2016款保时捷911 GT3 RS车发动机异响

一辆2016款保时捷911 GT3 RS车，搭载4.0 L水平对置发动机（型号为MA176），累计行驶里程约为4.2万km。车主反映，1星期前上过赛道，现在发动机有“哒哒”异响。

 

 

接车后试车，起动发动机，发动机发出有规律的“哒哒”异响，且感觉发动机与变速器接合部位的响声较大。拆下机油滤清器检查（图1），放出的机油中没有沉淀杂质，且机油滤清器过滤网后方无异物，说明发动机内部无异常磨损。

 

图1　拆下机油滤清器检查

 

将2个三轴加速度传感器分别安装在两侧气缸盖处（图2、图3），以判断振动靠近哪个区域。

 

图2　三轴加速度传感器安装在气缸列1的气缸盖处

 

图3　三轴加速度传感器安装在气缸列2的气缸盖处

 

用示波器测得发动机怠速时的相关波形如图4所示，可知气缸列1处的振动明显大于气缸列2处的振动。

 

图4　三轴加速度传感器信号波形

 

加入气缸3点火信号波形（图5），可知曲轴转1圈产生1次异常振动，即异响与发动机1阶（E1）振动有关。

 

图5　三轴加速度传感器信号和气缸3点火信号波形

 

进一步检测发现，靠近气缸3处的E1振动最大（图6），怀疑异响是由气缸3发出的。

 

图6　靠近气缸3处的E1振动最大

 

用内窥镜观察气缸3，气缸壁未拉伤，且无其他异常，观察其他气缸也未见异常。拆下气门室盖，检查凸轮轴机构，未见异常。拆下气缸盖，仔细检查发现气缸3燃烧室上附着有异物（图7），且对应的活塞表面也有异物（图8）。

 

图7　气缸3燃烧室上的异物

 

图8　气缸3活塞表面上的异物

 

在没有取下异物之前，异物表面是黑色，很像积炭，而之前使用内窥镜重点观察的是气缸壁，所以当时没有留意到此异物。展开异物，发现是很多薄片状的金属（能被磁铁吸附）碎片（图9）。

 

图9　金属碎片

 

异物从何处而来？首先检查进气系统，没有发现相似的异物，也没有相关部件能产生此类金属碎片。检查排气系统，发现全段排气管都不是原厂部件。拆下三元催化转化器段排气管，用内窥镜观察，发现三元催化转化器的载体破损（图10），且在排气管内还有脱落的载体碎片。经过仔细对比，确认气缸3内的异物就是脱落的三元催化转化器载体。

 

图10　三元催化转化器的载体破损

 

通常认为气缸内有异物都是通过进气管进入的，而该车气缸内的异物是从排气管进入的。分析认为，发动机高速运转时，由于气门重叠角变大，排气管压力也受到进气歧管压力影响，变化频率变快，有些剥落的碎片在排气波作用下在排气管内发生无序撞击，最终进入气缸；碎片在气缸内被活塞挤压在一起，同时发出“哒哒”异响。再结合图5分析可知，只要气缸3活塞上行至上止点位置（压缩上止点和排气上止点），活塞挤压碎片就会发出异响，所以曲轴每转1圈就会发出1次异响。

 

清除气缸3内的异物，更换三元催化转化器后试车，异响消失，故障排除。切割旧的三元催化转化器，可以看到载体严重破损（图11）。

 

图11　三元催化转化器载体破损严重

 

故障总结

该车的故障是因为三元催化转化器载体严重破损，导致碎片在排气波作用下在排气管撞击，并落入气缸3导致的。由于发动机构成复杂，通过直接听与观察很难判断具体异响位置，笔者使用虹科Pico三轴加速度传感器，则可以将这种主观的感受数据化，精准判断异响源头，最终顺利排除故障，减少了诸多不必要的拆检。