2011款奥迪A6L加速无力
◆文/北京 任贺新
故障现象
一辆2011款奥迪A6L轿车，搭载CCE型2.8FSI发动机，
VIN码为LFV5A24F9B308****，行驶里程大约260 000km。
该车发动机怠速抖动、加速无力，且仪表台上的发动机故障灯
常亮。
故障诊断与排除
接车后，使用诊断仪读取发动机控制单元记录的故障信
息，发现存储有两个持续存在的故障码(图1)：P0302-汽缸2识
别到燃烧断火；P130A-汽缸抑制；另外还有三历史故障码：
P1156-进气歧管压力传感器断路或对地短路；P1426-油箱排
气阀断路；P0113-进气温度传感器1信号过大。
图1 故障车发动机控制单元内存储的故障码
查看故障车发动机数据流(图2)，发现2缸断火计数器持续
上涨，这显然不正常，但其余数据都在标准范围内，说明故障
车存在单缸失火的故障。
我们都知道，发动机汽缸正常工作的三大要素是：良好
的汽缸压缩、充足的点火能量、空燃比合适的混合汽。技师前
期已经做了一些检查，包括：对调点火线圈、火花塞以及喷油
嘴；测量2缸的汽缸压力，在10bar(1bar=100kPa)以上，与其
他汽缸基本相同。技师已经把汽缸正常工作的三大要素中涉及
的部件都更换或检测确认正常了，但故障依旧。
技师用缸压表测量汽缸的压缩压力，这种方法存在两个缺
陷：一是缸压表内置了单向阀，测量结果是多个压缩行程的累
计压力；二是汽车发动机包括进气、压缩、做功以及排气四个
行程，缸压表测量的只是压缩行程终了时的汽缸压力，无法反
映每个行程的工作状况。
图2 故障车发动机数据流
也就是说，用缸压表测量的汽缸压力虽然在标准范围内，
但不代表发动机的机械部件均工作正常。此时，应用缸压传感器对汽缸压力进行进一步的检测。缸压传感器是一款精度高、响应速度超快、量程大的电子缸压表，与示波器配合使用，能以波形的形式展示发动机各个行程的缸内压力变化情况。缸压传感器、示波器的连接方法如图3所示。
图3 缸压传感器、示波器的连接方法由于该车在怠速时失火，为了更加精确地测量，我们采用了“怠速缸压测试”法。仅拆除2缸的火花塞，将缸压传感器连接至2缸的火花塞安装孔上，这样能确保其余汽缸都能正常工作。启动发动机，在怠速工况下测量2缸的汽缸压力，获得图4所示的2缸“怠速运行缸压”波形图。
图4 怠速时故障车2缸缸压波形图
从图4所示的波形图可以看出：故障车2缸最高压缩压力仅
4.1bar，明显偏低，正常情况下怠速运行缸压应在6bar左右；2缸缸压忽高忽低，在大约3.4~4.1bar之间来回波动，正常的缸压应该是稳定的。
缸压高低取决于进气量，进气量越大，缸压越高，反之越
小。缸压低的常见原因有两个：一是汽缸密封不良，这种情况的缸压是稳定偏低，不会来回波动；二是气门升程不足，由于“气门传动组”相关部件的运转状况，在发动机每个工作循环都会发生变化，因此具有更大的嫌疑。综合考虑故障概率和拆装便利性，笔者决定先拆汽缸盖罩，检查凸轮轴、摇臂等气门传动组部件。拆下盖罩后，发现2缸的一个进气凸轮表面有磨损痕迹(图5)，凸轮桃尖大约下降1mm。
图5 故障车进气凸轮表面的磨损痕迹
进气凸轮桃尖磨损为什么会出现磨损痕迹？拆下凸轮轴，取出摇臂，发现故障部位的摇臂型号不对，故障件明显比正常件要宽(图6)。该车装配有AVS气门升程调节系统，通过切换大、小凸轮可调节气门升程。宽摇臂造成大凸轮无法完全对正滚轮，导致滚轮和桃尖表面磨损。反推故障原因，凸轮轴驱动摇臂和气门时，摇臂上的滚轮随之转动。当滚轮的磨损面对准桃尖，气门升程减小，缸压也更低；当滚轮的正常部位(与磨损
面90°垂直方向)对准桃尖，气门升程增大，缸压随之升高。这就是2缸的怠速运行缸压忽高忽低的原因。
图6 故障车上的凸轮轴摇臂
更换凸轮轴和摇臂，发动机怠速运转平稳，2缸失火故障码不再出现，数据流也恢复正常。笔者以为该车故障已被排除，
没想到试车过程中，发动机故障灯再次点亮，用诊断仪读取故障信息，发现发动机控制单元中存有故障码P0087-燃油油轨/系统压力过低(图7)。这个故障码表示发动机控制单元在设定的时间内检测到高压油轨的压力低于标定的最小值。
