宝马X6发动机高速无力的故障诊断与排除 .doc

宝马N54发动机高速无力的故障诊断与排除 王志俊 江苏省交通技师学院 摘要：本文主要介绍了一辆宝马X6轿车在高速行驶时发动机动力下降故障的诊断和分析以及最终解决故障。本文介绍了BMW N54B30 发动机，排量为3.0L,带双涡轮增压，还应用了BMW 车辆可变凸轮轴控制装置（VANOS）与直接喷射装置 （HPI）等先进技术。结合一台宝马X6发动机由于高速工作异常，导致发动机在高速时加不起油的故障。讲述了如何运用专用诊断设备检测故障，基本数据测试以及系统结构分析来进行诊断分析，从而最终排除故障。 关键词：N54发动机，燃油系统，高压油泵，故障诊断 1.概述 随着当今汽车工业的发展，汽车新技术发展日新月异，尤其在发动机技术方面。现在燃油电子喷射技术都有了大的革新，宝马顶级运动车型X6就采用了先进的缸内直接喷射技术和双涡轮增压技术，这些先进技术使车辆在动力加速方面，燃油经济方面以及环保方面都得到了进一步提升。但是在汽车故障排除方面也增加了不小困难。本文介绍了一例N54发动机因高压泵故障而导致的高速动力下降的故障。 2.故障现象 一辆2009款宝马X6，车型为E71，配置单涡轮双涡管式涡轮增压发动机，发动机型号为N54。车辆行驶不到2000km。车辆来店报修行驶中仪表中的黄色发动机故障灯点亮报警，中央信息显示屏显示“发动机异常！功率下降”的文字信息，加速明显感觉发动机提速无力，在高速行驶时有轻微的抖动，中低速一切正常。 3.发动机介绍 为了分析此故障，先来了解这款发动机的技术特点，此车装配排量为3.0L的直列6缸新型缸内直喷带双涡轮增压的汽油发动机（图1），配备了ZF公司的6速全电控手自一体变速器。 图1 – N54 发动机配置 3.1直接喷射装置 （HPI） 高精度直喷系统是BMW EfficientDynamics的组成部分，BMW EfficientDynamics是BMW的系列创新科技，致力于在提高性能的同时降低油耗。高精度直喷系统的核心要素是位于气门和火花塞之间的压电喷油器。喷油器内部是多层压电晶体，当电流通过时，它们会立即膨胀。这使定量的油气混合物从喷油器喷针喷出，通过出口（仅头发粗细）进入压力为200 bar的燃烧室。指甲大小的锥形气云被精确喷射到火花上，并与过量的氧气燃烧。与传统喷射系统相比，BMW高精度直喷系统需要的燃油非常少，并消除了由于燃油被喷射到燃烧室壁上而未燃烧所造成的浪费。得益于压电喷油器，燃油可于0.14毫秒内喷射，这使得单个燃烧过程中可引入多次燃油喷射。高性能和灵活的电子控制系统根据发动机动力要求、运行温度和汽缸压力调整定时和喷射油的定量。这确保燃烧被精确控制，在任何行驶状态下都能保证清洁和高效。图2–高精度喷射装置（HPI） 3.2双涡轮增压系统 BMW 工程师通过这款新型发动机成功弥补了早期涡轮增压发动机结构上的不足。因此，BMW 6 缸涡轮增压发动机也不具有目前涡轮增压发动机典型的负面特性。这种新型发动机既不会延迟提供推动力，也不像传统涡轮增压动力总成那样油耗较高。特别是其双涡轮增压方案可显著提高功率利用率。该发动机不再采用一个大增压器，而是每三个气缸驱动一个小增压器。 图3–双废气涡轮增压系统组成 1-增压运行模式下泄漏气体的 PTC 2-气缸列 2 循环空气管路 3-节气门连接法兰 4-空气滤清器 5-气缸列 1 循环空气管路 6-进气管 13 气缸列7-增压空气压力管路 8-气缸列 1 增压空气进气管路 9-增压空气冷却器10-增压空气集气管路 11-气缸列 1 废气涡轮增压器 12-废气涡轮增压器 13-增压空气进气管路 由于温度很高，因此N54 发动机的废气涡轮增压器不仅与发动机油系统相连，而且还集成在发动机的冷却液循环回路内。N54 发动机装有电动冷却液泵时，还可以在关闭发动机后排出废气涡轮增压器内的余热，从而防止轴承壳体内的润滑油过热。 利用冷却液泵的继续运行功能可排出废气涡轮增压器内的积热，从而防止轴颈处机油焦化。这是一项重要的部件保护功能。.双涡轮增压系统涡轮增压器的响应速度对于 N54 发动机来说最为重要。不允许对驾驶员的要求（即加速踏板位置）做出延迟反应。即不能让驾驶员感觉到所谓的“涡轮效应滞后”。在 N54 发动机上用两个相互并联的小型涡轮增压器解决了这个问题。气缸1、2 和 3（气缸列 1）驱动废气涡轮增压器（5），气缸 4、5 和 6（气缸列 2）驱动另一个废气涡轮增压器（2）。小型废气涡轮增压器的优点在于，在涡轮增压器加速过程中由于涡轮转动惯量较小因此加速质量较小，因而压缩机可以更快达到较高增压压力。 这种小尺寸增压器的主要优点是其转动惯量较小。即使驾驶员通过加速踏板施加最轻微的作用力，也会立即产生压力。因此不会再感觉到以前涡轮增压发动机典型的涡轮效应