第二章 怎样诊断和维修发动机

第一节 发动机进气和排气系统诊断和维修

一、发动机进气系统诊断和维修

16. 进气压力传感器作用机理是什么?

进气压力传感器测量进气系统内的真空度。对于带电子气门控制系统的发动机，例如在怠速下设定一个约 50mbar（1mbar=100Pa）的真空度。进气管真空度用作负荷信号的备用参数。

通过探测进气管压力可计算出各气缸空气量的准确数值。根据该数值对进气门的开启时间和喷射量进行相应调节。

进气压力传感器应用压电原理，根据进气管压力的大小变化，电压值也会随之变化。

进气压力传感器有 3 个 PIN 脚：PIN1 为信号线，PIN2 为接地线，PIN3 为参考电源线。

当 VVT 出现故障进入紧急模式后，进气歧管内的真空度和没有电子气门的发动机相同，进气压力传感器测的是进气歧管的实际真空度。

17. 双气流式进气管作用机理是什么?

与发动机固定在一起的进气消声器构成双气流式进气导管。该布置的特点是可以将吸气和压力侧的压力损失降至最低。空气从 BMW 肾形格栅后方两侧吸入。通过每侧一个未过滤空气消声器对系统噪声进行优化。

仅在美规和韩规的车型中使用热模式空气质量流量计。这里使用了数字式 HFM 7。它安装在进气消声器的出口处。将节气门直接安装在增压空气冷却器的前部（图 2-1）。

图 2-1 宝马 N73 发动机进、排气系统

1—未过滤空气进气；2—未过滤空气管；3—未过滤空气消声器；4—接口，曲轴箱通风，增压运行模式；5—进气消声器；6—进气装置；7—增压空气冷却器；8—增压压力传感器；9—节气门；10—增压空气管；11—热模式空气质量流量计（仅限美规和韩规）；12—废气涡轮增压器；13—增压空气温度传感器；14—洁净空气管

18. 循环空气减压控制作用机理是什么?

循环空气减压阀集成在废气涡轮增压器中。循环空气减压阀用于降低节气门快速关闭时不希望出现的增压压力峰值，因此该阀对降低发动机噪声起到了重要作用，并且有助于保护废气涡轮增压器部件。

节气门关闭时，系统将增压压力（节气门前）及其提高值与存储的规定值进行比较。如果实际值超出规定值达到一定程度，循环空气减压阀就会打开，从而使增压压力转至压缩机的进气侧，这样可防止出现造成部件损坏的干扰性泵动作用。

19. 二次空气系统作用是什么?

例如，宝马 N73 发动机二次空气系统。暖机阶段将附加空气（二次空气）吹入气缸盖内的排气通道中，实现高温废气再燃烧，这样即可减少废气中未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳。此时产生的能量可以更快地加热处于暖机阶段的催化转换器并提高其转换率。催化转换器的启动温度（开始工作稳定）约为 300℃，发动机启动后几秒内即可达到。新特点是在每个二次空气阀前都安装了一个压力传感器。可以通过记录压力比例对二次空气系统的功能进行监控。

20. 二次空气泵作用机理是什么?

例如，宝马 N73 发动机二次空气系统。电动二次空气泵安装在气缸列 1 的气缸盖上。该泵在暖机阶段从发动机室内吸入新鲜空气。空气通过集成在该泵内的过滤器进行清洁，并通过压力管路输送至两个二次空气阀。

发动机启动后，二次空气泵由 DME 通过二次空气泵继电器供电（车载电压）。接通时间最多 20s，主要取决于发动机启动时的冷却液温度。冷却液温度在 +5℃ 至 +50℃ 之间时才会启用。

21. 二次空气阀是怎样工作的?

例如，宝马 N73 发动机二次空气系统。每个气缸列都有一个用螺栓固定安装在气缸盖后端的二次空气阀。二次空气泵产生的系统压力大于阀门的开启压力时，二次空气阀打开。通过有利于空气流动的二次空气管路将空气送至气缸盖的纵向孔内。在纵向孔至 12 个排气通道的 24 个针孔内进行高温废气再燃烧。只要二次空气泵关闭，二次空气阀就会关闭，以避免废气回流至二次空气泵。

22. 进气正时电子控制系统异响是什么原因?

