論基礎(chǔ)知識在汽車免拆診斷技術(shù)方案開發(fā)中的重要性

——以2011款大眾輝騰車燃油供給系統(tǒng)故障為例

余姚東江名車專修廠葉正祥

一輛2011款大眾輝騰車，搭載3.6 L CMV發(fā)動機(jī)（圖1），累計(jì)行駛里程約為26.3萬km。該車發(fā)動機(jī)起動時間長，起動后加速無力，同時組合儀表上的發(fā)動機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮。

圖1 CMV發(fā)動機(jī)外形

用故障檢測儀檢測，發(fā)動機(jī)控制單元（J623）中存儲有故障代碼“P0087 燃油油軌/系統(tǒng)壓力：過低”（圖2）

圖2發(fā)動機(jī)控制單元中存儲的故障代碼

讀取怠速時的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)流（圖3），發(fā)現(xiàn)油軌壓力為4.52 bar（1 bar=100 kPa），確實(shí)偏低（正常為40 bar左右）。

圖3怠速時的發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)流

查看維修資料（圖4）得知，該車燃油供給系統(tǒng)分為低壓部分和高壓部分；J623通過燃油泵控制單元（J538）控制低壓燃油泵工作，將4 bar~8 bar的低壓燃油輸送至高壓燃油泵，然后高壓燃油泵將低壓燃油增壓后輸送至油軌，最后由J623控制噴油器噴射燃油。

油軌中燃油壓力（即油軌壓力）調(diào)節(jié)范圍為35 bar~100 bar，由安裝在高壓燃油泵上的燃油壓力調(diào)節(jié)閥（N276）負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)，由安裝在油軌上的高壓燃油壓力傳感器（G247）負(fù)責(zé)監(jiān)測。有些車型的高壓燃油泵上還安裝有低壓燃油壓力傳感器（G410），負(fù)責(zé)監(jiān)測低壓管路中的燃油壓力，而該車未安裝G410。

圖4燃油供給系統(tǒng)示意

如圖5所示，該車高壓燃油泵主要由N276、柱塞泵、進(jìn)油閥、出油閥、脈動阻尼器及殼體等部分組成。高壓燃油泵的工作主要分為進(jìn)油、溢油、調(diào)節(jié)增壓及持續(xù)增壓等4個過程，具體如下。

圖5高壓燃油泵結(jié)構(gòu)組成

（1）進(jìn)油過程（圖6a）。柱塞泵下行，N276不工作，進(jìn)油閥為常開狀態(tài)，吸入低壓燃油。此時出油閥為關(guān)閉狀態(tài)。

（2）溢油過程（圖6b）。柱塞泵上行，N276不工作，進(jìn)油閥為開啟狀態(tài)，泵內(nèi)腔里的壓力逐漸升高，當(dāng)壓力大于低壓燃油壓力時，部分燃油回流至低壓燃油管路。此時出油閥仍為關(guān)閉狀態(tài)。

圖5計(jì)算燃油泵電流降低至2.0 A左右時的燃油泵轉(zhuǎn)速

（3）調(diào)節(jié)增壓過程（圖7a）。柱塞泵繼續(xù)上行，J623 控制N276短暫工作（工作時間小于10 ms），N276閥芯縮回，進(jìn)油閥關(guān)閉，泵內(nèi)腔里的壓力迅速升高；當(dāng)壓力大于油軌壓力時，出油閥打開，增壓的燃油進(jìn)入油軌。

（4）持續(xù)增壓過程（圖7b）。柱塞泵繼續(xù)上行，N276 停止工作，進(jìn)油閥在壓力的作用下繼續(xù)保持關(guān)閉，增壓后的燃油持續(xù)輸送至油軌，直至柱塞泵下行，進(jìn)入下一個進(jìn)油過程為止。

圖7調(diào)節(jié)和增壓過程示意

另外，該車高壓燃油泵的柱塞泵由雙凸輪驅(qū)動。如圖8所示，雙凸輪安裝在單獨(dú)的驅(qū)動軸上，且高壓燃油泵驅(qū)動鏈輪由正時鏈條驅(qū)動。

圖8正時鏈條傳動機(jī)構(gòu)示意

學(xué)習(xí)了高壓燃油泵的結(jié)構(gòu)及工作原理后經(jīng)過進(jìn)一步思考，可以延伸出以下結(jié)論：

（1）N276不通電時，進(jìn)油閥處于常開狀態(tài)，低壓油路與泵內(nèi)腔常通。柱塞泵上下運(yùn)動時會使低壓燃油產(chǎn)生波動，且波動的最低點(diǎn)對應(yīng)柱塞泵運(yùn)動的下止點(diǎn)，即吸油行程的下止點(diǎn)。

（2）N276的控制信號必須發(fā)生在柱塞泵上行階段，所以N276的控制是有正時要求的。進(jìn)油閥的關(guān)閉開始由N276控制，之后由壓力差控制。

