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宝马740Li发动机故障灯亮 | 维修案例

发布时间:2021-05-20

故障现象


一辆2017年宝马740Li(G12),搭载B58型发动机,行驶里程为30 201km。据车主反映:一天,该车行驶到广东揭阳,发现油表显示快没油,在当地油站加满油后,没走多远,仪表台上的发动机故障灯就亮了,但行驶起来没感觉到有任何异常。

故障诊断与排除


在汽车故障诊断过程中,笔者一向严格采取“五步诊断法”,即:(1)验证故障现象;(2)分析系统控制原理;(3)通过检测查找故障点;(4)确认故障点并进行维修排除;(5)试车确认车辆彻底恢复正常。在本案例中,笔者也按照上述五个步骤对故障车进行诊断维修。


01、验证故障现象


连接ICOM诊断模块,打开ISTA读取故障码,发现故障车内存储有多个故障码(图1),其中有三个与发动机故障灯亮有关的故障码是:

101F01-进气管绝对压力可信度,压力过高;

133710-进气门调教空气质量通过量,达到下极限位置; 

118002-混合汽调节,气、油混合汽过浓。

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图1 故障车上存储的故障信息

 

试车发现该车发动机动力强劲,除了发动机故障灯点亮外,未发现有其他任何异常。删除故障码,再次试车,大约行驶30km左右后,低速行驶或等红灯时发动机故障灯会重新点亮。重新读取故障码(图2),发现上述三个故障码并不是每次都会同时出现,有时只出现一个,有时出现两个,偶尔也会同时出现三个,且完全无规律可循。

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图2 再次试车后故障车上存储的故障码

02、分析系统控制原理


本着先易后难的原则,决定先从故障码“101F01-进气管绝对压力可信度,压力过高”着手寻找突破点。故障车进气管压力传感器安装在集成了涡轮增压中冷器的进气管上面,只有一颗螺栓固定在上面,拆装非常简单,于是对该车进气管压力传感器进行了换件处理,但故障依旧。

根据车主提供的信息,该车是在外地加油以后出现发动机故障灯点亮的故障,那会不会是由于燃油质量问题,导致故障码“118002-混合汽调节,气、油混合汽过浓”的产生呢?由于汽油质量问题而导致混合汽过浓或者过稀的故障,在以往的案例中也比较常见。

对于这种情况,一般通过查看火花塞的颜色就能进行判断。正常情况下,火花塞的颜色是棕色的;如果混合汽过稀,火花塞的颜色往往偏白(当然,发动机温度过高也会导致火花塞偏白,但火花塞裙部常常会有一些类似结晶体的物质);如果混合汽过浓,则火花塞颜色往往会偏黑;如果汽油内含水量超标,火花塞颜色则会偏红。

故障车的火花塞颜色偏黑(图3),这说明混合汽过浓的故障确实存在。为了进一步验证该车故障是否是由于燃油质量问题所 引起的,我们将油箱里面的汽油全部抽出,加入新的汽油后是试车,故障现象依旧。

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图3 故障车火花塞颜色偏黑


接下来,只好从故障码“133710-进气门调教空气质量通过量达到下极限位置”开始着手进行相关诊断。在这之前,有必要全面了解宝马特有的全可变Valvetronic电子气门控制系统的工作原理。该系统取消了传统发动机利用节气门开度控制发动机进气量的控制方式,而是根据油门踏板位置无级调节气门升程并控制时间。


在系统了解宝马Valvetronic系统原理后,我们又借助专用诊断仪查看了记录“故障码133710-进气门调教空气质量通过量达到下极限位置”时的定格数据(图4),但没有发现有价值的信息。重新对车辆进行了断电/通电、编程后,故障现象依旧。之后又查询了PuMA系统,并咨询了宝马技术支持,都没能找到可供借鉴的案例。


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图4 故障码133710出现时的定格数据 


03、通过检测查找故障


在系统了解了宝马Valvetronic系统的工作原理之后,笔者决定更换伺服电机,但更换了伺服电机以后试车,故障依旧。查阅维修手册中对故障码“133710-进气门调教空气质量通过量达到下极限位置”的相关描述(图5),对于宝马新型B58发动机,没有 “保养措施”,但笔者还是按照ISTA的提示,清洁了节气门,并在拆下进气管后,又用核桃砂清洗了进气门的积炭(图6)。删除发动机调校值以后试车,故障现象依旧没有任何变化。

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图5 维修手册上对故障码133710的描述

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图6 用核桃砂清洗后的进气门


前文有提到过,发动机熄火后,为了方便下次顺利启动, DME会控制Valvetronic伺服电机会将气门升程到最大位置, 因此在拆卸Valvetronic伺服电机之前,关闭点火开关、断开电机插头后,先用内六角工具按照顺时针方向拧到底(图7),将电机蜗杆退回到最低位置。因为,只有气门升程最小时,拆卸两颗固定螺栓后,才能将伺服电机(图8)取出。如果不进行上述操作,有可能会导致电子蜗杆和偏心轴齿轮的损坏。更换电机以后,必须用ISTA对电机进行学习和匹配,选择服务功能-匹配程序,按照ABL检测计划对电机进行学习调教。

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图7 将内六角螺栓顺时针拧到底


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图8 故障车上撤下的伺服电机


至此,针对故障码“133710-进气门调教空气质量通过量达到下极限位置”的所有措施都已经用完,此时曾打算拆解气门室盖检查Valvetronic系统的偏心轴齿轮,但考虑到工作量比较大, 所以暂时搁置这项拆检工作。


