虹科案例 | 日產(chǎn)X-Trail壓電式噴油器故障

故障現(xiàn)象

故障診斷

維修總結(jié)

一輛日產(chǎn)X-Trail，在檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)了兩個(gè)故障代碼，“P2146：噴油器1和2電源對(duì)地短路”和“P2146：噴油器3和4電源對(duì)地短路”，指向了四個(gè)噴油器。那么如何在不用拆卸壓電式噴油器就能測(cè)試和診斷它的信號(hào)呢？這個(gè)問題經(jīng)常會(huì)有人問。不過即使你把它們拆下來，也不能直接檢測(cè)它。許多柴油公司說他們真正檢測(cè)的只能是噴射模式，因?yàn)樗麄儾荒芤园惭b在車輛上的方式去裝載噴油器。

故障現(xiàn)象

故障診斷

維修總結(jié)

確定故障

我們需要先確定故障?？蛻粼诠ぷ骺ㄉ鲜沁@樣描述的：“在負(fù)載下，想要熄火”。車輛可以在冷態(tài)下啟動(dòng)和運(yùn)行，它運(yùn)行得非常好，直到需要超車或?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)置于負(fù)荷之下時(shí)，產(chǎn)生了怠速。這個(gè)問題會(huì)逐漸惡化，直到無法啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，必須等到發(fā)動(dòng)機(jī)再次冷卻后才能重新啟動(dòng)它。清除代碼并進(jìn)行路試也證實(shí)了這一點(diǎn)，我可以說，經(jīng)歷切斷車輛一切的這個(gè)過程肯定是不盡人意的！

在確定了故障之后，我們現(xiàn)在可以開始研究是什么原因造成的。經(jīng)常被忽略的一個(gè)步驟是檢查可能的軟件更新和已知問題。技術(shù)人員在進(jìn)行診斷工作時(shí)總會(huì)要注意時(shí)間，所以最好先檢查一下，因?yàn)檫@很可能會(huì)節(jié)省未來的時(shí)間。我想我們都可以說，在某些時(shí)候，我們追蹤一個(gè)故障時(shí)，發(fā)現(xiàn)只是由于一個(gè)軟件更新所導(dǎo)致時(shí)，可以為我們節(jié)省很多時(shí)間和痛苦。

目前，我們有兩個(gè)故障代碼指向了四個(gè)噴油器，但你會(huì)選擇僅僅根據(jù)故障代碼來更換它們，還是應(yīng)該竭力去找到故障原因呢？

在尋找故障代碼描述的故障時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)來源，同樣的故障代碼意味著不同的故障來源。這是我們經(jīng)常要處理的問題，而找到準(zhǔn)確的故障代碼描述的問題的唯一方法是參考制造商的技術(shù)信息網(wǎng)站。在這里，我們發(fā)現(xiàn)P2146是“1號(hào)和4號(hào)汽缸噴油器電路打開”，P2149是“2號(hào)和3號(hào)汽缸噴油器打開”，DTC檢測(cè)描述ID為通過汽缸1和2以及汽缸3和4發(fā)送到ECM的電壓信號(hào)不正確。這就是使用"經(jīng)銷商"級(jí)別的工具，可以使你的問題更容易解決。但我知道，對(duì)于多品牌車間來說，這是一個(gè)相當(dāng)大的承諾和費(fèi)用，可能在經(jīng)濟(jì)上不現(xiàn)實(shí)。

噴油器電源電路開路或短路的維修程序也沒有讓我感到高興。檢查接線的連續(xù)性正在成為過去式，因?yàn)槲覀兏Ｍ吹诫娐吩谪?fù)載下的表現(xiàn)。這通常是用燈泡來完成的，或者我們可以使用4425 Pico示波器的浮動(dòng)輸入功能，看一下電線兩端的壓降。

