里程超过27.6万公里,配置CRCA 3.0LTDI/1s0kW高压共轨柴油发动机的2011年奥迪Q7。那辆车的废气有白烟,发动机伴有机械咔哒的噪音。

为了确认症状,我们首先启动了发动机,如图1所示,发现排气管冒出大量的白烟。

故障排除:首先连接大众奥迪专用诊断仪,打开点火开关,读取故障代码,发动机电控系统无故障(见图2)。

发动机一启动,排气管就会冒出大量的白烟,引人注目的车辆不会异常颤抖,使发动机怠速运行一段时间,没有明显好转的现象。

平时很少维修这台柴油机,所以完全没有发生这种故障,维修经验不足,所以对这种故障的初步分析可能有以下几个原因。

(1)柴油中掺入水分、气缸垫燃烧、气缸破裂漏水等原因导致水进入气缸燃烧室,水从缸内蒸发成水蒸气,从排气管排出,形成浓白烟。

(2)柴油机喷射时间太晚,部分柴油无法燃烧,变成油蒸汽,冒出白烟。

(3)喷油器雾化不良或泄漏。雾不好,柴油不能完全燃烧,冒出白烟。

(4)气缸压力太低,部分柴油不燃烧,变成油蒸汽,从排气管喷出白烟。

(5)涡轮增压器损坏,涡轮增压器的机油或热管,通过增压器涡轮叶片枢轴流入排气管,变成蒸汽白烟。

根据上述想法,我们开始逐一调查,启动时发动机没有太大震动。

可以大致判断为气缸垫受损,发生冷却剂泄漏的可能性不大。

因为这辆车的废气再循环冷却器相对容易损坏(因为它是用排气管泄漏的),所以首先会泄漏(见图3)。

车辆的车辆状态检查中检测到发动机油增加现象,但没有确认冷却液水平是否在刻度的中线上,而是使用加压工具加压冷却系统,维持了一段时间,也没有看到冷却液水平下降(如果存在冷却剂泄漏,水位必须明显降低)。然后,我们移除涡轮增压器排气侧蜗壳与排气管的连接,开始检查车辆,发现大量白色烟雾排出。停到烟雾消失后,发现涡轮增压器蜗壳上有绿色的痕迹。怀疑是未完全燃烧的柴油机油乳化现象,进一步证明了柴油内部泄漏的可能性。

然后进一步检查高压喷油器是否损坏,使柴油直接流入气缸。发动机启动时,决定先测量喷油器的回流流量。根据维修手册的指导方针,维修手册需要3094专用软管夹。决定不使用直径最大为25毫米的软管卡箍,插入节流阀后面的燃料回流线,卸下每个气缸喷油器的回流管道,然后在卸下该回流管道时向下按压两个卡舌,向上拉动中间件,使其松动(图4)

由于没有大众奥迪专用工具VAS 6684,我们想出了一种方法:找到6个长度相同的管道、6个大小相同的透明塑料水壶,进行标记,然后依次连接到每个喷油器的回流管道上(见图5)。

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启动发动机,并怠速运转几分钟。同时注意在检测过程中不得给油,发动机必须始终怠速运转,否则有可能造成喷射单元损坏的危险。

启动后发现标记着4号塑料壶内有明显异常,大量废气伴随着柴油从回油管路流入塑料壶内,如图6所示。

进一步对4缸喷油器检测,按照维修手册即已开启的喷射单元进一步检查(喷嘴不能完全合上,燃油漏进气缸的喷油器检查),将4缸喷油器回油口上与手动真空泵连接,并施加一个50kPa(500mbar)的真空,如果喷射单元正常,则压力超过30s保持恒定,如果喷射单元有故障,则压力会在2-3s内重新降到0kPa。

经过实际测量发现4缸喷油器已不能保持恒定压力,与边上5缸喷油器做对比实验,发现5缸喷油器能正常保压。此时我们可直接判定4缸喷油器损坏,如图7所示。

接着将4缸喷油器从发动机上拆卸下来,发现明显异常。由于其密封垫损坏,喷油器圆柱体外表面被缸内高温高压气体冲刷变形,如图8所示。

与车主沟通后,决定单独先定一个全新的喷油器总成装上试车,由于该喷油器已将大量的柴油泄漏到发动机内导致机油增多,所以还需要更换机油及机油滤清器。

按照维修手册相关要求在喷油器安装上车后,必须将新喷油器的调整数值写入发动机控制单和6230如果更换发动机控制单元时,新的发动机控制单元必须接收喷油器一油量一校准值以及喷油器一电压校准值( ISA)。压电式喷油器-IMA/ISA代码被印在每个喷射单元(喷油器)上。压印的数值可能是字母和/或数字(ASCI代码)。

连接大众奥迪专用诊断仪,打开点火开关,选择01发动机控制系统,进入引导性功能,选择匹配学习,接着画面会提示选择以下部件均需要匹配,选择第5项,N30-N84-喷油器一IMA/ISA,跳转到第二界面选择4一手动输入,将新的喷油器上的7位编号所印的数值,字母和/或数字输入到选项内,按照流程走完即可,如图9~图11所示。

匹配完成后,启动发动机,怠速运行十几分钟后,排气管中的柴油完全燃烧后无白烟冒出,路试一切正常,即无机械噪音也无漏油情况,故障解决。

故障总结:该车辆的喷油器是什么原因导致损坏的呢?通过图12所示就可直观看出问题所在。

喷油器安装在缸盖上,当喷油器上的燃烧室密封垫长期受到高温高压的冲击损坏时,废气混合物将会通过通风通道留到排气歧管上方的孔洞流出到排气歧管上以便维修人员查看到。正是由于长期的未得到维修人员的注意,导致长期的高温高压的气体冲压该缸喷油器铜制密封圈,损坏后高温高压的气体冲击喷油器机体直至损坏。

接着查看的确是只有4缸排气侧有黑色胶状物质已经喷到附近的管路上(如图13所示),但一直也未被我们维修技师所关注。

通过以上的维修资料得知,发动机喷油器在燃油系统中,会在回油管路上预存一个1000kPa(10bar)的压力防止内部机件撞击产生噪音,由于4缸喷油器已经泄漏损坏,回油管路中无法形成该有的压力,导致喷油器中这个燃油压力用作联动活塞和阀活塞之间的压力缓冲垫失效,造成上下活塞互相撞击产生并伴有咔咔机械异响。

在维修柴油发动机燃油系统时我们还应该注意,如果燃油系统中有杂质或金属碎屑,不可单独更换某一部件,因为这些杂质会遍布整个燃油系统,可能会造成暂时性的良好,如果单独更换我们需要提前与车主说明,以免造成不必要的麻烦。在拆卸与安装工作前应注意清洁连接位置及周围,打开的管路和连接位置用保护帽封上,拆下的零件要放置在干净的垫上,只使用干净的零件,只有在安装前才能打开零件的包装,系统在打开后不能使用压缩空气工作。简单来说拆卸安装的卫生很重要。

在此故障排除过程中,我们又学到了新知识,对高压共轨直喷柴油发动机机理有了进一步认知,在日常维修过程中我们无法像传统的汽油发动机可以进行发动机断缸试验,因为柴油车的燃油共轨高压压力太大,最大可达180000kPa(1800bar),所以我们只能通过喷油器上的」回油量来进行检测,喷油器的打开与关闭是与其阀活塞上下运动,开闭回油管路是直接相关的,回油量测试是能检测喷油器好坏的一个基本手段。

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