郝春林

2013年寶馬525Li發(fā)動機電腦修理

郝春林

車型：國產(chǎn)2013年寶馬 525Li （F18），配置N52直列六缸發(fā)動機，8速自動變速器，行駛里程21000km，如圖1所示。

故障現(xiàn)象：汽車行駛中發(fā)動機抖動、動力下降，儀表板上發(fā)動機故障燈點亮。幾分鐘后發(fā)動機熄火，無法再次啟動，只好拖到維修車間。

故障診斷：首先詢問客戶故障產(chǎn)生的過程，客戶說出故障前車輛低速行駛過一段顛簸的路面，隨即能明顯感覺出發(fā)動機抖動、動力下降，很快發(fā)動機熄火。再次啟動發(fā)動機，啟動機可以正常運轉(zhuǎn)、無異響，但發(fā)動機沒有著火的跡象。

初步判斷：可能是顛簸路面產(chǎn)生的震動導(dǎo)致發(fā)動機電氣系統(tǒng)出現(xiàn)接觸不良的故障。

一、驗證故障癥狀

短暫啟動發(fā)動機，確認(rèn)啟動機運轉(zhuǎn)正常，但無著火跡象。

二、車輛檢查和診斷

1.初步檢查

因為判斷該車的故障原因可能是顛簸路面產(chǎn)生的震動，導(dǎo)致發(fā)動機電氣系統(tǒng)出現(xiàn)接觸不良。所以，首先打開發(fā)動機艙蓋，對發(fā)動機電氣部件進行目視檢查，檢查的結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)異常。但是鼻子無意間聞到一股電氣線路的焦煳味兒，再仔細(xì)察看，發(fā)現(xiàn)第3缸的點火線圈異常。

拆下第3缸的點火線圈，發(fā)現(xiàn)點火線圈已經(jīng)發(fā)熱、膨脹變形，散發(fā)出一股焦煳味兒。

檢查該點火線圈的線束插頭完好，但在發(fā)動機缸蓋上的接地點有些松動，如圖2所示。

判斷點火線圈損壞的原因：接地點松動，導(dǎo)致第3缸的點火線圈燒壞。

故障的原因似乎找到了，但是一個點火線圈的損壞會導(dǎo)致發(fā)動機抖動、動力下降，但不會導(dǎo)致無法啟動啊，看來還要進一步進行診斷。

2.發(fā)動機電控系統(tǒng)診斷

使用寶馬專用的ISID檢測儀對發(fā)動機電控系統(tǒng)進行診斷，發(fā)動機控制系統(tǒng)（DME）可以正常進行診斷（如圖3所示），表明DME的基本供電電路正常。

讀取發(fā)動機電控系統(tǒng)存在故障碼，存儲的故障碼為1F4901（如圖4所示），含義為點火開關(guān)和燃油噴射的過載保護繼電器無點火開關(guān)供電電源。

根據(jù)故障碼生成檢測計劃，如圖5所示。

從圖5可以看出，檢測計劃指向一個和當(dāng)前故障碼聯(lián)系最緊密的部件——集成供電模塊（PDM）。

PDM模塊是一個集成了多個繼電器、保險絲的塑料盒，安裝位置如圖6所示。

察看DME的供電電路，在電路圖（如圖7所示）中，我們可以看到集成供電模塊（PDM）內(nèi)部包括3個繼電器和6個保險絲。

該模塊是全密封的，不能拆開進行檢查，我們只能按ISID中的檢測計劃引導(dǎo)（如圖8所示），對PDM的輸入、輸出端子進行檢測。

經(jīng)萬用表檢測，發(fā)現(xiàn)PDM模塊的第6號端子在點火開關(guān)打開后為0V，正常應(yīng)為12V。進一步查找點火系統(tǒng)電路，從圖9可以看出，PDM模塊的6號端子為DME的第12號端子供電，該電源在DME內(nèi)部分成6根線，分別給6個點火線圈的正極供電?，F(xiàn)在PDM的6號端子無電源電壓輸出，導(dǎo)致6個點火線圈無高壓電產(chǎn)生、發(fā)動機無法啟動。

從圖9還可以看出，PDM的6號端子由其內(nèi)部的F05保險絲供電。6號端子無12V電壓輸出，而其他的5個電源輸出端子均為12V，可以判斷為F05保險絲斷路。