有些车辆采用了进气正时电子控制系统，如丰田、大众等车型。该系统在使用一段时间后极易产生异响，特别是低速时更易出现。检查时，一般采用的方法是在发动机怠速时，将控制电磁阀插头拔下，接入 12V 电压，令电磁阀工作。若响声消失，则可判定电磁阀本身正常，是调节机构的问题。当然也应检查机油压力，以排除机油压力过低的原因。

23. 为什么通风管路堵塞会导致发动机异响?

发动机运转时能听到 “哧哧”的非正常吸气声。认真检查，这种声音一般出自发动机机油加注口和油尺口处，这时，断开进气歧管上的通风管，断开曲轴箱上的主通风管，就会发现“哧哧”声没有了。这说明曲轴箱通风装置上的真空系统有问题，拆下主通风管发现加热电阻处堵塞。主通风管堵塞造成曲轴箱内形成负压，这样就会使机油加注口和油尺口吸入空气。

24. 进气管真空度失常对发动机性能有哪些影响?

（1）进气管真空度失常会导致发动机运转无力

如果怠速时进气管的真空度很低，则说明有空气从旁路进入了进气管，由于这部分空气没有经过空气流量计的计量或未经节气门控制，空气流量计的测量值必然低于实际进气量，而电控单元（ECU）是根据空气流量计等信号决定基本喷油量的，这样就导致喷油量偏少，混合气过稀，因此发动机运转无力。

（2）进气管真空度失常会造成发动机启动困难

例如，某车型进气歧管上部稳压箱末端的一个圆形闷盖脱落，由于空气量过多，造成混合气太稀，造成发动机启动困难。

（3）进气管真空度失常会导致怠速不稳

如果进气管漏气，空气流量计无法测出真实的进气量，造成 ECU 对进气量的控制不准确，导致发动机怠速不稳定。

（4）进气管真空度失常会影响排放

进气管真空度降低，发动机的负荷和燃烧室温度增加，从而提高每循环废气的最高温度，导致尾气中的 NOx 含量增加。

25. 进气系统问题会导致哪些故障?

当发动机出现动力不足、加速不良等故障时，都有可能是进气系统的某个部件损坏所导致。例如，节气门故障、进气道积炭、真空管路破裂、空气流量计故障。

这些情况需要及时维修或者更换相关部件，需要遵照规范的程序执行拆解，进行各种参数的检查和测量，对不能维修的，只能更换。

26. 全变量进气系统作用机理是什么?

宝马 N46B20 发动机有一个双级可变进气系统（DISA）（图 2-2）。DISA 伺服电机驱动每个气缸的一个滑动套筒。这些滑动套筒可延长或缩短进气管道。这样在低发动机转速下能达到丰富的转矩变化，同时在高转速时不会丢失发动机功率。

图 2-2 双级可变进气系统（DISA）

1—滑套；2—电机；3—节气门接口；4—进气装置

通过活塞的进气行程，在进气管中生成周期性的压力波。这些压力波通过进气管扩散。压力波在关闭的进气门处反射。一个根据气门的配气相位精确调整的进气管长度的作用是，在进气门就要关闭前反射空气波的一个压力峰值到达进气门。因此实现一次后续扫气。这个后续扫气将较大成分的新鲜空气输入到气缸中。

通过双级可变进气系统可以同时利用长进气管和短进气管的优点。短进气管或具有大直径的进气管在高的转速范围内产生的功率高（同时在中等转速范围内转矩低）。长进气管或具有小直径的进气管在中等转速范围内能够获得高的转矩。

DME 控制单元通过 DISA 伺服电机（12V）与集成的传动机构调整滑动套筒。DME 控制单元存储是否已换高挡或已换低挡。在发动机转速低于 4400 r/min 时，DME 控制单元借助 DISA 伺服电机关闭滑动套筒。在发动机转速高于 4500 r/min 时滑动套筒重新打开。这些切换转速已相互推迟（滞后），以防频繁地打开和关闭。

发生系统故障时滑动套筒保持在当时的位置上。驾驶员可通过功率损耗和最终速度减小识别系统故障。发动机关闭后，滑动套筒一次移动到极限位置，借此防止较长时间低转速行车时积炭和滑动套筒卡住。

二、废气涡轮增压系统诊断和维修

27. 涡轮增压器作用机理是什么?

