作者:杭州捷盛行汽车服务有限公司 乐 翔
故障现象
一辆2007款法拉利599 GTB车,搭载6.0 LV12自然吸气发动机(图1),累计行驶里程约为6万km。该车因发动机故障灯异常点亮进厂检修。
故障诊断
接车后试车,发动机怠速轻微抖动,发动机故障灯长亮。用故障检测仪检测,发现发动机控制单元(NCM)中存储有故障代码“P0300 多缸失火”“P0309 气缸9失火”“P0307 气缸7失火”,初步判断发动机存在失火故障。
考虑到该车使用年数较长,决定先使用pico示波器进行相对压缩测试,以快速判断发动机的基本机械状态。相对压缩测试的波形如图2所示,可见起动电流变化不均匀;使用角度标尺,结合点火顺序(1-12-5-8-3-10-6-7-2-11-4-9)进行分析,发现左侧气缸列(左侧气缸列从前往后为气缸12~气缸7;右侧气缸列从前往后为气缸1~气缸6)在压缩上止点时对应的电流峰值偏低,由此怀疑左侧气缸列的气缸压力不足。
分别测量两列气缸的发动机正时波形(图3、图4),对比可知,两列进气凸轮轴正时基本一致,两列排气凸轮轴正时偏差约半个曲轴位置传感器靶轮齿(约3°曲轴转角)。由于没有正常发动机正时波形做对比,无法判断实际发动机正时偏差有多大。
分别测量两列气缸的起动气缸压力波形(图5、图6),对比可知,所有气缸压力波形的压缩冲程侧和做功行程侧基本对称,说明气缸均不存在异常泄漏;左侧气缸列的气缸压力均在5.9 bar(1 bar=100 kPa)左右,右侧气缸列的气缸压力均在6.2 bar左右,左侧气缸列的气缸压力比右侧气缸列的气缸压力要低,这与相对压缩测试的结果一致。另外,该款发动机的压缩比为11.2:1,根据维修经验估算,起动气缸压力应在10 bar左右,于是决定先检查发动机机械正时。
根据维修手册用2个千分表(一个用于测量活塞位置,另一个用于测量气门升程)检查进气、排气凸轮轴正时参数(图7)。
首先将一个千分表安装在气缸1的火花塞安装孔上,另一个千分表安装在气缸1任一进气门挺柱的顶面;转动曲轴,找到气缸1的排气上止点(TDC),使2个千分表归零,然后顺时针转动曲轴,使活塞下移4.72 mm(对应TDC后26°曲轴转角),此时观察对应的进气门升程,为0.49 mm,偏小(正常为0.50 mm~0.70 mm)。再次找到气缸1的排气TDC,将其中一个千分表安装在气缸1任一排气门挺柱的顶面;逆时针转动曲轴,使活塞下移5 mm,然后顺时针转动曲轴,使活塞上移4.25 mm,以达到总共0.75 mm的移动量(对应TDC前10°曲轴转角);接着顺时转动曲轴,直至排气门完全关闭,观察对应的排气门升程,为0.41 mm,偏小(正常为0.50 mm~0.70 mm)。使用上述方法测量气缸12对应的进气门和排气门升程,分别为0.47 mm和0.42 mm,均偏小。诊断至此,说明两列气缸的进气、排气凸轮轴正时参数均已偏离标准范围。
重新校对进气、排气凸轮轴正时参数,均能达到标准范围,但参数已在极限位置,如果凸轮和气门挺柱再磨损一点,正时参数就会超出标准范围,因此建议更换所有凸轮轴及气门挺柱。
故障排除
征得车主同意后更换所有凸轮轴及气门挺柱,重新校对发动机正时后试车,故障现象消失,故障排除。
故障总结
故障排除后测量气缸12的起动气缸压力波形(图8),发现气缸压力能达到10 bar以上,排气门打开时刻约为压缩上止点前69°曲轴转角,进气门关闭时刻约为进气下止点后68°曲轴转角。
对比故障时气缸12的起动气缸压力波形(图9)可知,故障时气缸12的气缸压力约为6 bar,排气门打开时刻约为压缩上止点前74°曲轴转角,与正常车基本一致;进气门关闭时刻约为进气下止点后97°曲轴转角,比正常车延迟了约29°,偏差较大。
测量左侧气缸列的发动机正时波形(图10),与图3对比可知,故障车左侧气缸列的排气凸轮轴正时正常,但进气凸轮轴正时延迟了约3°曲轴转角。
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