虹科免拆案例 | 论基础知识在汽车免拆诊断技术方案开发中的重要性——以2011款大众辉腾车燃油供给系统故障

 

论基础知识在汽车免拆诊断技术方案开发中的重要性

——以2011款大众辉腾车燃油供给系统故障为例

余姚东江名车专修厂　叶正祥

 

一辆2011款大众辉腾车，搭载3.6 L CMV发动机（图1），累计行驶里程约为26.3万km。该车发动机起动时间长，起动后加速无力，同时组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。

 

图1 CMV发动机外形
 

用故障检测仪检测，发动机控制单元（J623）中存储有故障代码“P0087 燃油油轨/系统压力：过低”（图2）

 

图2　发动机控制单元中存储的故障代码

 

读取怠速时的发动机数据流（图3），发现油轨压力为4.52 bar（1 bar=100 kPa），确实偏低（正常为40 bar左右）。

 

图3　怠速时的发动机数据流

 

查看维修资料（图4）得知，该车燃油供给系统分为低压部分和高压部分；J623通过燃油泵控制单元（J538）控制低压燃油泵工作，将4 bar~8 bar的低压燃油输送至高压燃油泵，然后高压燃油泵将低压燃油增压后输送至油轨，最后由J623控制喷油器喷射燃油。

油轨中燃油压力（即油轨压力）调节范围为35 bar~100 bar，由安装在高压燃油泵上的燃油压力调节阀（N276）负责调节，由安装在油轨上的高压燃油压力传感器（G247）负责监测。有些车型的高压燃油泵上还安装有低压燃油压力传感器（G410），负责监测低压管路中的燃油压力，而该车未安装G410。

 

图4　燃油供给系统示意

 

如图5所示，该车高压燃油泵主要由N276、柱塞泵、进油阀、出油阀、脉动阻尼器及壳体等部分组成。高压燃油泵的工作主要分为进油、溢油、调节增压及持续增压等4个过程，具体如下。

 

图5　高压燃油泵结构组成

 

（1）进油过程（图6a）。柱塞泵下行，N276不工作，进油阀为常开状态，吸入低压燃油。此时出油阀为关闭状态。

（2）溢油过程（图6b）。柱塞泵上行，N276不工作，进油阀为开启状态，泵内腔里的压力逐渐升高，当压力大于低压燃油压力时，部分燃油回流至低压燃油管路。此时出油阀仍为关闭状态。

 

图5　计算燃油泵电流降低至2.0 A左右时的燃油泵转速

 

（3）调节增压过程（图7a）。柱塞泵继续上行，J623 控制N276短暂工作（工作时间小于10 ms），N276阀芯缩回，进油阀关闭，泵内腔里的压力迅速升高；当压力大于油轨压力时，出油阀打开，增压的燃油进入油轨。

（4）持续增压过程（图7b）。柱塞泵继续上行，N276 停止工作，进油阀在压力的作用下继续保持关闭，增压后的燃油持续输送至油轨，直至柱塞泵下行，进入下一个进油过程为止。

 

图7　调节和增压过程示意

 

另外，该车高压燃油泵的柱塞泵由双凸轮驱动。如图8所示，双凸轮安装在单独的驱动轴上，且高压燃油泵驱动链轮由正时链条驱动。

 

图8　正时链条传动机构示意

 

学习了高压燃油泵的结构及工作原理后经过进一步思考，可以延伸出以下结论：

（1）N276不通电时，进油阀处于常开状态，低压油路与泵内腔常通。柱塞泵上下运动时会使低压燃油产生波动，且波动的最低点对应柱塞泵运动的下止点，即吸油行程的下止点。

（2）N276的控制信号必须发生在柱塞泵上行阶段，所以N276的控制是有正时要求的。进油阀的关闭开始由N276控制，之后由压力差控制。

（3）高压燃油泵的柱塞泵由单独的驱动轴驱动，即使发动机凸轮轴与曲轴的正时正常，高压燃油泵驱动链轮仍有可能错齿。

根据上述结论可以制定出3种免拆诊断技术方案，具体如下。

（1）测量怠速时的低压燃油压力波形，通过低压燃油压力波动来判断高压燃油泵柱塞泵所处的位置（类似通过气缸压力波形判断活塞所处的位置）。

（2）测量N276的控制信号波形，一方面可以判断控制信号是否正常，更重要的一方面是可以与低压燃油压力波形进行组合，用来快速判断N276的控制时刻是否正常（类似通过气缸压力与点火信号的组合波形来判断点火时刻是否正常）。

