背景
2013款奥迪A4L 行驶里程:16872km。
现象
该车前段时间出了交通事故,车身右侧被撞,气囊均被爆出,部分底盘悬挂件损伤,发动机与变速器基本没有受损,事故车修完后用了近2个月,最近车主说仪表上废气灯报警,发动机怠速运转时发出了咔咔异响,机械噪声较大。
分析
连上大众VAS6160 诊断仪,发动机报故障码:00815,燃
油油轨/系统压力过高,如图所示。
读数据流如图所示。
方案
浏览数据流,确实看到怠速工况燃油压力高,在7300~7700kPa, 高压燃油油轨压力控制偏离值为负3820kPa,发动机控制单元通过其预存软件程序对其高压泵进行调整,燃油压力向负的降压方向控制,但还是无法下调油轨压力,最终压力显示7 8 4 0 k P a,已经超出怠速工况3500~4500kPa的范围。之所以发动机控制单元报故障码,是由油轨压力过高造成的。按诊断仪测试计划流程提示测试高压油轨压力:
(1)如果所测其压力与诊断仪报出数据不符,更换高压压力传感器G247。
(2)如果故障码再现,需更换高压泵。
主修技师并没有用压力表对其进行测试,就直接更换燃油压力传感器G247,换完后故障码照旧,再更换高压泵,换后故障码仍然报油轨压力过高。高压供油系统如图所示。
故障排除到这里,根本没有找到解决问题的方法,维修技师开始怀疑高压控制阀N276的供电与发动机控制单元连接电路有问题,如图所示。
人为拔掉高压油泵的高压控制阀N276端子插头,数据流显示燃油压力 580kPa。这并不是第二代高压泵压力调节阀驱动装置N276,在断开后,油轨压力升高到20000kPa的新概念。该泵恢复到早期高压泵压力调节阀N276失灵时的影响,其调节断电时,意味着燃油系统不产生高压,且发动机以电动燃油泵产生的当前燃油压力运行。因此发动机扭矩迅速下降。看来此580kPa压力是油箱内电动燃油泵所产生的压力,上路试车,确实动力下降。开始检查高压控制阀N 2 7 6 线路,保险丝SB5及部件继电器J757,如图所示。
供电/接地及其N276控制阀线路完整良好,没有发现什么问题。至此,该查的已经查,该换的已换了,看来发动机控制单元J623是否内部元器件损坏,提出试换,换后试车故障没有解决。这时又开始怀疑高压油轨是否局部受堵,导致油轨压力
异常变高,再进行更换进气歧管总成(含高压油轨),换完后试车故障照
旧。
故障排除到这里,好像走进了死胡同。我们似乎应该改变思路,经过大家讨论,决定检测以下三点:
(1)测试高压油轨压力,看是否真实。
(2)用示波器做下高压控制阀N276波形。
(3)认真看发动机数据流,是否有负载信号,空气流量传感器等信号异常导致发动机控制系统提升供油高压。
其一开始检测燃油油轨压力:油压表显示7670kPa(76.7bar),表压应该是真实油压,如图所示。
其二做N276波形:怠速工况,波形正常,N276导通时间很短,大约1.4ms。发动机工作一个循环,
N276应工作四次,如图所示。
阅读数据流:怠速工况,负载信号22.5%,空气流量2.4g/s,正常,其他信号没有看到异常。从诊断测试结果来分析,原发动机控制单元及高压压力传感器,高压泵与控制线路是没有问题,看来应该怀疑发动机机械部分,重点是排气凸轮轴上后部的驱动高压泵四方轮是否出现了相位偏差,如果是排气凸轮轴前部驱动链轮有相位角度偏差,会直接影响发动机运行的,这与现场发动机运行不符,怠速基本平稳,这点可以否定。此时还没有真正找到实足的依据,因为排气凸轮轴究竟相
位偏差多少不清楚,还要进行比较测量,为此我们又咨询了大众站的朋友,请教他们是否遇过此类油压过高故障,后来得知他们都没碰到过,经他们帮助在其系统查询,其他站遇过一例,怠速工况燃油压力异常飚高达到20000kPa,问题出在排气凸轮轴高压泵驱动四方轮与其出现了相位大幅偏差。听到这信息,我们更加坚定信心,决定更换凸轮轴。几天后,新排气凸轮轴到货。放在一起进行比对,几乎看不出什么相位偏差。我们把凸轮轴后部高压泵驱动四方轮一起放在平面直尺面上,以其四方轮与平面尺接触面作为基准面,前面驱动链轮记号统一偏右朝上,经过仔细看原车驱动链轮记号与新驱动链轮记号提前了有半个齿,经计算相位大约偏差3.9°,如图所示。
泵活塞的运动以及电磁阀N276的触发情况。当泵活塞处于供油行程时,燃油流向泵供油腔,这时N276未通电。当油泵活塞行程从下行改为上行时,一部分燃油从进油阀回到供油管,在N276从发动机控制单元获得一个短促的电流脉冲,进油阀关闭,向上运动的泵活塞在泵内腔中立即建立起压力,排油阀打开。根据发动机控制单元J623的指令,N276的接通时刻随时在变化,但接通所持续的时间长短一直保持不变。N276激活得越早,那么供油行程工作时间就越长,较早关闭进油阀,回油通路被关闭,因此供应的燃油也就越多,供油压力就越高。如图所示。
根据图示分析,由于高压泵四方轮相对于其驱动链轮正时记号有所提前角度,那么也就意味着N276 的激活时间相对于高压泵活塞上行时间关系错位,激活时间提前了,导致供油油轨压力提升。分析至此故障点基本明确,下面就是更换排气凸轮轴。故障排除:更换排气凸轮轴,故
障码再也没有重现。
备注
故障总结:测量数据流,怠速工况燃油压力3850kPa(38.5bar),试车随着车速加快,供油压力立马上升至7500~9000kPa,反应迅速,一切正常。如图所示。
德系大众车凸轮轴装配制造的工艺。我们为看个究竟,特将排气凸轮轴后部驱动高压泵四方轮放在压床上用压具轻松压出,如图所示。
可以看出高压泵驱动四方轮与排气凸轮轴采用了热套法,按照热学连接法制造组合式凸轮轴。高压泵驱动四方轮 ,常温下其四方轮内孔和凸轮轴尾部凸缘(内含驱动真空泵插槽)外径过盈配合。装配前先对其四方轮进行加热,对凸轮轴进行冷却,消除过盈,这种工艺可在其角度定位和短暂时间内完成连接过程,在轴向尺寸和角度位置有很高的精度。此故障点是排气凸轮轴上的高压泵驱动四方轮相对径向角度移动,造成相位偏差。是过盈量不够而引起了其驱动四方轮在受到高压泵柱塞外力作用下微微相对排气凸轮轴的角度偏转,日积月累,达到了发动机控制系统报码的条件。如果用内径百分表测量四方轮内孔尺寸和外径千分尺测量排气凸轮轴尾部外圆尺寸,就能清楚四方轮与排气凸之间轮轴的过盈量。当然该故障我们是第一次遇到,并不普遍,属于个案,但非常经典,值得寻味。以上只是泛泛而谈,如有不当,请维修同仁给予指点,谢谢!