奥迪A6L启动时间长发动机故障灯和EPC灯亮发动机多缸失火抖动故障

车辆信息

车型:奥迪A6L

发动机:CUH 2.0T

里程:5万公里

故障频率:偶发

(汽车维修技术网 原创 https://www.QcwxJs.com/)

 

故障现象

启动时间长,着车后仪表上发动机故障灯和EPC灯点亮,行驶中急加速时,发动机多缸失火,抖动。

 故障分析

1、发动机控制器中存储故障码:

P229400:燃油压力调节器2,电气故障/断路,主动/静态。



故障持续出现时,无法清除故障码。没有故障现象时(偶发故障),可以清除故障码。

 

2、故障码指向高压泵上的燃油计量阀N290,该车燃油供给系统结构如下:

奥迪A6L启动时间长发动机故障灯和EPC灯亮发动机多缸失火抖动故障


J623:发动机控制单元,J538:燃油泵控制器,G6:电动燃油泵总成(带汽油滤清器和低压限压阀),N290:燃油计量阀,N532-N535:1-4缸低压喷油阀,G410:低压燃油压力传感器,D:低压油轨,N30-N33:1-4缸高压喷油阀,G247:高压压力传感器,E:高压油轨

 

高压燃油系统的结构如下:


奥迪A6L启动时间长发动机故障灯和EPC灯亮发动机多缸失火抖动故障


该车装备了两种喷射系统,第一种是缸内直喷系统(FSI),另一种是进气歧管喷射系统(MPI),这样可显著降低碳烟颗粒的排放。

 

MPI系统工作时,由燃油箱中的电动燃油泵G6提供压力,此时高压泵被燃油计量阀N290关闭,燃油流经高压泵内的冲洗接口,以冲洗并冷却高压泵,为了尽量减少高压泵柱塞上下运动引起的燃油压力波动,在冲洗接口中集成了一个节流阀。

 

低压燃油压力传感器G410监控低压压力,电动燃油泵G6由燃油泵控制单元J538经发动机控制单元J623来操纵。

 

高压系统是按需调节的,供油压力取决于发动机的运行工况,该车使用一个由凸轮轴驱动的单柱塞高压泵,上面带有油量调节阀,这是一个受ECU控制的电磁阀,它能改变高压泵的有效泵油行程,从而调节泵油量。

 

高压传感器G247监控高压油轨压力,电控单元对比实时压力和预设压力,据此形成高压系统的闭环控控制。高压系统的压力最高可达200bar,压力提升使燃油液滴变小,雾化速度变快。

 

发动机到底用MPI模式工作还是用FSI模式来工作,是通过特性曲线决定的。


存在以下运行模式:

①、MPI单喷射

②、FSI单喷射

③、FSI双喷射

④、FSI三重喷射

 

①、发动机起动

压缩冲程内通过高压喷射系统进行三次直喷。

 

②、暖机和催化转换器加热

采用双次直喷,分别喷入进气和压缩冲程,点火时刻有一定的延迟,进气歧管翻板关闭。

 

③、发动机在部分负荷范围下运行

如果发动机温度高于45℃,并且发动机处于部分负荷工况,则切换到进气歧管喷射模式,进气歧管翻板在大多数情况下保持关闭。

 

④、发动机在全负荷下运行

基于高性能需求,系统切换到高压模式,当发动机转速较低时,在进气和压缩行程中进行双重喷射,当发动机转速较高时,仅在进气行程进行单次喷射。

 

⑤、紧急运行功能

如果其中一种喷油系统出现故障,发动机使用另一个系统执行应急运行功能,这样能保证车辆仍可继续行驶。

 

3、根据以上原理描述,在起动和大负荷工况时,发动机将采用直喷模式,必将建立燃油高压。


通过分析发动机数据流,发现该车无论处于什么工况,燃油高压和低压压力均保持在7bar左右,说明燃油高压泵没有工作,这也符合故障码,这会导致行驶中急加速时喷油量不足,引起发动机失火,抖动。

 

查询燃油计量阀的电路图如下:


奥迪A6L启动时间长发动机故障灯和EPC灯亮发动机多缸失火抖动故障

J623:发动机控制单元,N290:燃油计量阀

我们都很了解仅装配直喷系统的燃油计量阀的结构,它的一根线经发动机主继电器供电,另一根线受控于发动机控制单元,而双喷射系统燃油计量阀的控制方式发生了变化,两根线都连接至发动机控制单元。

在着车状态下,不拔N290插头,测量两根针脚的电压均为2.5V,熄火后断开N290插头,测量电磁阀内部电阻约为2Ω。

拆下发动机控制单元J623,分别测量J623至N290两根线均没有断路/短路现象。尝试更换高压泵总成,未能排除故障。

4、采用普通的手段检测后,怀疑发动机电脑J623内部损坏,但没有直接的证据支撑这个观点,笔者决定使用示波器重新分析故障。

笔者首先捕捉正常状态的波形如下(偶发故障):


蓝色:N290控制线1的电压;

红色:N290控制线2的电压;

绿色:N290的电流

ECU尚未控制电磁阀N290之前,两根线的电压均为2.5V,ECU触发N290以后,控制线1的电压在蓄电池电压和接地之间高速振荡,以此维持电磁阀约7A的驱动电流,关闭电磁阀时,控制线2提供一个30V的反压。

为了看的更清楚,用控制线1的电压减去控制线2的电压,得到一个新的波形。

紫线:控制线1减去控制线2的电压;

绿线:电磁阀N290的电流

①、A段之前电磁阀未接收到ECU的触发信号,此时电压和电流均为开路状态。

②、A段为开启段,使用蓄电池电压驱动电磁阀。A段的驱动电流最高为9.6A,由于线圈存在感抗,电流只能斜着爬升。

③、B段为保持段,这是燃油定量阀N290工作的主要阶段,此时电压在蓄电池电压和接地之间高速开关,利用线圈的感抗将电流保持在约7A,这是占空比控制方式,占空比越大保持电流越大,占空比越小保持电流越小。

④、C和D段为结束段,此时电磁阀驱动信号结束,ECU用一个反向电压让电磁阀迅速落座,电压的幅值约为30V,请注意这不是线圈断电瞬间的感应电压。

由于电磁铁通电后被磁化,断电瞬间由于感抗作用,磁性不会立刻消失,造成电磁阀断电不利索,为了消除这个影响,驱动电路在设计时特意加了反向电压,让阀针快速落座。

 

笔者连接好设备后上路行驶,捕捉到故障发生瞬间的波形如下:

从①到③展示了N290从正常到故障状态的变化过程,由于驱动电压不正常,导致N290没有驱动电流,因此高压泵不工作。

可以看到黑色箭头处的电压波形上有毛刺,笔者认为这是ECU想驱动电磁阀N290,但由于某种原因没能驱动起来,可能是ECU内部损坏,也可能是线路的问题。

为进一步确定故障,笔者拔掉N290插头,在插头背面针脚处再次测量电压波形。

蓝线:N290控制线1的电压;红线:N290控制线2的电压

控制线1 的电压在0.5V和蓄电池电压之间变化,控制线2的电压在4.5V和接地之间变化,由此说明两条控制线是好的,不存在断路/短路请况,否则不会有电压变化,由此确定故障原因是控制单元内部损坏,无法建立驱动电压。

故障排除

更换发动机控制单元J623,执行匹配,编程工作后,进行长距离试车,发动机运转一切正常,至此确认故障修复。


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