废气涡轮增压系统利用发动机排出的废气达到增压目的。增压器与发动机无任何机械联系，由发动机排出的废气驱动的涡轮来带动（图 2-3）。它的优点是增压效率高于机械增压系统，但与机械增压系统相比，增压效果有滞后于节气门开启的表现。

图 2-3 涡轮增压器

这种发动机是利用发动机排出的废气的能量，冲击装在排气系统中的涡轮，使之高速旋转，同时带动压气机一同旋转，压气机压缩进气，强制地将进气增压后压送到气缸中。由于发动机功率与进气量成正比，因此可提高发动机功率。现代的增压发动机一般是指涡轮增压发动机。

当涡轮工作时，内部会产生极高的压力，涡轮本体虽然有释放高压气体的孔，但是面对连续增压状态，仍显得有些不足，通过减压阀可使高压气体得以迅速释放，以便下一次的增压动作。这样不仅可保护涡轮，也可消除部分的涡轮迟滞现象。

28. 机械增压器作用机理是什么?

机械增压并不是依靠排出的废气能量来压缩空气的，而是通过一个机械式的空气压缩机与曲轴相连，通过发动机曲轴的动力带动空气压缩机旋转来压缩空气。压缩机是通过两个转子的相对旋转来压缩空气的（图 2-4）。正因为需要通过曲轴转动的能量来压缩空气，所以机械增压会使发动机输出的动力有一定程度的损耗。

图 2-4 机械增压器

机械增压器的特性刚好与涡轮增压器相反，由于机械增压器始终在“增压”，因此在发动机低转速时其转矩输出也十分出色。另外，由于空气压缩量完全是按照发动机转速线性上升的，整个发动机运转过程与自然吸气发动机极为相似，加速十分线性，没有涡轮增压发动机在涡轮介入那一刻的突然性，也没有涡轮增压发动机的低速迟滞。但由于高转速时机械增压器对发动机动力的损耗巨大，因此在高转速时其作用就不太明显。

29. 双增压发动机作用机理是什么?

涡轮增压与机械增压一直是汽车厂家所能接纳的主要增压方案，两者的优劣无法简单判断，前者的作用在中高速时明显，而后者在中低速时作用更大。大众 1.4L TSI 发动机早在 2005 年就开始应用双增压发动机，在进气系统上安装一个机械增压器，而在排气系统上安装一个涡轮增压器，从而保证在低速、中速和高速时都能有较佳的增压效果。

机械增压器就像发动机的附件转向助力泵一样安装在发动机上，并由发动机皮带驱动，将压缩空气输送到进气歧管。机械增压器结构简单，工作温度介于 70～100℃，不需特殊冷却系统，机件维护简单。不过增压值会随发动机转速的提高而降低，当达到某一界限时，由于本身的阻力增压器反而会成为发动机的负担，严重影响发动机转速的提升。

涡轮增压是利用发动机排出的废气驱动增压器，由于废气有上千摄氏度，需要增设空气中间冷却器来对高温压缩空气进行冷却。其优点是增压效率高于机械增压，缺点是受发动机转速影响，低转速时效果不明显，待发动机提升到一定转速时才会有出色表现。涡轮迟滞也是涡轮增压发动机的最大难题。

机械增压有助于低转速时的转矩输出，但是高转速时功率输出有限；涡轮增压在高转速时拥有强大的功率输出，但低转速时则力不从心。把机械增压和涡轮增压结合在一起，来解决两种技术各自的不足，同时解决低速转矩输出和高速功率输出的问题（图 2-5）。

图 2-5 双增压系统

30. 增压压力调节装置作用机理是什么?

涡轮增压器的增压压力与到达涡轮增压器涡轮处的废气气流以及因此而产生的废气涡轮增压器转速有直接关系。无论是废气气流的速度还是质量都直接取决于发动机转速和发动机负荷。

持续运行的发动机真空泵产生真空并将其存储在两个真空蓄能器内，这样可以确保这些真空控制部件不会对制动助力功能产生不利影响。

通过废气旁通阀可影响输送至涡轮的废气流量。达到所需增压压力时，废气旁通阀就会打开并使部分废气通过涡轮。这样可防止通过增大废气流量继续提高压缩机转速（图 2-6）。在满负荷运行模式下，N74 发动机进气管内的最高压力为 0.7 bar （1bar=0.1MPa）。

图 2-6 宝马 N74 发动机涡轮增压器

1—排气歧管接口（废气气流流入）；2—冷却液管路接口；3—催化转换器接口（废气气流流出）；4—废气旁通阀；5—废气旁通通道；6—涡轮；7—排油管路接口；8—循环空气减压阀；9—压缩空气冷却器接口（压缩气体排出）；10—进气消声器接口（压缩气体进入）；11—压缩机叶轮；12—用于控制废气旁通的真空罐

发动机管理系统通过废气旁通阀调节增压压力。通过真空罐操纵废气旁通阀，由发动机管理系统通过电子气动压力转换器（EPDW）来控制。

31. 增压空气冷却系统作用机理是什么?