首先，我想確保噴油器從ECU獲得的是正確的信號(hào)。日產(chǎn)與許多其他制造商一樣，在其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的是壓電式噴油器。關(guān)于壓電式噴油器要記住的一點(diǎn)是，電壓水平比電磁閥類型高得多，它們?cè)谝恍┫到y(tǒng)上可以達(dá)到250V。如果你覺得你不確定，一定要使用衰減器，并注意高電壓涉及的風(fēng)險(xiǎn)。如果可能的話，在噴油器測(cè)試過程中要始終使用合適的斷開導(dǎo)線。對(duì)噴射的無限和更精確的控制意味著可以達(dá)到更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且更容易控制，但這些好處并不是沒有問題的。壓電堆是非常敏感和脆弱的。不需要太多的沖擊就能損壞煙囪，甚至讓它們?cè)诠ぷ髋_(tái)上放上幾天就足以使它們變干，當(dāng)改裝和使用時(shí)，會(huì)對(duì)煙囪造成不必要的壓力。

由于我有四個(gè)通道可供使用，因此我使用三個(gè)通道來觀察噴油器兩側(cè)的電壓以及電流。

1.噴油器電壓2.噴油器電壓3.噴油器電流4.標(biāo)尺概述

在上圖中，你可以看到噴油器的電壓為160V。我使用衰減器來檢查電壓，以確保電壓范圍可以安全地單獨(dú)使用示波器。你可以看到為什么使用衰減器是如此重要，因?yàn)闆]有多少其他示波器有足夠高的輸入速率來處理這種電壓。你還可以看到，噴油器的兩邊都暴露在160伏的電壓下，但只有當(dāng)ECM為電源電壓提供接地路徑時(shí)，電流才開始流動(dòng)。重要的是要記住，只有在有電壓差的時(shí)候，電流才會(huì)流動(dòng)。一些制造商可能有一個(gè)基礎(chǔ)電壓設(shè)置，例如5V，用于開路檢測(cè)，但只有當(dāng)有電壓差時(shí)，電流才會(huì)開始流動(dòng)。

通過利用Pico示波器6軟件中的峰值測(cè)量，可以看到其他氣缸之間是否存在任何過大的差異。在冷態(tài)下，它們?cè)诘∷贂r(shí)電流都在15A和17A之間。從中獲得的收益不大，所以現(xiàn)在是時(shí)候看看發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

由于我不知道該故障是否與接線問題、單個(gè)噴油器或與四個(gè)噴油器都有關(guān)，我決定從相對(duì)簡(jiǎn)單的方面入手。由于可訪問性，我決定查看第三缸上的噴油器，并捕獲凸輪軸信號(hào)以指示發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。我們?nèi)ミM(jìn)行了路試，這樣我們可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)發(fā)生了什么。

1. 噴油器信號(hào)2.噴油器信號(hào)3.凸輪軸信號(hào)

4.噴油器沒有輸出，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍在轉(zhuǎn)動(dòng)

該故障發(fā)生在道路測(cè)試期間，我們?cè)O(shè)法用Pico示波器來捕獲它。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，不再有信號(hào)被發(fā)送到噴油器，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍在旋轉(zhuǎn)，這已被凸輪軸傳感器的輸出所證實(shí)。我利用這個(gè)機(jī)會(huì)查看了曲軸傳感器的輸出，以確認(rèn)ECM仍然可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)。證明問題不是什么有時(shí)與證明問題是什么同樣重要。我這里還有一個(gè)備用通道，所以為了盡可能地排除故障，我也查看了一下ECU的電源。

1.主曲軸傳感器信號(hào)2.副曲軸傳感器信號(hào)

3.氣缸 3 噴油器電壓4.曲軸數(shù)學(xué)通道

5.點(diǎn)火引擎熄火6.標(biāo)尺概述

沒有曲軸傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)熄火。由于沒有指向故障傳感器的代碼，重要的是要確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)斷電時(shí)它在做什么。