（3）人为控制N276工作，同时测量G247的电压信号波形，用来判断高压燃油泵是否有机械磨损（类似通过气缸压力波形来判断气缸的密封性）。

首先，测量起动到怠速时的低压燃油压力波形（图9），发现接通点火开关时的低压燃油压力约为5.2 bar，起动时的低压燃油压力约为5.9 bar，怠速时的低压燃油压力在4.7 bar~6.5 bar波动，说明低压燃油供给部分工作正常。

 

图9　起动到怠速时的低压燃油压力波形

 

接着，测量故障车怠速时的低压燃油压力、N276 控制信号及G247电压信号波形（图10），发现N276控制信号的持续时间约为4.6 ms，正常；但N276控制信号发生在低压燃油压力下降阶段，这说明N276控制信号发生在高压燃油泵柱塞泵下行阶段，异常（正常情况下，N276控制信号应发生在高压燃油泵柱塞泵上行阶段），此时泵内腔里无法形成高压燃油；当高压燃油泵柱塞泵处于上行阶段时，由于进油阀无法靠压力差关闭，因此仍无法形成高压燃油。

由此可知，N276控制信号的正时错误。

 

图10　故障车怠速时的低压燃油压力、N276控制信号及G247电压信号波形

 

然后，人为短暂控制N276工作，并测量相关信号波形（图11）。

正常情况下，在N276工作期间，其阀芯保持缩回状态，当高压燃油泵柱塞泵上行时，进油阀快速关闭，从而快速形成高压燃油，并通过出油阀输送至油轨。由图11可知，人为短暂控制N276工作期间，G247电压信号快速由0.8 V左右升高至1.4 V左右，异常（正常情况下，此时G247电压信号应快速升高至4 V以上），说明高压燃油泵机械性能不良，无法正常建立高压燃油。

 

图11　人为短暂控制N276工作时的相关波形

 

更换高压燃油泵后，再次人为短暂控制N276工作，发现G247电压信号能快速由0.8 V左右升高至4.3 V左右（图12），说明高压燃油泵机械性能恢复正常。

 

图12　更换高压燃油泵后人为短暂控制N276工作时的相关波形

 

最后，拆下正时罩盖，发现1个正时链条导轨破损（图13）；检查曲轴和凸轮轴正时（图14），均正常，但高压燃油泵驱动链轮正时错误（图15）。

 

图13　正时链条导轨破损

 

图14　曲轴和凸轮轴正时正常

 

图15　高压燃油泵驱动链轮正时错误

 

更换发动机正时链条套装，校对发动机正时和高压燃油泵驱动链轮正时后试车，油轨压力恢复正常，发动机加速正常，故障排除。

再次测量相关信号波形（图16），发现N276控制信号发生在低压燃油压力升高阶段的末端，即高压燃油泵柱塞泵上行阶段的末端（约上行阶段的2/3处），N276控制信号正时恢复正常。

 

图16　正常车的相关信号波形

 

故障总结

汽车免拆诊断技术的内涵是，在不拆或尽量少拆的情况下，使用诊断工具获取有效故障数据，经过分析快速、精准地锁定故障点。

在实际维修中，想要实现对某个系统的故障进行免拆诊断，首先必须要熟悉该系统的结构组成及工作原理，然后在此基础上制定免拆诊断方案，最后通过诊断工具采集相关信号并进行分析。

而针对某一类故障，一旦开发出了免拆诊断技术方案，下一次遇到类似故障，便可以直接进行免拆诊断，这大大提高了诊断效率。

由此可见，针对不同的故障类型，开发相应的免拆诊断技术方案十分必要，而掌握扎实的基础知识，在汽车免拆诊断技术方案的开发中显得十分重要。
 

本案例经授权转载自

《汽车维护与修理》杂志 2025·05 上半月刊
 

 

叶正祥

余姚东江名车专修厂厂长兼技术总监

具有丰富的疑难杂症维修经验，独创了许多免拆诊断技巧，累计发表免拆诊断技术案例近百篇。