例如宝马 N63 发动机的间接增压空气冷却系统。增压空气的热量不是直接通过空气热交换器释放到环境中，而是释放到冷却液里。由一个独立的冷却液散热器将冷却液中的热能释放到环境空气中。通过该系统可以尽量缩短增压空气导管的长度，以达到降低压力损失的目的。使用螺栓将气缸盖罩上的增压空气冷却器固定在发动机上，并直接与进气装置相连接。

32. 怎样诊断涡轮增压器漏气导致提速慢故障?

某宝来轿车，汽车加速时车速提升慢，有发动机动力不足的感觉。

排除电控系统其他导致该故障的元件问题，也检查了燃油系统压力符合标准。3 挡以发动机转速 2000r/min 全负荷加速，进入 01-08-115 读取 4 区数据在 960～990mbar（1mbar=100Pa）之间，压力不在参数范围内。检查涡轮增压器，在热车时发现压气端有裂缝，为涡轮增压器漏气故障。更换涡轮增压器，故障排除。

影响急加速车速提升的部件有：进气系统中的涡轮增压器、可变进气相位装置等；排气系统中的三元催化转化器；燃油系统中的燃油泵、燃油压力调节器；电控系统中的空气流量计、节气门电位计、氧传感器等。

33. 怎样诊断 EGR阀问题导致发动机加速慢故障?

某宝来 1.8T 轿车，汽车行驶过程中踩下加速踏板加速缓慢，且发动机无力。

执行故障诊断仪检测，发动机控制单元存储 1 个故障码“17608，涡轮增压器空气再循环阀 N249 机械故障”，清除故障码后试车，当发动机转速为 3000r/min 时，故障码 17608 重现，测量空气再循环阀 N249 电阻值符合规定，再测量再循环阀的线路也正常。

发动机控制单元存储该故障码，应与检测到涡轮增压系统的增压压力不正常有关。检查与 N249 的真空管相连接的再循环机械阀，发现汽车急加速超过 3000r/min 时该机械阀有明显的“嘶嘶”漏气声。拆下再循环机械阀，对准阀的进气口吹气，比较明显感觉漏气。更换再循环机械阀，路试，提速正常，再次检测发动机故障码消除，数据流正常。

废气再循环机械阀为真空膜片式 EGR 阀，由进气歧管真空度控制。真空膜片式 EGR 阀由膜片、弹簧、推杆、锥形阀等组成，膜片上方是密闭的膜片室，进气歧管与膜片室的真空入口相连，推杆下部安装有锥形阀，没有真空作用到膜片室时，膜片上方的弹簧向下压迫膜片，这时锥形阀位于阀座上，EGR 阀关闭。当发动机启动后，进气歧管的真空作用到 EGR 阀上方的密闭膜片室，推杆将克服弹簧的压力向上运动，带动锥形阀向上提起，EGR 阀打开，这时废气就可以从排气管进入进气歧管。

34. 增压空气冷却系统作用机理是什么?

宝马 N63 发动机第一次使用了间接增压空气冷却系统（图 2-7）。增压空气不直接进入气对气热交换器。增压空气通过一个空气/冷却液热交换器来冷却。为此 N63 发动机配备了一个独立的封闭式低温冷却循环回路。

图 2-7 N63 发动机的增压空气冷却器

1—增压空气冷却器；2—增压空气温度和压力传感器；A—热增压空气；B—冷却后的增压空气；C—冷却的冷却液；D—加热的冷却液

增压空气冷却系统用于提高功率和降低耗油量。废气涡轮增压器内因其部件温度和压缩作用而受热的增压空气，在增压空气冷却器内可降至 80℃，这样可提高增压空气的密度，从而达到更好的燃烧室充气效率，由此可降低所需增压压力，此外还能降低爆燃危险性并提高发动机效率。

间接增压空气冷却系统的优点是可以减小安装空间，因为它可以直接安装在发动机上。此外由于安装位置靠近发动机，还有助于明显减少增压空气导管的长度，这样可以明显降低压力损失，从而改善输出功率和发动机响应速度。

三、燃油蒸气排放控制系统诊断和维修

35. 油箱通风阀作用机理是什么?

