应用案例 | 2011款保时捷卡宴3.0T车发动机怠速间歇性抖动

故障现象

一辆2011款保时捷卡宴3.0T车，搭载CJT发动机，累计行驶里程约为21万km。该车因发动机怠速间歇性抖动在其他维修厂维修，维修人员用故障检测仪检测，提示气缸4失火；先后调换点火线圈、火花塞及喷油器后试车，故障依旧，且故障检测仪仍提示气缸4失火；用气缸压力表测量气缸4的压力，与其他气缸的压力基本一致。诊断至此，没有了维修思路，于是将车开至我厂进行检修。

故障检测

接车后试车，起动发动机，发动机怠速间歇性抖动，且组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪检测，发现发动机控制单元（DME）中存储有故障代码“P030400 气缸4-检测到缺火”和故障代码“P130A00 气缸关闭”（图51）；读取气缸失火数据（图52），发现气缸4的失火次数为916次，其他气缸的失火次数均为0次，由此可知气缸4确实存在失火故障。

本着由简入繁的原则，决定先检查点火系统（虽然点火线圈和火花塞故障的可能性已排除，但是点火控制信号故障的可能还没排除）。查看维修资料得知，该车右侧（乘客侧）气缸列由前（靠近车头方向为前）往后分别为气缸1、气缸2和气缸3，左侧（驾驶人侧）气缸列由前往后分别为气缸4、气缸5和气缸6，点火顺序为1-4-3-6-2-5。

用pico示波器和COP探头测量发动机怠速时气缸4的点火波形（图53），与其他气缸对比可知，点火波形正常（怠速时采用多次点火控制模式）。由于故障是间歇性的，需要捕捉到气缸4失火时对应的点火波形才好判断点火控制信号是否正常。增加1个通道用压力传感器 WPS500测量排气脉动（图54，红色为排气脉动波形，蓝色为气缸4的点火波形），当排气脉动异常（气缸4失火引起的）时，放大气缸4的点火波形观察，发现气缸4的点火波形正常，由此确定气缸4的点火控制信号正常。

进行相对压缩测试（图55，用起动机带动发动机运转，不要起动发动机，同时用电流钳测量起动电流），发现其中1个气缸刚开始无法建立气缸压力（无电流波峰），接着气缸压力逐渐又恢复正常，由此推断气缸4间歇性密封不良。同时测量气缸4的气缸压力和起动电流（图56，红色为起动电流波形，绿色为气缸4的气缸压力），发现随着气缸4的气缸压力增大，起动电流也恢复正常，由此确定气缸4间歇性密封不良，可能的故障原因有：进、排气门关闭不严；活塞环、活塞或气缸壁损坏；气缸垫损坏。

如果进、排气门关闭不严，则进、排气脉动在压缩行程和做功行程（正常情况下，进、排气门均处于关闭状态）时受到的影响最大。同时测量起动发动机时（不起动着机）的进气脉动、排气脉动和气缸4的气缸压力波形（图57，黄色为进气脉动波形，蓝色为排气脉动波形，绿色为气缸4的气缸压力波形），发现在气缸4压缩上止点后的进气脉动波谷较高，且排气脉动波动异常。假设此时进气门关闭不严，气缸4的活塞向下运动，抽吸空气，进气脉动波谷应较低，由此排除进气门关闭不严的可能；假设此时排气门关闭不严，气缸4的活塞向下运动，抽吸排气，确实会引起排气脉动异常波动，由此推断气缸4的排气门关闭不严。由于故障是在发动机运转过程中间歇性出现，推断排气门摇臂或排气门弹簧出现故障的可能性较大。

拆下气门室盖，发现气缸4的排气门摇臂轴承异常磨损（图58），且排气凸轮也异常磨损。检查气缸5、气缸6的排气门摇臂和排气凸轮，均有异常磨损，只是磨损程度不像气缸4那么严重。分析认为，异常磨损的气缸4 的排气门摇臂轴承表面凹凸不平，若在凹面对气门间隙进行液压补偿，当摇臂轴承旋转至凸面时，气门间隙就过小，从而导致排气门关闭不严。那么排气门摇臂和排气凸轮异常磨损的原因是什么呢？考虑到该车累计行驶里程较长，机油在输送至气门室后的压力损失较大，以致排气门摇臂和排气凸轮润滑不良，从而出现异常磨损。另外还发现该车排气门摇臂支撑元件头部没有油孔（图59），因此决定为其更换上支撑元件头部带油孔的排气门摇臂，帮助其改善润滑条件，避免再次异常磨损。

故障排除

更换上新排气凸轮轴和带油孔的排气门摇臂后试车，发动机怠速运转平稳，故障排除。