【維修案例】寶馬儀錶顯示傳動系統故障

車型：F02，配置N63發動機。

行駛里程：86743km。

故障現象：客戶反映此車在行駛過程中有時發動機故障燈點亮且中央儀錶顯示傳動系統故障。

故障診斷：筆者進行廠內試車未見異常，連接ISTA診斷儀讀取故障碼，顯示高壓燃油壓力過低，如圖1所示。

圖1 故障碼

讀取發動機數據流,高壓油軌壓力顯示為5738hPa，奇怪的是發動機這時候還能夠平穩的運轉？故障碼是1列缸燃油壓力過低，為什麼數據流2列缸燃油壓力也過低呢？試車除了儀錶顯示傳動系統故障似乎沒有任何異常。筆者在思考這是為什麼呢？正常情況下怠速工況高壓油軌的壓力應該不低於5000kPa。 刪除故障碼，啟動發動機2列缸的數據流（如圖2所示）正常，能夠達到7000kPa，但1列缸的壓力只能達到500kPa，此時發動機嚴重抖動。過了幾秒鐘發動機停止抖動，數據流又恢復到之前的狀態。 推算出現這種現象的根本原因應該是DME識別到故障以後啟用了應急程序。

圖2 數據流

這裡簡單的介紹一下此款發動機燃油系統，如圖3所示。

1. 燃油低壓感測器 2. 高壓泵 3. 補償腔 4. 油軌壓力感測器 5. 發動機控制 6. 噴射裝置 7.燃油泵 8. 燃油分配器（軌道）9. 單向閥 10. 高壓泵活塞 11. 限壓閥12. 量控閥

圖3 燃油供油系統

N63發動機是帶直接噴射的汽油發動機，除了燃油低壓系統（燃油箱、電動燃油泵），還有一個高油壓系統（高壓泵、量控閥、帶油軌壓力感測器的油軌)。高壓泵提高燃油壓力（範圍從 5000～20000kPa），並將燃油傳送到油軌。高壓泵用螺栓擰緊在真空泵的後端上。高壓泵的驅動軸與真空泵的驅動軸相連。

量控閥控制油軌中的燃油壓力。DME 控制單元通過一個按脈衝寬度調製的信號（PWM 信號）控制量控閥。根據 PWM 信號許可不同大小的橫斷面，並調節相應負荷狀況下發動機所需的燃油輸送量。此外還能夠降低油軌中的壓力。診斷出系統中的故障時，例如油軌壓力感測器失靈，量控閥被斷電。燃油通過所謂的旁通閥到達油軌。量控閥是高壓泵的一個部件，並且可在維修時拆卸。油軌與油軌壓力感測器燃料在油軌中暫存，並被分配給噴油器。

油軌壓力感測器測量油軌中的當前燃油壓力。

燃油壓力通過高壓接頭抵達帶感測器電子裝置的膜片。膜片變形通過感測器電子裝置轉換成電信號。分析電路處理該信號，並向 DME 轉發一個模擬電壓信號。該電壓信號隨燃油壓力的升高而線性提高。油軌壓力感測器的信號是 DME 的一個重要輸入信號，用於控制量控閥（高壓泵的部件）。當油軌壓力感測器失效時，DME在緊急運行狀態下控制量控閥。燃油按需輸送根據電動燃油泵和高壓泵之間存在的系統壓力，燃油低壓感測器向發動機控制模塊（DME控制模塊）發出一個電壓信號。系統壓力（燃油低壓系統）由高壓泵前的燃油低壓感測器確定。在 DME 控制模塊中始終將現有壓力與標準壓力進行比較。標準壓力與現有壓力有偏差時，DME控制模塊會提高或降低電動燃油泵的壓力，並將其作為信息通過 PT-CAN 向 EKP 控制模塊發送EKP 控制模塊把此信息轉換成一個用於電動燃油泵的輸出電壓。因此可以為發動機或高壓泵調節所需的供油壓力。

在信號失效時（燃油低壓感測器），在匯流排端KL.15接通時電動燃油泵預控制運行。當CAN匯流排失效時，通過 EKP 控制模塊用施加的車載網路電壓驅動電動燃油泵。

高壓泵將燃油壓力提高到5000～20000kPa之間。燃油通過高壓管路抵達油軌。燃料在油軌中暫存，並被分配給噴油器。油軌壓力感測器測量油軌中的當前燃油壓力。當高壓泵中的量控閥打開時，過多輸送的燃油重新被供給高壓泵進口。在高壓泵失靈時，能夠在受到限制的模式下運行。

高壓區域的最大壓力限制在24500kPa。如果出現這麼高的壓力，高壓迴路將通過限壓閥向低壓區域卸壓。燃油體積不隨壓力變化而改變。進入低壓區域內時，那裡的低壓緩衝器對相應壓力峰值進行補償。量控閥失靈時，在發動機控制模塊中記錄故障碼以替代值緊急運行。

為什麼缸內直噴的發動機油壓為500kPa還能夠正常運轉呢？

目前汽油發動機的燃燒方式分為；均質燃燒與分層燃燒兩種。

把燃燒室設計成特殊的形狀，使進入燃燒室的燃氣混合氣形成可變渦流，通過缸內空氣的運動使火花塞周圍混合氣濃一些，離火花塞較遠的地方則要稀一些，這樣利於在火花塞周圍混合氣迅速燃燒，並且帶動較遠處較稀混合氣的燃燒。這種燃燒就叫作「分層燃燒」。

分層燃燒只在發動機部分負荷時採用，這時可燃混合物只分佈在火花塞周圍，也就是說，空燃比是14.7∶1的混合氣集中在火花塞周圍，在燃燒室的其他部分則是純凈的空氣。混合氣層的大小範圍精確的反映了瞬時發動機動力的需求。在分層燃燒時，直到壓縮行程才噴射燃油，油霧直接進入燃燒室中的空氣，而噴油就發生在點火前瞬間。另外，在燃燒時空氣層隔絕了熱，減少了熱量向汽缸壁的傳遞，從而減少了熱量損失提升了發動機熱效率。

燃油噴射與進氣同步，燃油得到完全霧化，使混合氣勻地充滿燃燒室，自然會得到充分的燃燒，發動機將達到最大動力，也就是所謂的均質燃燒。在均質燃燒時有著和傳統噴射發動機相同的空氣與燃油混合比，即空燃比是14.7∶1。而燃油的蒸發又使混合氣降溫，去除了爆震的產生。也就是說在均質燃燒情況下，在獲得高動力輸出和扭矩值的同時付出了較低的燃油消耗。此車更換了1列缸高壓油泵問題得以解決。

故障總結：所謂的緊急運行，筆者認為就是進入了均質燃燒的狀態。