发动机怠速振动,无故障码,数据流都正常,该如何检查?
车辆信息
车型:斯柯达明锐
发动机:CDF1.6MPI自然吸气
里程:公里
故障频率:持续存在
维修历史
半年前就出现了故障,期间客户曾去过4S店以及很多家修理厂检测,一直没能解决问题。
故障诊断
1、确定故障现象,发动机怠速时存在异常振动,原地加速至转/分左右时,振动加剧,视频如下。
2、用诊断仪检测,发动机控制器没有故障码存储,读取发动机数据流如下:
数据都在正常范围内,发动机也不失火。
3、既然数据都正常,又没有别的故障现象,我们径直测量发动机上的振动,根据振动量和振动频率反推故障点。
PICO示波器组合NVH套装能够测量振动的幅度和频率,再将ELM连接至OBD诊断口读取发动机转速,软件据此计算振动频率和发动机转速之间的关系。
加速度传感器的头部带有磁铁,将其吸附在发动机上,测量转/分时的振动。
振动的单位是g或mg,描述的是加速度(重力加速度g=9.81m/s2),振荡的幅度越大,振动强度就越大。
频率描述的是振荡每秒钟发生的次数,单位是赫兹Hz,例如一秒钟振荡一次就是1Hz,每秒钟振荡次数越多,频率就越高。
发动机一阶振动E1是指曲轴每转一圈振动发生一次,当发动机转速为转/分时,E1的频率为15Hz(/60=15Hz),同理可知其他振动阶次的含义,也能推算出它们的振动频率。
发动机产生振动主要有两个原因:
①、燃烧压力产生的振动力造成曲轴扭矩波动,它又作为一种反作用力作用在缸体上,引起发动机振动。
②、活塞往复运动和曲轴旋转运动产生的惯性力。
直列四缸发动机自身能够很好的平衡一阶振动,但存在较大的二阶振动,因此故障车上mg的E2振动是正常的,不正常的是E0.5振动及以E0.5频率的倍数递增的谐振。
4、假设存在单缸失火故障,曲轴每转动两圈产生一次干扰,正好符合半阶次振动。
由于ECU没有监测到失火,我们用另一种方法检查发动机的工作状态,将WPS压力传感器插入排气管,测量发动机怠速工况的排气脉动,测量方式如下。
排气脉动波形如下:
绿线:1缸点火触发信号
红线:排气脉动
两次点火触发信号之间为°曲轴转角,点火发生在气缸压缩上止点附近,1缸的排气行程位于°-°曲轴转角,根据1-3-4-2的点火顺序,可推算出各个气缸排气冲程发生的时刻。
2缸排气脉冲有一个明显的下探和升高的过程,这是前面的气缸排气不良造成的扰动,说明4缸燃烧不好。
5、修理师傅已经换过很多外围附件了,我们怀疑这是发动机内部的机械故障,用WPS压力传感器测量4缸的缸压,起动工况的缸压波形如下。
这张波形图存在三处异常:
①、压缩冲程最高压力为8.6bar,正常气缸能达到12bar。
②、压缩冲程的上升曲线和释放冲程的下降曲线不对称,下降“斜坡”更陡,说明释放冲程气缸压力下降的更快。
③、释放冲程最大负压为mbar,正常气缸仅为mbar。
备注:看不懂②和③的同学,点击文章底部的链接《浅谈缸压传感器在汽车维修中的应用》
由于燃烧室密封不严,活塞上行压缩时漏气,致使最高压缩压力偏低。活塞下行释放时,由于缸内气体减少,压力下降的更快,并且在释放冲程末段形成较大的负压。
6、4缸燃烧室究竟哪里密封不严?可用“气缸漏气量测量仪”进一步分析故障。
根据发动机的工作原理,当气缸位于压缩上止点时,进/排气门都是关闭的,燃烧室是封闭状态,此时用测量仪从火花塞安装孔向密封的燃烧室内打气,根据仪器上两个压力表的差值可计算出泄漏量,循着漏气的声音可定位故障点。
测量仪连接方式和显示数值如下:
漏气量为73%(81-22=59,59/81≈0.73),并且从3缸的火花塞孔向外漏气。当4缸位于压缩上止点时,3缸位于做功下止点,此时3缸的排气门是打开的(气门提前开启,延后关闭)。
可知4缸排气门关闭不严,高压气体按照4缸燃烧室—4缸排气门—排气歧管—3缸排气门—3缸燃烧室—3缸火花塞孔的路径漏气。
7、分解发动机,4缸有一个排气门和气门导管的旷摆间隙过大,发动机工作时气门伞部和气门座磨损不均匀,造成排气门密封不严。
解决方案
更换相应的排气门,气门导管以及气门座。
重要提示:本文已在《汽车维护与修理杂志投稿》!推荐阅读:《浅谈缸压传感器在汽车维修中的应用-上篇》《浅谈缸压传感器在汽车维修中的应用-下篇》长按