维修到此,只好从另外两个故障码“101F01-进气管绝对压力可信度,压力过高”和“118002-混合汽调节,气、油混合过浓”进行考虑了,且这两个故障码都与发动机的进气系统有关。


导致进气管绝对压力过高的原因有:进气管压力传感器故障(因为之前已经更换过,所以可以排除);排气系统不畅,如三元催化器有某种程度上的堵塞;涡轮增压器故障,导致进气系统压力偏大;节气门故障,如开度过大;电子气门升程控制系统故障,如气门实际升程不足;汽缸密封性下降,导致发动机的实际进气量下降(与密封性能完好的发动机相比),从而引起进气管压力过高等。


而造成混合汽过浓的故障原因就更多了,根据ISTA的提示,空气滤清器堵塞、废气触媒转换器前氧传感器、热膜式空气 流量计、进气温度传感器、电动节气门调节器、燃油箱排气阀、 凸轮轴传感器、燃油高压系统、燃油低压系统、电子气门控制系 统调节单元、曲轴箱通风装置、点火系统、喷油嘴等工作异常均 会导致混合汽过浓。


接下来,有必要系统了解宝马B58发动机进气系统结构,如图9、图10所示。

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图9 宝马N55、B58发动机进气系统结构


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图10宝马B38、B48、B58发动机进气系统原理


宝马B58发动机进气系统上面有多个传感器来监测进气的状况:在图10中,DME(10)内部有大气压力传感器,用来监测大气压的变化,根据需要随时改变整个发动机的运行MAP。进气压力传感器(11)离进气门最近,其监测数据与空气进入汽缸时的实际状况最接近,所以其信号值被用来计算发动机的负荷。压力温度传感器(13)在节气门前,一方面可以用来监测涡轮增压之后的进气温度,发动机控制单元通过此传感器的信号值和压力传感器(11)的信号值来计算发动机的进气量;另外一方面,其压力值还可以用来与进气压力传感器(11)的压力值进行比较,以监测节气门(12)的节流状况;第三,其压力值也可与大气压力进行对比,以监控涡轮增压器的增压状况。在图10中,空气流量计(4)主要是用来校对和标定进气压力传感器(11),在非增压状况下,如怠速时,空气流速流量稳定,空气流量计信号非常准确,此时可有效校准进气压力传感器(11)。


为此,笔者接下来又做了下述维修工作:检查空气滤清器, 未见异常;用内窥镜检查空气滤清器底座前的进气口(位于电动百 叶窗后部),未见堵塞现象;用烟雾测试仪对进气系统密封性进行 检查,未发现有漏气点;拆洗三元催化器,没有发现堵塞现象;对气门正时可变系统双VANOS进行动作测试,未发现异常(图11);对涡轮增压器的电子废气阀进行动作测试和位置学习,故障依旧;更换空气流量计、空燃比传感器、后氧传感器、点火线圈、火花 塞、燃油通风阀、机油和机油滤清器、节气门和节气门前的空气压力传感器,故障依旧。


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图11 双VANOS系统动作测试结果


维修到此,笔者的维修思路开始变得有点乱,不再像之前那样清晰,能够想到的故障点,都一一进行了验证和排除。冷静下来进行总结发现该车的故障特点是:等红灯时发动机故障灯容易点亮,发动机熄火以后再马上再重新启动时容易产生故障码。故障码提供的故障信息“进气管压力偏高”,通过检测和换件,可以确定节气门之前的进气部分是没有问题的,且排气系统也没有堵塞,那么,造成进气压力偏高的原因只有电子气门升程控制系 统和汽缸的吸气过程了。


虽然有电子气门调整到极限的故障码,但是伺服电机和气门都已经检查过了,确实没有问题,且气门积炭也已彻底清洗干净。那么,似乎只有汽缸密封不良可能会导致前述这三个故障码的产生了。因为汽缸密封不良,活塞在下行时,会导致汽缸实际进气量下降,进气管压力上升,从而产生进气管压力偏高的故障码。汽缸的进气量不足,也会导致燃油混合汽过浓。当DME发现混合汽过浓,就会通过改变电子气门升程来调节进气量,但节气门升程调节范围有限。当升程调整到极限时,进气压力依旧偏高,系统就会生成电子气门升程调整到极限的故障码。似乎只有这种可能才符合这台车的故障现象。


04、确定故障原因,彻底排除故障现象



关于汽缸密封性测试,宝马提供了两种方法:汽缸压缩压力检测和汽缸压力损失检测。相对于汽缸压缩压力的检测,汽缸压力损失测试可以判断汽缸的磨损状况。笔者对该车进行了汽缸压力损失检测,很遗憾,依旧没有发现异常。此时,笔者突然灵机 一动,想起用内窥镜察看该车发动机汽缸状况。检查发现,该车多个汽缸都有不同程度的磨损痕迹(图12)。至此,该车故障原因终于找到,是因为发动机汽缸内出现了轻微的磨损所致。


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图12 故障车汽缸磨损痕迹


05、确认系统正常工作



找到了真正的故障原因以后,再次与车主沟通时,车主终于说出了实话,此车是他在朋友那里买的二手车,对于之前的维修历史,他不是很清楚。正是由于车主未告诉我们实情,使得我们 在诊断过程中走了很多弯路。最后更换发动机总成后,该车故障才得到了彻底排除。


维修小结


本案例中故障车的故障原因比较特殊,而且在宝马4S店系统中无法查询到之前的维修记录,对该车的故障历史,如是否被水淹过、是否使用了不符合要求的机油等均无从知晓,而且车主也未告知这是一辆二手车,再加上故障原因完全超出了以往的维修经验,导致维修过程中走了不少弯路。当然,这也说明我们在考虑问题时存在一定的局限性。




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