（3）高壓燃油泵的柱塞泵由單獨(dú)的驅(qū)動軸驅(qū)動，即使發(fā)動機(jī)凸輪軸與曲軸的正時正常，高壓燃油泵驅(qū)動鏈輪仍有可能錯齒。

根據(jù)上述結(jié)論可以制定出3種免拆診斷技術(shù)方案，具體如下。

（1）測量怠速時的低壓燃油壓力波形，通過低壓燃油壓力波動來判斷高壓燃油泵柱塞泵所處的位置（類似通過氣缸壓力波形判斷活塞所處的位置）。

（2）測量N276的控制信號波形，一方面可以判斷控制信號是否正常，更重要的一方面是可以與低壓燃油壓力波形進(jìn)行組合，用來快速判斷N276的控制時刻是否正常（類似通過氣缸壓力與點(diǎn)火信號的組合波形來判斷點(diǎn)火時刻是否正常）。

（3）人為控制N276工作，同時測量G247的電壓信號波形，用來判斷高壓燃油泵是否有機(jī)械磨損（類似通過氣缸壓力波形來判斷氣缸的密封性）。

首先，測量起動到怠速時的低壓燃油壓力波形（圖9），發(fā)現(xiàn)接通點(diǎn)火開關(guān)時的低壓燃油壓力約為5.2 bar，起動時的低壓燃油壓力約為5.9 bar，怠速時的低壓燃油壓力在4.7 bar~6.5 bar波動，說明低壓燃油供給部分工作正常。

圖9起動到怠速時的低壓燃油壓力波形

接著，測量故障車怠速時的低壓燃油壓力、N276 控制信號及G247電壓信號波形（圖10），發(fā)現(xiàn)N276控制信號的持續(xù)時間約為4.6 ms，正常；但N276控制信號發(fā)生在低壓燃油壓力下降階段，這說明N276控制信號發(fā)生在高壓燃油泵柱塞泵下行階段，異常（正常情況下，N276控制信號應(yīng)發(fā)生在高壓燃油泵柱塞泵上行階段），此時泵內(nèi)腔里無法形成高壓燃油；當(dāng)高壓燃油泵柱塞泵處于上行階段時，由于進(jìn)油閥無法靠壓力差關(guān)閉，因此仍無法形成高壓燃油。

由此可知，N276控制信號的正時錯誤。

圖10故障車怠速時的低壓燃油壓力、N276控制信號及G247電壓信號波形

然后，人為短暫控制N276工作，并測量相關(guān)信號波形（圖11）。

正常情況下，在N276工作期間，其閥芯保持縮回狀態(tài)，當(dāng)高壓燃油泵柱塞泵上行時，進(jìn)油閥快速關(guān)閉，從而快速形成高壓燃油，并通過出油閥輸送至油軌。由圖11可知，人為短暫控制N276工作期間，G247電壓信號快速由0.8 V左右升高至1.4 V左右，異常（正常情況下，此時G247電壓信號應(yīng)快速升高至4 V以上），說明高壓燃油泵機(jī)械性能不良，無法正常建立高壓燃油。

圖11人為短暫控制N276工作時的相關(guān)波形

更換高壓燃油泵后，再次人為短暫控制N276工作，發(fā)現(xiàn)G247電壓信號能快速由0.8 V左右升高至4.3 V左右（圖12），說明高壓燃油泵機(jī)械性能恢復(fù)正常。

圖12更換高壓燃油泵后人為短暫控制N276工作時的相關(guān)波形

最后，拆下正時罩蓋，發(fā)現(xiàn)1個正時鏈條導(dǎo)軌破損（圖13）；檢查曲軸和凸輪軸正時（圖14），均正常，但高壓燃油泵驅(qū)動鏈輪正時錯誤（圖15）。

圖13正時鏈條導(dǎo)軌破損

圖14曲軸和凸輪軸正時正常

圖15高壓燃油泵驅(qū)動鏈輪正時錯誤

更換發(fā)動機(jī)正時鏈條套裝，校對發(fā)動機(jī)正時和高壓燃油泵驅(qū)動鏈輪正時后試車，油軌壓力恢復(fù)正常，發(fā)動機(jī)加速正常，故障排除。

再次測量相關(guān)信號波形（圖16），發(fā)現(xiàn)N276控制信號發(fā)生在低壓燃油壓力升高階段的末端，即高壓燃油泵柱塞泵上行階段的末端（約上行階段的2/3處），N276控制信號正時恢復(fù)正常。

圖16正常車的相關(guān)信號波形

故障總結(jié)

汽車免拆診斷技術(shù)的內(nèi)涵是，在不拆或盡量少拆的情況下，使用診斷工具獲取有效故障數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析快速、精準(zhǔn)地鎖定故障點(diǎn)。

在實(shí)際維修中，想要實(shí)現(xiàn)對某個系統(tǒng)的故障進(jìn)行免拆診斷，首先必須要熟悉該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，然后在此基礎(chǔ)上制定免拆診斷方案，最后通過診斷工具采集相關(guān)信號并進(jìn)行分析。

而針對某一類故障，一旦開發(fā)出了免拆診斷技術(shù)方案，下一次遇到類似故障，便可以直接進(jìn)行免拆診斷，這大大提高了診斷效率。

由此可見，針對不同的故障類型，開發(fā)相應(yīng)的免拆診斷技術(shù)方案十分必要，而掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，在汽車免拆診斷技術(shù)方案的開發(fā)中顯得十分重要。

本案例經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自

《汽車維護(hù)與修理》雜志 2025·05 上半月刊

葉正祥

余姚東江名車專修廠廠長兼技術(shù)總監(jiān)

具有豐富的疑難雜癥維修經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)創(chuàng)了許多免拆診斷技巧，累計(jì)發(fā)表免拆診斷技術(shù)案例近百篇。