油箱通风阀借助吹洗空气使活性炭过滤器再生。根据活性炭的负载情况将通过活性炭过滤器吸入的吹洗空气与碳氢化合物（HC）一起加浓，然后将吹洗空气供给发动机进行燃烧。油箱通风阀在断电状态下关闭，因此在发动机静止状态时燃油蒸气不会从活性炭过滤器到达进气管。

36. 怎样诊断炭罐电磁阀损坏导致的故障?

2005 款 1.8T 帕萨特 B5 轿车，发动机在怠速状态有时抖动。

执行故障诊断仪检测，发动机有故障码“16524，即氧传感器电路，气缸列 1 传感器 2 未检测到任何活动（间歇式）”。该故障码不会影响到发动机怠速抖动，造成发动机抖动的原因可能有其他故障。

清除故障码再查看发动机的数据是否正常，发现发动机在转速 710～750r/min 之间抖动，喷油脉宽在 2.5～4.0ms 之间变化，空气流量在 2.6～4.9g/s 之间变化，节气门开度也变化频繁。

关闭点火开关 10min 后，重新启动发动机，发现怠速转速偏高，再次查看发动机的数据，发现短期燃油修正为 25.5%，空气流量为 2.2g/s，节气门开度为 0.0%。这样的数据流表明在节气门之后的进气歧管存在轻微漏气现象，有少量的空气泄漏到进气歧管内使混合气过稀，而氧传感器检测到废气中的含氧量过多。将混合气过稀的信号反映给发动机控制单元，发动机控制单元会采取短期燃油修正来增加喷油脉宽，使混合气达到理论空燃比。泄漏的空气量加上短期燃油修正增加的喷油量，就造成了发动机转速超过怠速时的规定转速，控制单元检测到转速超过怠速时的转速时，就采取关闭节气门的方法来减少进气量，尽量使发动机转速达到怠速时的转速，当节气门开度被关到最小时，发动机转速才能达到怠速时的转速。

经检查连接进气歧管的管路及单向阀都没有漏气现象。再次查看发动机的数据，发现节气门开度由之前的 0.0% 增加到 0.8%，短期燃油修正也有所下降，这个数据客观讲比较正常。

活性炭罐电磁阀是间歇性工作，拔下活性炭罐电磁阀连接炭罐的软管，等待电磁阀工作时，用手堵住电磁阀的一部分，能感觉到电磁阀一直吸气，正常应该间隙吸气，这说明电磁阀损坏。

37. 怎样诊断废气管漏气导致的故障?

宝马 760Li，底盘型号为 E65，搭载 N73 发动机。怠速抖动，加速无力。

执行故障诊断仪检测，故障信息显示 2 缸工作不良。清除故障码，重新启动车辆，该故障码再次出现。

继续查询 DME2 控制模块的故障信息，内容为 8 缸工作不良，也存在缺火故障。

导致气缸工作不良的原因涉及多个系统，燃油压力正常，点火线圈和火花塞也正常。

该发动机的结构非常复杂，必须拆卸进气歧管，才能测量气缸压力。在检查过程中，发现有曲轴箱废气管没有插牢，有可能导致发动机怠速不稳。将其重新插牢，测量各缸压力，均正常。故障彻底排除。

带有电子气门装置的发动机对漏气是非常敏感的，这是因为进气量通过进气门直接控制，进气歧管内部接近于真空，一旦漏气便会对混合气造成影响，影响气缸内部燃烧，导致发动机工作不良。

38. 发动机启动困难有哪些重要原因?

发动机启动困难一般表现在冷车启动困难和热车启动困难，原因有以下几种。

① 混合气浓度：有混合气过稀和混合气过浓两种情况。

② 供油系统：供油的故障可能出现在燃油质量、燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器和冷却液温度传感器上。

③ 进气系统：进气滤清器堵塞、进气系统漏气和怠速控制故障。

④ 机械系统。发动机正时。

⑤ 启动和点火系统。

四、废气再循环系统诊断和维修

39. 怎样诊断冷车启动后发动机严重抖动故障?

