一、故障现象
一辆1994款凯迪拉克fleetwood车,搭载5.7L发动机(燃油系统采用进气歧管多点喷射,每个气缸都有独立的喷油器;点火系统只有一个点火线圈,带机械分电器和高压线),发动机无法起动。
二、故障诊断
起动发动机,起动机运转有力,但是无法着机。该车OBD诊断接口不是标准的OBD接口,无法使用现有的故障检测仪检测,于是决定使用示波器依次检查该车的气缸压力、喷油及点火。
首先用pico示波器和压力传感器WPS500X测量起动时的气缸压力波形。该车火花塞安装在排气支管下方,很难拆装,经过一番努力,只能测6个气缸的气缸压力波形,剩余2个气缸由于空间狭小,没法安装压缩管。
所测6个气缸的气缸压力波形基本一致,如图1所示,最高压缩压力约为13bar(1bar=100kPa),且压缩冲程的压力上升曲线和做功冲程的压力下降曲线对称,说明气缸密封良好;进气冲程和排气冲程的压力等于大气压力,说明发动机配气正时没有明显偏差。
用燃油压力表测量燃油压力,为3.2bar,且压力保持也正常。用pico示波器测量喷油电压和电流波形,基本一致。如图2所示,喷油电流约为900mA,从电流和电压波形上可看到针阀抬起和落座时刻,说明阀芯没有卡滞。
观察点火系统的结构,主要包括火花塞、高压线、1个独立的点火线圈、电子点火模块及机械式分电器总成等。该车没有曲轴和凸轮轴位置传感器,在分电器轴上有2个霍尔元件,用于判断点火和喷油时刻。分电器内没有真空和离心式点火提前角调整装置,点火提前角由电子点火模块电控调整。
发动机控制单元向电子点火模块发送点火控制的脉冲信号,电子点火模块据此控制点火线圈初级线圈的通断,在次级线圈内感应出高压电;高压电传输至分电器,通过分缸线分配给8个气缸。
测量初级点火电压、点火电流及点火控制脉冲波形(图3),充磁时间约为30ms,初级点火击穿电压约为380V,燃烧时间约为4.7ms,点火电流约为6.5A,点火控制脉冲与初级点火电压、点火电流同步,由此判断点火线圈和电子点火模块工作正常。
为了判断分电器和分压线的工作情况,用次级点火电容探头同时测量分电器中央高压线和气缸8分缸线上的次级点火电压波形(图4)。该车发动机的点火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2,根据点火顺序标记出次级点火电压对应的气缸号,可知气缸2和气缸7的次级点火电压偏低。
由于初级点火电压和点火电流正常,推断次级高压回路出现漏电。对调气缸2和气缸6的分缸线和火花塞,重新测量次级点火电压波形,气缸2的次级点火电压仍然偏低,由此排除高压线和火花塞故障的可能,推断分电器存在漏电故障。
此时联想起之前试车过程中出现的奇怪现象:起动发动机时,踩几次加速踏板,在点火开关从start挡回到ON挡的瞬间,进气歧管回火,同时曲轴反转。分析认为,分电器损坏,导致多个气缸之间窜高压电。
三、故障排除
如图5所示,分电器位于冷却液泵下方,两边连接8根分缸线,形似一只螃蟹。更换分电器总成后试车,发动机起动正常,故障排除。
四、故障总结
(1)为什么在停止起动瞬间,出现回火和反转?在发动机即将停转时,点火线圈充磁时间较长,点火能量相对较高。由于发动机转速慢,压缩冲程的气缸压力低,更容易击穿电极间的空气,点燃可燃混合气。
(2)曲轴为什么反转?可能是某个位于压缩上止点附近的气缸,在点火时高压电窜到另一个气缸,该气图5 分电器的安装位置缸的活塞正在上行,高压电点燃混合气后推动活塞下行,造成曲轴反转。
(3)进气歧管为什么回火?曲轴反转过程中,点燃的混合气通过打开的进气门窜入进气歧管,或者高压电窜电,恰好通过打开的进气门点燃进气歧管内的混合气。
(4)分电器内部窜电,外表看不出来。笔者尝试用兆欧表测量,没有发现漏电问题。兆欧表最高电压为1000V,可能电压还不够高
作者:奥星越秀汽车职业培训学校 任贺新
任贺新,汽车免拆诊断技术专家,现任奥星越秀汽车职业培训学校高级培训讲师,曾任奥迪4S店及中鑫之宝技术经理;2013年通过一汽大众技术培训师认证;2013年获得奥迪十佳技术培训师荣誉称号;2017年被聘为第三届汽车诊断师大赛星至宝赛区专家评委