一汽解放途威车发动机异响

江苏省东台中等专业学校 王锦旭

故障现象一辆2013年产一汽解放途威卡车，搭载型号为CA6DL1-26E4的电控高压共轨发动机，累计行驶里程约为40万km，车主反映，发动机怠速时内部传出类似敲缸的异响。

故障诊断接车后首先试车验证故障现象。接通点火开关，起动发动机，一段时间后，发动机内部传出清脆而连续的“嘎啦、嘎啦”的敲击声。低速时，异响比较明显；随着发动机转速的升高，异响逐渐减弱甚至不明显（推测被发动机正常工作的噪声所掩盖）；松开加速踏板，异响再次出现；尝试用听诊器去判断异响的区域，发现异响不是停留在某一气缸，而是在多个气缸连续传出。询问车主得知，之前发动机异响只是在早上热机过程中才会出现，车辆行驶过程中发动机动力无异常，故也没有去理会。近段时间，发现发动机加速没有之前顺畅，且发动机动力也明显下降。于是将车辆开到修理厂进行检修，维修人员诊断为活塞销或轴瓦异响，要求解体发动机进一步检查。按照维修人员的排查思路，进行了发动机大修，更换了相关磨损件，重新装复后试车，异响依然存在。笔者在得知该车发动机做过大修后，决定通过路试进一步确认故障。路试时，发现发动机动力明显不足，从后视镜观察到排气管冒黑烟。根据上述故障现象，初步判断为发动机喷油正时不准确（怀疑是喷油时间过早），进而导致发动机燃烧异响。回厂后，连接故障检测仪读取故障代码，无任何故障代码存储；读取发动机系统数据流，也没有发现任何异常。

查阅相关资料得知，为了实现发动机的最佳燃烧，必须根据运行工况和环境条件调节喷油时间，即最佳喷油时间控制（图1）。在此控制过程中，发动机控制单元根据发动机转速确定基本喷油时间，同时，还要根据发动机负荷、冷却液温度、进气压力等修正喷油时间，进而确定目标喷油时间。结合最佳喷油时间控制原理，按照喷油正时不准确的维修思路，决定先从基本喷油时间着手检查，而基本喷油时间与发动机转速有关。

图1 最佳喷油时间控制原理

本着由简入繁的诊断原则，笔者决定首先检查曲轴位置传感器。该车曲轴位置传感器为电磁式，安装在发动机后端飞轮齿圈上方，与信号触发装置（即飞轮齿圈，飞轮齿圈上有60个齿缺2个齿）协同工作。当发动机工作时，曲轴每旋转一圈，曲轴位置传感器的电磁感应线圈产生58个规则的交流脉冲电压信号和1个畸变的交变信号。曲轴位置传感器的作用如下：一是用于精准计算曲轴位置（当信号波形突变时，即为一缸或六缸上止点位置）；二是用于计算发动机转速；三是用于计算基本喷油时间；四是用于计算喷油脉宽（喷油量）。由于发动机系统内无相关故障代码存储，决定采取更换新件的方法去排查故障。更换上新的曲轴位置传感器，并检查曲轴位置传感器至发动机控制单元之间的线束及导线连接器，确认无异常后起动发动机，故障依旧。考虑曲轴位置传感器的信号能否正确传送至发动机控制单元，除了需要检查曲轴位置传感器自身外，还需要检查信号触发装置，由于拆检飞轮齿圈的工作相对繁琐，笔者决定使用示波器采集曲轴位置传感器输出波形。连接示波器，起动发动机，采集曲轴位置传感器输出波形，发现输出波形中存在杂波（图2红圈标注部分，黄线为凸轮轴位置传感器输出波形），判定曲轴位置传感器的信号的确受到外界电磁波干扰。由于该款发动机使用BOSCH EDC7系统，在曲轴位置传感器失效的情况下，单独使用凸轮轴位置传感器，发动机也能起动，只是起动有所延迟和功率受限（发动机控制单元默认为跛脚回家模式）。于是断开曲轴位置传感器导线连接器，起动发动机，发动机异响依然存在。难道凸轮轴位置传感器的信号也受到干扰？带着这个疑问，维修人员连接示波器采集凸轮轴位置传感器输出波形（图3），结果证实了笔者的设想。

确认曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号均受到干扰后，接下来要做的是找到信号干扰源。根据以往的维修经验，认为最有可能造成信号干扰的部件是发电机。将发动机熄火，断开发电机励磁接线，再次起动发动机，异响果真消失。连接示波器，采集曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器输出波形，均恢复正常。后在解体发电机过程中，发现发电机转子轴上的滑环存在过度磨损，滑环边缘被炭刷已磨出约1.5 mm的凸肩，且炭刷与滑环的接触面也比较粗糙。

图2 曲轴位置传感器输出波形中出现杂波（截屏）

图3 凸轮轴位置传感器输出波形中出现杂波（截屏）

故障排除 更换发电机后试车，上述发动机异响消失，至此，故障彻底排除。

故障总结 在本故障案例中，由于发电机内部转子轴上的滑环过度磨损且与炭刷接触不良，从而产生交变的电场与磁场，并以电磁波形式辐射出去，较强的电磁波辐射又会干扰曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信号，导致喷油时间不准确，进而造成发动机燃烧异响。因此，维修人员在故障排查过程中，故障诊断思路显得尤为重要，当然不可或缺的是诊断设备与相关的诊断知识。