因為PDM內(nèi)集成的F05保險絲不能單獨更換，所以需要更換PDM模塊總成。

更換PDM模塊總成、更換第3缸的點火線圈，發(fā)動機可以啟動，但是明顯抖動，檢查發(fā)現(xiàn)第3缸不工作。

用手摸了一下第3缸的點火線圈外殼，發(fā)現(xiàn)熱得燙手，為防點火線圈燒壞，趕緊關(guān)閉了點火開關(guān)。

每兩個點火線圈在發(fā)動機缸蓋上都有一個接地點，3、4兩缸共用一個接地點。在前面的檢查中發(fā)現(xiàn)第3、4缸線圈的接地點松動，現(xiàn)在已經(jīng)緊固，但是第3缸仍然不工作。

考慮到該車已經(jīng)燒壞了一個點火線圈，點火線圈燒壞的原因只有一個：通過的電流過大。那么，是什么原因?qū)е戮€圈電流過大呢？

從圖9可以看出，DME的9號端子控制第3缸點火線圈初級電路的負(fù)極，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，初級電路導(dǎo)通、截止的變化，在次級電路感應(yīng)出高壓電。接下來應(yīng)對初級電路的控制電路進行檢查。

首先檢查DME的9號端子到3缸點火線圈1號端子之間的線路，無破損、短路現(xiàn)象。

點火開關(guān)關(guān)閉，斷開3缸點火線圈的插頭，檢查DME的9號端子對地的導(dǎo)通電阻，發(fā)現(xiàn)該端子對地常導(dǎo)通。對照測量其余5缸線圈的DME控制端子（如圖10所示），對地均不導(dǎo)通，表明DME的9號端子存在對地短路的故障。

現(xiàn)在可以確認(rèn)，故障出在DME模塊內(nèi)部。

在裝備N52發(fā)動機的F18上，DME模塊安裝在發(fā)動機上部，取下防塵罩即可看到（如圖11所示）。

從發(fā)動機上拆下DME模塊，小心撬開上蓋（有密封膠）。對照點火系統(tǒng)電路圖中線圈控制端子的編號，在電腦板上找到控制點火線圈的6個功率管（如圖12所示）電路。

控制第3缸點火線圈的功率管（如圖13所示）從外觀上看沒有異常，但經(jīng)萬用表檢測，發(fā)現(xiàn)控制點火線圈初級電路的集電極對發(fā)射極（地線）常導(dǎo)通，表明該功率管已經(jīng)擊穿。

用風(fēng)焊臺拆下該元件，元件的型號標(biāo)識為V5036S，如圖14所示。

專門跑了一趟電子市場，但沒有買到該型號的管子。只好從舊電腦板上拆下一個相同型號的換上。裝復(fù)試車，啟動發(fā)動機，發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，故障排除。

故障分析：該車最終查出的故障有三個：點火線圈損壞、PDM內(nèi)部的點火保險絲熔斷、DME損壞。

故障產(chǎn)生的過程是這樣的：

1.首先是點火線圈的接地線松動，導(dǎo)致DME內(nèi)部控制第3缸點火的功率管擊穿、損壞；

2.功率管擊穿后，點火線圈的初級線圈對地常導(dǎo)通，大電流導(dǎo)致線圈發(fā)熱、膨脹變形；

3.當(dāng)電流增大到一定程度，點火系統(tǒng)的保險絲熔斷，發(fā)動機所有缸沒有高壓電，發(fā)動機熄火。

為什么點火線圈的接地線松動，會導(dǎo)致DME損壞？

下面簡單分析一下寶馬發(fā)動機的點火系統(tǒng)。故障排除后，我檢測了一下發(fā)動機第3缸的初、次級點火波形，如圖15所示。

點燃混合氣需要高能量的電火花，升壓變壓器是當(dāng)今最常用的一種點火系統(tǒng)，我們習(xí)慣上稱之為點火線圈。

寶馬的點火線圈采用低電壓、大電流的電極來產(chǎn)生高電壓、小電流的電極。它由兩個不同的線圈組成的。第一個線圈叫初級線圈，第二個線圈叫次級線圈（如圖16所示）。

為了增強磁場，初級線圈繞在一個鐵芯上，鐵芯是由許多片疊加在一起的黑色金屬（通常為軟鐵）片組成的。相對于整塊的鐵芯，它的磁增強能力更好。

初級繞組的線較粗、匝數(shù)少，這就使得它的電阻值很低。次級繞組的線較細(xì)、匝數(shù)多，從而電阻值較高。車用點火線圈的匝數(shù)比通常約為1∶100，也就是說，初級線圈繞1匝，次級線圈就繞100匝。初級線圈的電阻值通常在1～4Ω之間，次級線圈的電阻值通常在8000～16000Ω之間。