图7 试车过程中故障车再次出现的故障信息
为了验证故障，笔者在试车过程中对比“140.2规定油轨压力”和“140.3实际油轨压力”数据，并将数据流生成图像(图8)，发现绿线代表的实际压力多次低于蓝线代表的规定油轨。
由于故障车到店时没有进行路试，不能确定这是接车时自带的故障，还是维修后新增的故障。故障车型燃油直喷系统的结构如图9所示，高压泵由凸轮轴上的三角凸轮驱动，根据运行工况(所需的转矩和转速)产生系统压力，高压燃油进入油轨储存，高压传感器测量燃油压力信号，并由集成在高压泵上的燃油计量阀调节至所希望的系统压力。出于安全考虑，在高压回路中装有一个限压阀，如果系统中的燃油压力超过允许值，则燃油经限压阀回流至低压供油管。
由于高压部件没有故障码，说明不是电气故障。考虑到怠速时燃油压力规定值和实际值仍然相符，故障仅在加速时出
现，因此，笔者怀疑该故障是由高压泵及其相关部件引起的。
故障车型采用的高压泵是一个由凸轮轴驱动、在机油中运
转的单柱塞泵，其结构如图10所示。凸轮轴旋转时，挺柱就传
图8 故障车油轨压力波形图新奥迪a6l价格
图9 故障车燃油直喷系统结构
图10 故障车型高压燃油泵结构
递出凸轮的轮廓线升程，从而使柱塞作上下往复运动。其内部集成了燃油计量阀，低压进油阀，高压出油阀以及压力波动衰减器等部件。
高压燃油泵完整的工作周期包括抽吸、返回和输送三个行程(图11)。在抽吸行程中，燃油计量阀断电，阀针被阀针弹簧顶出，打开进油阀，柱塞向下移动，将燃油吸入泵室内，泵室内的压力基本等于低压燃油压力。在返回行程中，进油阀仍保持开启状态，柱塞向上移动，泵室内的燃油通过进油阀返回至低压区域，泵室内的压力仍基本等于低压燃油压力。在输送行程开始的时刻，ECU控制燃油计量阀通电，阀针克服阀针弹簧力缩回，进油阀被进油阀弹簧关闭，柱塞向上移动，压缩泵室内的燃油产生高压。如果泵室内压力大于油轨压力，则高压出油阀打开，燃油输出至油轨。燃油计量阀只需短时通电，进油阀关闭后就断电了，泵室内建立的高压会让进油阀保持在关闭状态，直至柱塞越过最高点向下移动，泵室内的压力下降，阀针弹簧顶出阀针，进油阀重新打开，高压燃油泵开始新的工作周期。
高压燃油泵的柱塞行程和泵室内压力的关系如图12所示。发动机控制单元根据所需的供油量计算出输送行程的起始点，燃油计量阀在这一时刻关闭进油阀，高压泵进入输送行程。换句话说，燃油计量阀控制实际的泵油始点，改变柱塞的有效行程，从而调节高压泵的供油量。燃油计量阀相对于凸轮轮廓的通电时刻，即为高压泵的正时。
根据上述分析，笔者怀疑故障车高压燃油泵的正时有问题。重新拆下凸轮轴，对比新件和旧件的三角凸轮位置，发现原车凸轮轴三角凸轮上的工艺孔，正对凸轮轴靶轮上的半圆凹
槽，而新件存在一定的偏差角度(图13)。用细铁棒穿过半圆凹槽，无法完全插入三角凸轮上的工艺孔。安装新凸轮轴时，发动机控制器没有记录凸轮轴正时故障码，说明凸轮轴靶轮的位置是正确的，
但三角凸轮的安装位置有问题。
图13 故障车三角凸轮新旧件对比
三角凸轮的位置为什么会出现偏差？仔细观察凸轮轴的结构，发现三角凸轮用过盈配合的方式压在轴身上，受力后三角凸轮可能会相对于轴身发生偏转。
重新更换凸轮轴后反复进行试车，该车完全恢复正常，故障被彻底排除。
维修小结
本案例中，为了彻底排除故障，费了不少周折。从诊断过程来看，大致可总结以下三点：
1.在使用诊断工具时，一定要了解工具的工作原理和特性。本案例中，最初使用普通的汽缸压力表检测缸压时，未发现异常，使得诊断工作一段陷入困境。好在及时醒悟，改用缸压传感器和示波器，很快就到了故障原因。
2.在更换配件时，一定要注意型号。本案例中，导致诊断工作走了很多弯路的根本原因主要在于更换凸轮轴时，未仔细核对配件型号。新换上的凸轮轴看似与原车配件差不多，但却在细节上存在诸多不同，使得将“哑巴治成聋子”。
3.接车后一定要先试车并验证故障现象。本案例中，由于一
时疏忽，没有试车就直接检测，使得在“哑巴治成聋子”后，
不确定是原有故障还是因第一次维修不当而引发的新故障。
图12 高压燃油泵柱塞行程与泵室压力关系
图11 故障车型高压燃油泵工作原理