某宝来车，配置 BAF 型 1.8L 发动机和自动变速器，行驶里程约为 115000km，冷车启动后发动机抖动严重，热车仍有些抖动现象，但症状有所减轻。

使用诊断仪对发动机系统进行自诊断，故障码为“16787，废气再循环阀（N18）故障”。拆下废气再循环阀总成，检查发现其锥形阀上有较厚的积炭，这会导致阀门关闭不严、漏气，造成发动机怠速运转时抖动。

清洗废气再循环阀，重新安装好，然后执行故障诊断仪 01-04-077 废气再循环阀的基本设定，从而使发动机控制模块记忆废气再循环阀的最大和最小开度位置。路试，故障消失，车辆工作正常。

诊断提示

废气再循环系统是一种发动机净化系统，主要目的是降低氮氧化合物的排放。对于汽油机，废气再循环系统只在中小负荷下将一定量的废气引入燃烧室参与燃烧，怠速、全负荷时废气再循环系统不起作用。

BAF 型发动机的废气再循环系统将废气再循环电磁阀（N18）与机械阀合二为一，直接由发动机控制模块控制，并且在同一个阀体内还有一个废气再循环电位器（G212）。该电位器用于检测废气再循环阀的开度，如果阀门卡住，则阀门的不正常开度信号就会被废气再循环电位器传到发动机控制模块，发动机控制模块就会设定相应的故障码。

40. 怎样诊断行车时发动机加速无力故障?

某宝来柴油车（TDI 车型），行驶里程约 82000km，车辆行驶期间，发动机加速无力。

使用故障诊断仪对发动机进行自诊断，无故障码。测量气缸压力，正常。检查柴油油质，有不良现象。更换柴油，试车，故障依旧。

检查进气阀体，能够保持在最大开度位置，熄火后能自动关闭且再打开。检查废气再循环控制的真空管，发现怠速时一直有真空，说明发动机一直处于过多废气再燃烧状态。拔下废气再循环控制电磁阀，仍有真空存在。更换真空阀，故障彻底排除。

诊断提示

断开废气再循环控制电磁阀后，如果真空管内有真空，则说明真空阀内部的阀门损坏。

41. 怎样诊断发动机怠速运转不稳故障?

某宝来车，配置 1.8L 发动机，行驶里程约为 73000km，车辆启动后，发动机怠速运转不稳，且波动幅度较大。

使用故障诊断仪对发动机进行诊断检测，故障信息为“废气再循环控制信号偏差”。对废气再循环阀的控制线路进行检查，显示正常。拆下废气再循环阀，发现阀门部位有脏物堆积，导致卡滞。

对废气再循环阀进行清洁，清洗后按规程安装好，进行路试，正常，故障彻底排除。

42. 怎样诊断加速有漏气故障?

途观 2012 款车型，配置 CEA 型 1.8T 发动机，行驶里程约 9000km，客户反应加速时感觉有漏气声。根据客户描述进行路试，故障现象很难试出，加速时类似漏气的声响短暂且不明显，难以找到故障点。

再次进行路试，当发动机加速至 2000r/min 左右时，感觉有微弱的漏气声传出，该声音很像涡轮增压器在急加速后突松油门所发出的声音，但还不能立即确定就是增压器有问题，此时还有发动机动力下降感。

使用诊断仪对发动机进行自诊断，故障码为“00564，增压压力控制超出控制极限，静态”。清除故障码，再进行试车，同时读取增压数据流，115 组的 3 区数据为增压实际值，4 区数据为增压理论值。当加大油门或保持油门状态不变时，实际值和理论值应该非常接近，否则增压系统就存在故障。实际查看结果，怠速状态或松开油门时，实际值和理论值之间存在较大的偏差，增压系统不正常。

再次试车，读取故障信息，故障码 00564 重现，增压压力实际值偏高，直接原因是组合阀不能及时打开进行排气。对涡轮增压器系统进行检查，使用故障诊断仪对排气控制阀（N75）进行测试，排气控制阀有振动感，说明线路完好。检查排气控制阀的管道，用压缩空气吹动组合阀，发现组合阀泄漏，不能使推杆移动，导致旁通阀不能及时打开排气。路试所听到的异响，也就是该处漏气时产生的，更换损坏的部件，故障彻底排除。

诊断提示

通过数据流对比，相对比较容易判定涡轮增压器系统故障。

当增压压力传感器感知到增压压力过高时，发动机控制模块将控制排气控制阀，使组合阀打开，使驱动废气涡轮的气流减小，增压压力降下来。

五、发动机排气系统诊断和维修

43. 氧传感器作用机理是什么?

