燃油直喷(FSI)系统由低压系统和高压系统两部分构成(图1),低压系统的油压为0.6 MPa,高压系统的油压随发动机负荷和转速的不同,在4~11 MPa之间变化。单活塞高压油泵由凸轮轴驱动(图2),产生高油压。压力限制阀用于保护工作在高压下的零件(图3),它在压力高于12 MPa时打开泄压,使高压部分与低压部分连通,当压力降低后立即关闭,这样高压系统中最高压力总是不会超过12 MPa。燃油压力传感器G247(图4)检测高压系统中的燃油压力,并反馈给ECM形成对油压的闭环控制。燃油压力调节器N290由电磁衔铁控制针阀的开闭(图5),针阀打开时泄压,关闭时升压,出于安全考虑,断电时针阀打开,通电时针阀关闭,发动机控制单元ECM通过控制针阀开闭的时间比率来控制高压系统的油压。下面通过实际故障案例来帮助大家深入了解FSI系统的工作原理及故障排除方法。
故障现象:一辆2007年产奥迪A6L 3.2轿车,行驶里程9万 km。用户反映该车冷车起动后易熄火、怠速不稳;热车起动困难、加速不良。
检查分析:维修人员首先使用VAS5051B检测发动机控制单元,发现一个故障码08852——燃油压力调节器2控制电路,静态。因故障诊断仪目前仍有许多局限性,有的术语翻译得也不够贴切,所以还要做进一步分析,才能确定真正的故障点。故障码未明确该故障为电路断路还是短路,也未排除机械故障的可能。对于此类解释含糊的故障码需先确认机械部分完全正常后,方可进行电路部分的诊断。
起动发动机,用VAS5051B阅读发动机数据块103组和140组的数据,103组1区显示低压部分压力为0.68 MPa,140组3区显示高压部分压力为0.7 MPa,高压明显偏低。由于高压部分的油压无法用燃油压力表直接测量,所以只能通过数据流间接测量,那么首先要确认压力传感器G247的可信度。为此将G247拆下,用已知压力(0.8 MPa)的压缩空气给传感器加压,然后读取140组3区数据,显示为0.8 MPa,说明G247信号可靠,然后将其装回。根据工作原理,对N290短暂供电(避免损坏线圈),同时观察高压部分数据,发现油压能迅速升高,这说明供油系统的机械部分及N290工作正常,因此可以肯定该故障为电路故障。
用VAS5051B自带的示波器功能测量N290的控制信号波形,测量点见图6,并与正常车辆进行对比。
1. 正常车辆N290控制信号波形
(1)电压信号波形(图7)
从接通点火开关到起动发动机着车这一过程中,起始电压为3.8 V(每格2 V),0.6 s(每格0.2 s)后降为0.7 V,持续约0.5 s后升为12.5 V,接着就是振幅为6 V的脉冲信号。它们分别对应着高压系统预加压阶段、起动瞬间建立最高压力阶段和怠速运转调压阶段。