初級線圈和次級線圈之間相互絕緣，絕緣的介質(zhì)為變壓器油或環(huán)氧樹脂。變壓器油的耐壓值是20～25kV，所以在新式的點火線圈中采用了真空封閉的環(huán)氧樹脂，其耐壓值可達50kV。初級線圈和次級線圈是電磁耦合的，所以，一個線圈的電流變化時，另一個也會受影響。

點火線圈采用電磁感應(yīng)的方式來提供所需的點火能量。要了解點火線圈是如何工作的，我們就來看一下它所產(chǎn)生的波形。先從圖15中①部分看起，這一部分是開路電壓，因為此刻電路還沒有閉合，初級線圈中沒有電流流動。隨后，當(dāng)驅(qū)動電路閉合，電壓便突然下降，初級線圈就對地構(gòu)成了回路（圖15中的②部分）。這個電壓降會非常接近于零電位。

固有的電壓降取決于驅(qū)動電路中控制電流用的是三極管還是場效應(yīng)管。如果是三極管，它的電壓降就是0.7～1V，其原因是三極管的基極存在電阻。場效應(yīng)管的基極電阻很小，所造成的電壓降為0.1～0.3V。固有的壓降是電路中的保持電壓，這個保持電壓用來克服驅(qū)動電路或基極的電阻，從而使電流流動（圖15中的③部分）。一旦驅(qū)動電路閉合，電流就流過初級線圈的繞阻。當(dāng)電流流經(jīng)繞組時，所有的電流都用來在繞組周圍建立一個磁場（如圖17所示）。這個磁場的建立叫作電感，它的強度和電感系數(shù)以及電流成正比。就是電流越大，磁感應(yīng)就越強。

當(dāng)磁場建立時，磁力線切割初級線圈和次級線圈，使兩個線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，然而這個電壓對兩個線圈的影響是不同的。隨著磁場的建立，磁力線切割次級線圈，次級線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并釋放電子。當(dāng)驅(qū)動電路閉合時，可以從次級電壓波形中看到這個感應(yīng)電動勢。線路閉合的初始會產(chǎn)生電壓振蕩，這是由于磁力線切割次級線圈并在次級線圈不同的繞阻中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。

電能和磁能互相轉(zhuǎn)換時會產(chǎn)生振蕩波。線圈充電飽和后，這個振蕩波將減弱成一條穩(wěn)定的弧線，隨后再成一直線。線圈充電的飽和點各不相同，主要取決于流過初級線圈的電流、電阻值和線圈的匝數(shù)。

每當(dāng)線路中有電感現(xiàn)象時，電流的變化就會產(chǎn)生一個反向電動勢，這個反向電動勢會阻礙電流的流動。每當(dāng)線路中有電阻時，就會產(chǎn)生電壓降，電壓降的大小與電阻值成正比。

點火線圈的初級電流一旦飽和（磁場不再運動），次級線圈的周圍就充滿磁場。點火線圈的電流飽和點取決于流經(jīng)它的電流，電流越大磁力線的強度就越大，反之，電流越小磁力線的強度也就越小。

當(dāng)發(fā)動機控制模塊（DME）切斷點火系統(tǒng)的驅(qū)動電路，初級線圈的電流不再流過初級繞組，這樣一來，磁場便穿越次級線圈并消失。當(dāng)磁場穿越導(dǎo)線或繞組時，導(dǎo)線或繞組中就會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。這種感應(yīng)電壓會產(chǎn)生電動勢，電動勢推動電子沿線路運動，直到它們返回次級繞組。

現(xiàn)在，我們可以回答前面提出的問題了：為什么點火線圈的接地線松動，會導(dǎo)致DME損壞？

當(dāng)火花塞跳火時，電流從次級線圈的一端流向另一端。從圖16我們看出，次級線圈的一端連接火花塞，另一端接地。

如果接地線松動、斷開，必將推高次級線圈的電壓，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致火花塞不能跳火。同時，升高的次級電壓可能擊穿次級、初級線圈之間的絕緣介質(zhì)，一旦初級線圈加的電壓超出點火功率管的耐壓閾值，就會造成發(fā)動機控制單元內(nèi)點火控制元件的擊穿損壞。

本車的故障就是因接地點松動導(dǎo)致了DME損壞，DME損壞后3缸初級線圈電流過大，導(dǎo)致點火線圈發(fā)熱損壞，點火線圈損壞后，保險絲又熔斷了。

真應(yīng)了一句成語：禍不單行。