1-6 宝来1.8发动机供电电路图
图1-7 宝来1.8点火线圈驱动信号波形(www.xing528.com)
图1-8 宝来1.8喷油器驱动信号波形
用自制的曲轴位置传感器,代替原车的曲轴位置传感器,给发动机控制单元送入一个曲轴位置传感器的模拟信号,点火线圈跳火正常。这说明原车的线路没有问题,又因为起动机已经更换,而故障现象没有改变,说明不是起动机有问题。是不是曲轴位置传感器的触发轮有问题,造成波形失真,使发动机控制单元无法识别曲轴位置传感器送来的信号,所以无法点火。于是,用示波器测量曲轴位置传感器的输出电压波形,如图1-9所示。
从图1-9中看不出问题,重新调整示波器的时基和幅值后,问题被发现了,当时的曲轴位置传感器的输出信号波形如图1-10所示。
图1-9 宝来1.8曲轴位置传感器波形
图1-10 宝来曲轴位置传感器波形全貌
图1-10中曲轴位置传感器的波形表明,曲轴信号电压存在缺陷,波形的电压幅度上存在严重的不均匀性,存在明显的一个幅度下降,正常情况下,曲轴位置传感器的输出波形的幅度应该是均匀一致的。
图1-11 校正触发轮后的曲轴信号波形
联想起以前的维修案例,因为曲轴位置传感器的触发轮变形,造成起动困难。是不是该车也是这样的问题。拆下油底壳后,观察在曲轴转动时,传感器与触发轮之间的间隙,确实有一个地方存在间隙过大,调整曲轴位置传感器的触发轮形状,使其在整个圆周方向上的间隙尽量均匀一致,此时再次测量曲轴位置传感器的输出电压波形,如图1-11所示,虽然波形上还存在一定的幅度不稳定问题,经过多次试验,冷车起动时可以顺利地一次性起动着车,说明发动机控制单元已经可以正确识别曲轴位置传感器的输出信号了。到此,宝来车冷车起动困难的疑难故障排除。
4)总结:此车故障原因有两个,一个是熔丝接触不良,另一个是曲轴位置传感器间隙失准,对于一个偶发性故障,要想找到明确的故障点,不一定能在故障发生时检测到,有时主动检查也是一种比较有效的手段,通过分析电路图,对相关的线路、熔丝检查,都有可能会发现故障点,应该认真对待每一辆车的故障,必须详细检查,才能确保不会引起误诊或疏漏。
①合理调整示波器电压幅度和时基是发现问题的必要前提。在测量曲轴位置传感器时,不但注意观察传感器输出的单个的信号波形,还要注意整个信号周期期间的幅度均匀性。如本例中,如果调整不合适,只能观察到曲轴位置传感器的局部波形,无法看到整个波形的全貌,所以无法发现故障点,差点让故障在眼前“逃过”。测量曲轴位置传感器波形幅值的合理调节值如图1-11所示:50ms的时基,每格2V电压基准。如果选择10ms的时基时,波形的横向清晰度较好,但不能看到整个周期内的所有波形,所以有时会错过故障区的波形,造成误判。
②故障码的解释其实已经提示问题的方向,只是该类问题比较罕见(对于我本人来说,以前没有此类的经验),所以一时忽略了这一方向。
③后来从车主那里得知,此车在其他修理厂因发动机缸内进水大修发动机后出现该故障,从触发轮的形状上看,应该是在当时维修时把该轮碰变形了,由此,从故障的成因上也得到了合理的解释。
④对此故障的形成机理做出如下分析:因为当起动发动机时,如果曲轴转速比较慢,则波形的故障部位(即幅值低的一部分)就会因为达不到发动机控制单元接收处理电路的灵敏度最低限,所以无法识别信号,因为曲轴定位信号失准,而造成无法点火。
⑤随着起动时间的延长,起动次数的增加,压缩可燃混合气的过程所产生的热量使发动机逐渐升温,温度上升使机油粘度下降,使起动机的运转阻力减小,起动时的发动机转速升高,则曲轴位置传感器与触发轮之间的相对运动速度增加,因为切割磁力线的速度加快,而引起曲轴位置传感器的输出信号电压幅值升高,当其幅值达到发动机控制单元接收的灵敏度时,发动机电控系统才能正常工作,才能起动着车,而当热车时,又因为起动时转速较快,每次都能顺利着车,所以无法发现故障,对于此车的故障现象有一些巧合因素。
⑥开始时认为是电磁干扰引起的发动机无法起动,也是误判,因为起动时的异常波形,也是造成误判的原因,虽然从点火线圈的触发波形和喷油器的波形上看,有一定的杂波,但不是造成故障的主要原因,所以,还是要熟练使用示波器,才能积累正确的测量经验。
⑦该车的实际维修,其实是有相当难度的,先不说理论分析上要绞尽脑汁,该车的设计十分紧凑,曲轴位置传感器的插头十分难以靠近,把该拆的影响拔插该插头的部件都拆除后,才测量到了传感器的电阻及输出波形,想在发动机控制单元处测量该波形,也是十分难以操作的,控制单元位置在防雨罩底下,很难拿出来。在本案例的诊断过程中,比较有效的方法是结合使用自制的曲轴位置传感器信号模拟器,加上分析对比,再加上拆检验证才完成了此故障的诊断。
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