背景
2013款奔腾X80 配置CA4GD1发动机(2.0L)。VIN:LFBGE3060DJ××××××。行驶里程:21400km。
现象
客户反映因发动机排气管冒白烟,曾在一家修理厂检查,维修人员清洗了喷油器,又替换了火花塞、点火线圈和发动机ECU,冒白烟现象还是无法彻底排除,维修人员说可能是汽油不好。让客户加97号的 汽油试一试,客户加了30L的97号汽油,行驶了两天车辆还是冒白烟。维修人员又说燃油箱里还有剩余的燃油(质量不好或含水的汽油),于是把燃油箱拆下来,把燃油全部倒出来,同时清洗了燃油箱。又加了一箱97号的燃油试车,当时真不冒白烟了,第二天早晨启动也很好,以为车辆冒白烟故障已经排除,行驶20km左右,车后边白烟又冒出来。修理厂的维修人员再次检查、维修没有发现异常情况,只好让客户到维修站来检查。 维修技师用F-ADS诊断仪检测车辆,读取故障码,无故障码存储。维修技师启动车辆,发动机顺利着车(进站15min后启动的),但是排气管有大量的白气排出,高怠速过后发动机有点抖动。维修技师读取冷却液温度、进气歧管压力传感器和喷油量等数据流,没有发现异常数据。
分析
按常规检查各汽缸工作情况,断缸检查发现第3缸工作不明显,拆下4个汽缸的火花塞,对比4个火花塞,确认每个汽缸的工作及燃烧状况,1缸和4缸火花塞中央电极是白色的,第2缸火花塞中央电极是黑色的、第3缸的火花塞电极不仅是黑色的并且是湿的(如图1所示),说明2缸、3缸工作不良或有失火现象存在。
分析点火线圈和火花塞间歇点火或工作不良,可以引起发动机汽缸燃烧不良、失火及冒白烟现象。分别试验4个点火线圈的跳火能量,4个点火线圈和火花塞都能连续跳火并且都有很强的蓝色火花,说明4个点火线圈和4个火花塞没有问题。
分析第3缸的喷油器失控,使大量液态汽油进入汽缸,造成混合气过浓、无法着火燃烧而直接进入排气
管,与其他汽缸所排出的灼热废气混合后呈白色烟雾状排出。对第2缸和3缸的喷油器进行检查,用数字式万用表测量两个喷油器电磁线圈的电阻值都为12.4Ω(在20℃时正常值为11.4~12.6Ω),其线圈电阻值在正常范围。拆下燃油导轨及4个喷油器,直接用12V电源驱动喷油器,可以清晰地听到喷油器针阀动作的冲击声,测试喷油量和雾化情况,4个喷油器雾化良好、喷油量一致,喷油器无泄漏和滴油现象,说明4个喷油器能够正常工作,冒白烟现象与喷油器失控或喷油量不均匀无关。
用万用表检查喷油器至发动机控制单元之间线束的导通性,检查连接器无松动和脱落现象,测量线束导线无断路、短路现象,导通良好。再用LED灯检测第3缸喷油器连接器输出信号,LED灯闪烁,有脉冲信号;测量喷油器连接器两端子之间的电压,当启动发动机时电压表上的读数在0~12V摆动,喷油器控制信号正常,说明发动机控制单元喷油器驱动电路工作正常。
在检查喷油器、点火线圈和发动机控制单元都正常的情况下,把3缸点火线圈与燃烧良好的1缸点火线圈换位安装。启动发动机,发动机运转平稳了,再断缸检查1缸和3缸工作都正常了,发动机抖动现象消失了。在发动机长时间运转中白烟没有出现,冒白烟的故障现象也消失了,维修技师认为发动机冒白烟,就是3缸没工作导致的燃油在燃烧室内没有燃烧,在排气管和消声器受热蒸发排出的白烟。
在准备交车时,再次启动发动机,发动机运转平稳没有出现抖动(缺缸)的现象,可是白烟又冒出来
了,越踩加速踏板白烟越大。冒白烟现象在发动机连续运转(不熄火)的情况下消失,可是重新启动发动机(在关闭发动机15min左右)冒白烟现象重现,说明冒白烟不是因发动机某缸不工作导致的,而是发动机系统还有其他方面因素存在导致冒烟故障的发生。
分析发动机冒白烟情况,一般情况发动机冒烟分三种:黑烟、蓝烟和白烟。冒黑烟是点火时间过晚或混合器过浓的表现;冒蓝烟是烧机油的表现;冒白烟是低温启动时发动机出现的白烟,但随着发动机温度升高而白烟消失则是正常现象。热车冒白烟是发动机热车状态下仍有白烟出现,可能有两种情况,一是燃油中含有水或汽缸套轻微漏水。二是机油进入汽缸使燃料燃烧不完全造成的。针对该车热车冒白烟故障的分析,对车辆进行以下排查:
01 检查燃油中含有水或汽缸套轻微漏水。用户已经加了97号的汽油,又清洗了汽油箱,可以排除燃油含水问题。分析汽缸垫冲坏冷却系统的冷却液进入了汽缸,可以产生白烟;汽缸压力低可以导致燃料燃烧不完全,产生冒白烟现象。检查发动机冷却液位正常,没有缺失,发动机水温也在正常范围,油底壳内机油内无进水情况。测量汽缸压力可以确认汽缸的密封性,如气门或气门导管损坏,活塞、活塞环、汽缸套磨损或汽缸垫损坏等因素。拆下火花塞,测量汽缸压力,1缸为1680kPa,2缸为1750kPa,3缸为1800kPa,4缸为1680kPa。标准值为1720kPa,而工作不良的3缸汽缸压力1800kPa,比燃烧正常的1缸、2缸还高,而且超过标准值,可以排除汽缸垫损坏或汽缸压力过低导致的3缸燃烧不正常的影响。
02 分析燃油系统压力不正常使混合气过稀或过浓。首先检测燃油压力,连接燃油压力表,测量发动机运转时的油压为390kPa(标准值380~420kPa),关闭发动机燃油压力表上的压力在200kPa(标准值
200kPa,保持15min不变),燃油系统压力和保持压力都在正常范围;再用喷油器清洗机供油,在一定范围内调节燃油压力值,故障现象依旧不能排除。
03 分析燃油箱蒸发控制装置有故障可以使混合器过稀或过浓。检查燃油箱蒸发控制装置的碳罐电磁阀工作状况正常,电磁阀能够打开、关闭,管路连接无脱落和损坏,无漏气或过量的汽油蒸汽进入发动机。
04 分析进气歧管压力传感器有故障,可以导致喷油量的失准,燃烧不完全产生冒白烟现象。检测进气
歧管压力传感器,无异常,交叉验证进气歧管压力传感器,冒白烟的现象依旧出现。
05 分析发动机润滑系统及曲轴箱通风装置有故障,可以使润滑油进入燃烧室,影响发动机的正常燃烧。在检查排气管尾喉时,发现有油迹(如图2所示),说明有机油从排气管排出。
分析气门油封磨损、老化、汽缸盖沙眼或裂纹机油可以串入汽缸。打开气门室上盖检查,发现2缸、3缸火花塞之间有铸造留下的沙眼(如图3所示),维修技师说是不是机油从沙眼被吸入汽缸,产生的不正常燃烧。
再分析冒白烟现象时有时无,如果有沙眼能吸入机油,在发动机工作过程吸入的机油应更多,应该连续的冒白烟,不应该时有时无。然而在发动机熄火(停放)20min后,冒白烟现象才能出现,可以排除汽缸盖沙眼引起的机油串入2缸、3缸。
曲轴通风装置有故障能吸入大量的机油蒸汽,如果通风装置的单向阀损坏,就不受进气管真空度的控制,而始终处于全开状态,在节气门开度较小时,进气管内的真空度则很大,这时曲轴箱内的机油就源源不断地通过单向阀被吸入汽缸,尚未燃烧的机油附着在火花塞的电极上,导致燃烧不良或根本不能燃烧。
分析曲轴箱强制通风(PCV)系统工作原理,该系统由油气分离器、PCV阀和通气软管组成。根据进气歧管真空度调整导入进气系统中的漏气量,调节在低负荷期间(这时进气歧管中的真空度较高)从汽缸罩流到进气歧管的空气(包括漏气),保证最佳的空气/燃油混合比。曲轴箱通风装置示意图如图4所示,在机体上的安装位置如图5所示。
方案
检查曲轴箱通风管路,拆下发动机进气歧管,检查油气分离器安装正常,PCV阀可以单向导通,反向吹
不导通,曲轴箱通风管PCV(单向)阀能够正常工作,但是检查通风管时发现管内有很多的机油,分析机油应该是从这根串入进气歧管,被吸入汽缸的,问题就在油气分离器这里。拆下油气分离器总成检查(如图6所示),没有发现异常情况,在检查机体侧面油气分离器座安装处油槽时发现机油已经满了(如图7所示),正常情况下机油是通过两个开口流回油底壳,不应该存有大量的机油。
仔细检查发现两个回油通道堵塞,致使存储的机油通过曲轴箱通风管单向阀进入进气歧管,被大量吸入2缸、3缸燃烧室,导致2缸、3缸不能正常燃烧,产生了大量的白烟。
故障排除:在油气分离器座下部的油槽内打两个回油孔,使机油流回油底壳,装复油气分离器、进气歧管后,启动发动机,排气管冒白烟现象消失,排气管冒白烟故障彻底排除。
备注
故障总结:该车故障原因是曲轴箱通风装置油气分离器座回油孔堵塞,机油不能流回油底壳,在进气歧管真空度大时,通过油气分离器PCV阀及曲轴通风管吸入大量机油,导致发动机2缸、3缸火花塞无法点燃混合气,产生大量的白烟。正常情况下发动机烧机油是冒蓝烟,该车串入机油冒的是白烟,使维修技师在检查、诊断时进行了大量的排查。检查时有两细节证明了发动机汽缸有机油进入,一是排气管尾喉有油迹,说明发动机有烧机油迹象;再一个是检测燃烧不好的第3缸,汽缸压力值为1800kPa,超过了标准值,是机油进入汽缸后进一步提高了活塞环的密封性,3缸汽缸压力值偏高,可以确认有机油进入汽缸。最后通过分析故障系统原理快速找到故障点,经过处理彻底排出了故障。我们在维修时要注意每个细节,不要忽视任何一方面的原因,尽量不走弯路。