宝马公司在 N46TU2 发动机中使用调控用传感器 LSU4.9（N46：LSU4.2），每两个气缸有一个废气催化转换器前的氧传感器和一个废气催化转换器后的氧传感器（气缸 1 和 4，气缸 2 和 3）。N46 发动机只有两个氧传感器。

氧传感器（图 2-8）测量废气中的含氧量。该信号可使发动机管理系统准确控制喷射量，从而实现 λ=1。

图 2-8 氧传感器

由于该传感器仅在 250～300℃ 时才进行工作，因此对其进行电动加热。在此使用两个氧传感器。第一个氧传感器安装在催化转换器前，称为控制传感器，负责进行过量空气系数调节，可以准确探测废气中的氧气浓度，从而计算出燃烧室内的燃油空气混合比。第二个氧传感器安装在催化转换器后，称为监控传感器，用于监控催化转换器的功能，并不提供废气中含氧量的准确数值，而是识别与 λ=1 的偏差情况。

诊断提示

当发动机处于闭环控制状态时，短期燃油修正程序对空燃比进行小的、临时的修正。短期燃油修正程序持续监测氧传感器的电压，并以 0.45V 为参考点判断混合气偏浓或偏稀。发动机控制模块根据氧传感器信号电压的变化情况来调整喷油量，从而使空燃比尽量接近 14.7。

短期燃油修正数据用 –100%～100%之间的百分数来表示，中间点为 0%。如果短期燃油修正数据为 0%，那么表示空燃比为理想值 14.7。如果短期燃油修正数据显示为正值，那么表示混合气较稀，发动机控制模块正在进行增加喷油量的调整。如果短期燃油修正数据显示为负值，那么表示混合气较浓，发动机控制模块正在进行减少喷油量的调整。如果混合气过稀或过浓的程度超出了短期燃油修正的范围，这时将进行长期燃油修正程序，从而将混合气浓度控制在短期燃油修正程序的控制范围内。

44. 宽带氧传感器作用机理是什么?

（1）特性和结构

用宽带氧传感器可以在 0.8～2.5 之间无级地测量燃油空气比（连续的特性线）。宽带氧传感器以比常规氧传感器更低的加热功率工作。此外，宽带氧传感器可更快达到准备就绪状态。

宽带氧传感器由二氧化锆陶瓷层（层压板）组成。嵌入层压板中的加热元件负责将工作温度快速提高到至少 750℃。宽带氧传感器有两个，一个测量元件和一个参考元件，两个元件都有铂电极（图 2-9）。

图 2-9 宽带氧传感器结构

1—废气；2—泵室（测量室）；3，10—参考室铂电极；4—加热电极；5—加热元件；6—参考空气间隙；7—锆陶瓷层；8—测量间隙；9—参考室；11，12—泵室（测量室）铂电极

（2）工作机理

电流施加在测量元件上，许多氧离子被抽入参考元件中，直到在参考元件的电极之间形成一个 450mV 的电压为止。测量元件上施加的电流是燃油空气比的测量参数。这样空燃比控制可在燃烧室内建立所需的燃油空气比。

宽带氧传感器有 6 个 PIN 脚：PIN1 为氧传感器产生的电压信号；PIN2 为氧传感器反馈给 DME 的正向或反向电流信号；PIN3 为氧传感器的加热电源线；PIN4 为氧传感器的加热接地信号；PIN5 为氧传感器的接地信号；PIN6 为氧传感器的反馈信号。

在正常怠速情况下，从诊断仪上测量得到氧传感器的电压为 2V，当大于 2V 说明混合气稀，小于 2V 说明混合气浓。

45. 后氧传感器作用机理是什么?

（1）作用

后氧传感器（监控用传感器）用于监控控制传感器，此外还用于监控废气催化转换器。

后氧传感器是普通的氧传感器，有 4 个 PIN 脚：PIN1 为加热电源线；PIN2 为加热地线；PIN3 为传感器接地线；PIN4 为传感器信号线。

后氧传感器的工作原理是通过比较废气和大气中的氧的浓度差，当废气中氧的含量高，浓度差小，电压值就小，接近零；当废气中氧的含量低，浓度差大，电压值就高，接近 1V；当浓度差变化了，电压值会在 0～1V 之间随之变化。

为使废气催化转换器后的氧传感器达到运行准备状态，需要约 350℃的温度。出于这个原因，对所有氧传感器进行加热。

（2）调校

氧传感器调校（混合气调校）用于补偿混合气引起的部件公差和老化影响。过剩空气和燃油压力同样影响氧传感器调校（部分补偿）。由于这些原因，无法给出一个故障的准确调节极限。

氧传感器调校可按如下方式区分：混合气加法调校；混合气乘积式调校。

混合气加法调校在怠速下或者在接近怠速的范围内起作用。随着发动机转速的增大，影响越来越小，重要的因素如过剩空气。混合气乘积式调校在整个特性曲线上起作用，重要的因素如燃油压力。

46. 废气催化转换器作用机理是什么?