正如你從圖中看到的那樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速之前，它并沒有斷電或發(fā)生其他不正?，F(xiàn)象。因此，我們可以放心地排除它的故障。你會(huì)注意到，我創(chuàng)建的發(fā)動(dòng)機(jī)速度數(shù)學(xué)通道在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，顯示出轉(zhuǎn)速的增加。其原因是離合器被壓住了。就在發(fā)動(dòng)機(jī)熄火之前，車輛正在加速，當(dāng)它熄火時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)速度迅速下降。然而，壓低的離合器減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，所以速度暫時(shí)增加。

你也可以看到ECM的電源仍然存在，這意味著切斷的噴油器電源也沒有減少或下降。另一個(gè)項(xiàng)目可以從清單上打勾。當(dāng)測(cè)試?yán)^續(xù)進(jìn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)越熱，故障確實(shí)逐漸惡化，直到它達(dá)到一個(gè)點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)不再啟動(dòng)。

簡(jiǎn)要回顧一下我們迄今為止所知道的情況：

我們有一輛車在負(fù)載時(shí)斷電，并隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高而逐漸惡化。

當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，曲軸位置或凸輪軸位置正常。

我們可以看到，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，噴油器的電壓供應(yīng)被切斷。

這使我重新把關(guān)注點(diǎn)放回了噴油器。

由于知道電流可以表明噴油器的工作情況，而且現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)熄火，我連接了1、2和3缸。第4缸被埋在進(jìn)氣歧管下。我想到的另一種情況是查看發(fā)動(dòng)機(jī)的接地連接。其中一個(gè)代碼是對(duì)地短路，所以示波器可能顯示一些你永遠(yuǎn)不知道的東西。

1.氣缸1噴油器2.氣缸2噴油器3.第3缸噴油器

連接的所有三個(gè)噴油器在運(yùn)行時(shí)都在吸收電流，但有些東西在這里很突出，這是我在車輛冷態(tài)下沒有注意到的。缸3的噴油器在其他噴油期間有很長(zhǎng)的向下的電流尖峰，而在其他的噴油器上，即使有，也幾乎看不出來。仔細(xì)觀察這些尖峰，我測(cè)量到3.3A，誠(chéng)然，時(shí)間不是很長(zhǎng)，但這能為我指出正確的方向嗎？

在花一些時(shí)間拆除更多的部件后，我能夠?qū)λ兴膫€(gè)噴油器進(jìn)行電阻測(cè)試。缸1、2和4都在179kΩ~182kΩ之間，缸3被測(cè)量為0.8kΩ。記住要經(jīng)常參考技術(shù)資料，看看什么是正常范圍，因?yàn)檫@在不同的制造商之間可能有所不同。然而，我確信這看起來像是一個(gè)噴油器故障。如果我在噴油器冷卻的時(shí)候進(jìn)行電阻讀數(shù)，就可以看到發(fā)生了什么，但像往常一樣，時(shí)間不允許，我沒有選擇等待發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻下來。我想知道冷卻下的結(jié)果是否會(huì)有任何不同，以及電阻測(cè)量對(duì)這些噴油器是否已經(jīng)足夠。

有一種方法可以進(jìn)一步測(cè)試它們，但我從來沒有嘗試過，就是用絕緣電阻測(cè)試儀。通常情況下，我們會(huì)在混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車上使用這種工具。然而，當(dāng)你聯(lián)想到壓電式噴油器是如何運(yùn)作的，一個(gè)高電壓被施加到一堆晶體上，當(dāng)電流流動(dòng)時(shí)，它使它們改變形狀。這一切都發(fā)生在一個(gè)金屬外殼中，該外殼用螺栓固定在發(fā)動(dòng)機(jī)上，最終與電池負(fù)極相連。為了保持噴油器內(nèi)的電壓，必須有某種形式的絕緣，因?yàn)槲覀儾幌Ｍ@個(gè)高電壓能夠進(jìn)入金屬外殼，并找到一個(gè)更容易的路徑來接地。

