虹科免拆案例 | 19款奥迪A4燃油高压共轨系统压力低

一辆19款奥迪A4行驶中发动机故障灯异常点亮，伴随加速无力。到修理店检查后，发现发动机控制单元中，存储有“P0087燃油高压共轨系统压力低”的故障代码（图1）。

 

图1 发动机控制单元中存储的故障代码

 

上一家维修厂替换了低压油泵以及高压油泵，故障依旧。转院到第二家维修厂，同样优先采用替换零部件的方式来诊断该故障。前后更换了拆车的高压油泵、全新原厂的高压油泵，以及高压油轨压力传感器，故障依旧。也拆解了高压油泵驱动轮、顶筒，没有发现明显异常。于是找到笔者，请求技术支持。

 

首先诊断燃油高压系统压力低的故障。第一点要排除的就是：低压端的燃油压力是否足够。使用压力表，测量怠速时的低压端燃油压力，约为6bar，在正常范围内。

 

图2 怠速时的低压燃油压力（压力表）

 

读取怠速时的高压端压力数据流发现，高压油轨压力仅为5.6bar，明显低于标准值（正常怠速工况下为50bar）。

 

图3 怠速时的高压油轨压力数据流

 

修到现在，该换的和不该换的零部件已经基本换了个遍，而故障却没有任何好转。那么接下来，就该示波器上场了。

不到最难的时刻，示波器始终是不会上场的——这是很多有示波器的修理店的“通病”。想要用示波器诊断这种故障，首先需要了解高压油泵的工作原理。接下来我们先简单了解下这款常开型高压油泵的工作原理。借用上一代的原理图（图4）。

 

图4 常开型高压油泵工作原理图

 

图5 常开型高压油泵平面解剖图

 

·吸油行程：柱塞下行，低压腔室内燃油通过进油阀门进入到高压腔室。

·回油行程：柱塞上行，高压腔室内燃油反向流入低压腔室。

·泵油行程：柱塞上行到接近上止点时，ECU控制量控阀工作。此时进油阀门关闭，高压腔室内形成一个密闭的空间，建立高压燃油。当油轨内的压力低于高压腔室的压力，高压腔室内高压燃油泵入高压油轨内。

注：高压油泵柱塞上行靠凸轮轴上单独的凸块和顶筒配合来驱动。高压油泵柱塞的上行与下行会导致低压油轨的压力产生波动，压力波谷的位置对应高压油泵柱塞的下止点位置。

 

使用虹科Pico汽车示波器，分别测量以下信号：

· A通道：高压油泵油量控制阀的控制（差分信号）

· B通道：低压燃油压力（使用WPS500X压力传感器测量）

· C通道：排气凸轮轴位置信号（高压油泵安装在排气侧）

捕捉到完整波形，结合高压油泵建立高压的工作流程，可以发现：ECU控制量控阀的时刻似乎比较提前。但是整体的控制窗口期时仍处于高压油泵柱塞的上行阶段。使用标尺测量，此时量控阀关闭的曲轴角为46.5°。

低压燃油的压力为4.5bar左右（实际压力），属于正常范围内。理论上来讲这个时候应该能建立高压才对。那么问题出在哪里呢？

 

图6 故障车的相关波形

 

放大量控阀控制部分的波形，发现当前ECU控制信号出现异常：

1.没有出现启动阶段的控制

2.后面保持阶段的正占空比只有7.6%，过小

 

图7 放大量控阀部分波形

 

如图8，我们采集了高压油泵量控阀控制，以及高压油泵量控阀的工作电流，发现量控阀工作时电流非常小，仅为0.28A，远低于标准值（标准值：开启阶段电流大于3A，保持阶段电流维持约2A左右）。

 

图8 高压油泵量控阀工作电流过小

 

由此可以判断：发动机电脑损坏。

这车难道就真的只有这一个故障点吗？接下来还需要验证的是：原车的高压油泵是否有问题。如何验证呢？方法也很简单。启动车辆，人为关闭高压油泵量控阀，发现此时高压油泵依旧无法建立高压。

至此，我们可以确定，这台车故障现象，其实是由两个故障点导致的：高压油泵与发动机电脑。

 

更换高压油泵以及发动机电脑后，故障排除。

再次测量波形，可见正常工作时，量控阀开启阶段消耗电流为4.5A，保持阶段消耗电流约为2.5A。关闭的曲轴角为28.5°，且开启的角度与故障时相比，也明显滞后了。

 

图9 正常车辆的相关波形

 

计算量控阀控制信号的正占空比，可见约为20.9%。

 

图10 正常车辆的量控阀控制信号占空比

 

故障思考

正常和故障的波形对比，除了量控阀的控制信号异常外，低压燃油压力波形的波动也是不一样的（图11）。那么，正常车的低压燃油压力波动有个凹陷，会是什么原因导致的呢？

 

图11 低压燃油压力的异常波动

 

案例作者

应良卿

玉山连通车服技术总监

2021年开始接触示波器诊断与NVH问题分析诊断，目前是国内通过示波器诊断汽车故障的佼佼者。个人抖音账号：玩示波器的行者。曾获得2023年上饶市“振兴杯”汽车技术、新能源汽车智能化技术职业技能竞赛新能源组三等奖。2023年被《汽车维修技师杂志》聘为“波形分析专修站”栏目专家委员。