废气催化转换器（三元催化器）诊断通过废气催化转换器前的连续式氧传感器和废气催化转换器后的切换式氧传感器工作。此诊断检查废气催化转换器的氧气储存容量。氧气储存容量是废气催化转换器转换能力的一个尺度。为此在废气催化转换器诊断的第一阶段（约 3s）规定浓混合气，直至氧传感器电压达到某个规定值为止。因为浓废气含氧量低，所以废气催化转换器中存储的氧气减少。在第二阶段中设定废气含氧量丰富的稀混合气。达到最大氧气储存容量之前的持续时间越长，废气催化转换器的转换能力就越高。

当前氧传感器出现故障，发动机会在开环下工作，发动机的动力性、经济性及运转平稳性都会受到影响。

当后氧传感器出现故障，车辆将无法监控废气催化转换器的工作是否正常，发动机的故障灯会点亮，排放会超标。

47. 怎样诊断宝马汽车氧传感器导致的故障?

宝马 523Li（E60 底盘），搭载 N52 发动机，怠速不稳且抖动明显。

执行故障诊断仪检测，没有故障码。从空燃比监控数据流可以看出，气缸列 1 前氧传感器前信号明显低于 2V （正常时应约为 2V），后氧传感器信号为 0.12V（正常时应约为 0.7V），可判定气缸列 1 的混合气偏稀，导致故障的原因是气缸列 1 废气催化转换器前氧传感器性能不良。

由于气缸列 1 废气催化转换器前氧传感器性能不良，导致信号过低，发动机控制模块认为混合气过稀，于是通过增加喷油量与进气量和提前点火时间等方式来调节混合气浓度，反复调节便出现怠速转速忽高忽低的现象，通常称为游车现象。

更换前氧传感器，删除调校值，故障排除。

48. 怎样进行氧传感器反馈电压测试?

（1）万用表检测

氧传感器达到工作温度 350℃ 或启动后以 2500r/min 的转速运转 3min，对氧传感器的输出电压进行测试，也就是发动机热车至正常工作温度且稳定运转时，接线正常情况下用万用表检测氧传感器信号线（灰色和黑色）间电压应在 0.1～0.9V 跳变周期快速波动。

（2）用故障诊断仪检测

将发动机热车至正常工作温度，观察“氧传感器电压”项显示数值应在 0.1～0.9V 跳变周期快速波动。

49. 怎样利用电压诊断氧传感器故障?

① 使用氧化锆加热型氧传感器，混合气在接近理论空燃比时，输出 0.45V 电压。

② 尾气稍微偏浓时，输出电压就突变为 0.6～0.9V。

③ 尾气变稀后，输出电压突变为 0.3～0.1V。

④ 电压值为 0、0.4～0.5V、1.1V 的恒定值时，说明氧传感器线路出现故障。

50. 怎样利用电阻诊断氧传感器加热器故障?

用万用表电阻挡（欧姆挡）测量氧传感器接线端中加热电阻接柱（白色）与搭铁接柱（白色）之间的电阻，其阻值为 20℃ 时 1～6Ω 或 1～12Ω（具体车型和参数要参考车型手册）。电阻值若为无穷大，则是加热电阻烧断，如果不符合标准，应更换氧传感器。

51. 怎样诊断发动机怠速时偶尔出现抖动故障?

某宝来 1.8L 发动机，启动车辆后，发动机怠速运转时偶尔有抖动现象。

使用故障诊断仪对发动机进行检测，故障信息为前氧传感器故障。该车在废气催化转换器两端各装了一个氧传感器，其前端安装的是宽带式氧传感器，可在很大范围内确定排气中含氧量和燃烧室内过量空气系数。

读取前氧传感器数值，调节值为 0%，电压值为 1.5V 且不变动，正常情况下，氧传感器电压应在 1.0～2.0V 之间变化。由此判定前氧传感器损坏。

更换前氧传感器，故障消失。查看数据流，前氧传感器的调节值和电压值均恢复正常。

诊断提示

前氧传感器的损坏最大可能是汽油的质量。当前氧传感器损坏后，其信号是定值，空燃比调节失常，发动机控制模块无法得知当前运转情况下空燃比是否正常，因此启用开环控制模式，这样会导致发动机工作性能下降，怠速运转出现抖动现象。