當(dāng)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行絕緣測(cè)試時(shí)，我們對(duì)一個(gè)部件施加電壓或“壓力”，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以確保沒有任何東西“逃脫”。根據(jù)這一原則，我們應(yīng)該能夠確定一個(gè)噴油器的絕緣性。我們知道，噴油器的電源為160V，在進(jìn)行絕緣測(cè)試時(shí)，我們應(yīng)始終在規(guī)定的電壓或以上進(jìn)行測(cè)試。在這種情況下，范圍應(yīng)在250V以內(nèi)。通過使用分岔導(dǎo)線，我能夠向噴油器提供電壓，同時(shí)用測(cè)試儀的負(fù)極監(jiān)測(cè)噴油器的主體。

在測(cè)試儀記錄故障之前，施加到噴油器上的最大電壓只有1V，如上圖所示，測(cè)量值僅為0.01mΩ。其他三個(gè)噴油器都能達(dá)到250V，電阻讀數(shù)超過5GΩ。我很高興這確實(shí)只是一個(gè)單一的噴油器的出了故障，而不是四個(gè)，所以我訂購(gòu)了一個(gè)新的。

為了進(jìn)一步證明這是故障，我重新連接了噴油器，并使車輛恢復(fù)到可以啟動(dòng)的狀態(tài)，然后立即切斷。在關(guān)閉點(diǎn)火裝置的情況下，我斷開了噴油器3，并試圖啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。它第一次能啟動(dòng)，即使只有三個(gè)缸連接。我重新連接了第3缸，發(fā)現(xiàn)它再次斷電。

隨著新的噴油器的安裝和編碼，客戶現(xiàn)在可以取回他們的車輛，而無需支付更換所有四個(gè)噴油器的零件和勞動(dòng)力的報(bào)酬。

故障現(xiàn)象

故障診斷

維修總結(jié)

思考討論

稍微跳出框架思維：有了4425示波器，我們可以選擇使用浮動(dòng)輸入。如果噴油器允許電壓通過噴油器的主體并最終回到地面，我們能否看到電壓水平的變化？如果是這樣，如果我們將測(cè)試導(dǎo)線的信號(hào)部分連接到噴油器主體，接地部分連接到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，Pico示波器會(huì)檢測(cè)到什么嗎？

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1.噴油器體到發(fā)動(dòng)機(jī)組2.氣缸1噴油器電流

3.氣缸2噴油器電流4.氣缸3噴油器電流

這只是為了試驗(yàn)，看看信號(hào)中是否有任何東西可以指向這種類型的故障。旋轉(zhuǎn)標(biāo)尺有助于指出重復(fù)的模式。我們可以清楚地看到，就在第二缸的噴油器點(diǎn)火之前發(fā)生了一些事情。我發(fā)現(xiàn)這有點(diǎn)奇怪，除非這是由于來自發(fā)動(dòng)機(jī)的其他東西的影響。所以，我決定將其與我重新連接第3缸噴油器時(shí)的捕捉結(jié)果進(jìn)行比較。

1.噴油器體到發(fā)動(dòng)機(jī)組2.氣缸1噴油器電流

3.氣缸2噴油器電流 4.氣缸3噴油器電流

隨著噴油器的重新連接和同樣的500Hz濾波器的應(yīng)用，我們可以看到通道A上的信號(hào)看起來非常不同。沒有之前的明顯模式，我測(cè)量了之前捕獲的汽缸2的噴油器的結(jié)果，并在捕獲的同一位置使用我的旋轉(zhuǎn)標(biāo)尺，所有三個(gè)汽缸都連接在一起?？上У氖?，我們知道第3缸是有問題的噴油器，而將我們的測(cè)試導(dǎo)線連接到噴油器體上的波動(dòng)，我看不出有任何東西將噴油器故障與第3缸聯(lián)系起來。也許在未來會(huì)有更好的技術(shù)，保持連接更緊密和交流耦合將有助于揭示更多。所有這些都值得思考，如果有時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，絕對(duì)值得一試。

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