【維修案例】2016年寶馬316Li發動機3缸失火

這幾天友廠送來一輛2016年寶馬316Li檢修，此車搭載N13發動機，故障碼有兩個：

檢測到3缸失火

3缸噴射裝置關閉

點火線圈、火花塞、噴油器全部更換過，發動機也已經分解過，說有一個氣門彎曲並更換該氣門，但是仍然和原來一樣，還是3缸失火。

他們已經測試過缸壓，4個汽缸差別不大，1100kPa左右。

在維修過程中他們發現只要拔去一個凸輪軸位置傳感器，發動機就正常。更換了CVVT執行電磁閥，無效。最後到我處尋求幫助。

基於已經測試過缸壓，筆者採用自製的汽缸壓力傳感器，採集1缸、3缸怠速狀態下的壓力波形。

3缸波形，氣門升程控制模式，如圖1所示。

1缸波形，節氣門模式，如圖2所示。因為3缸已經失火，所以只能用節氣門模式。

因為兩張圖片的工作狀態不同，不具有參考意義，也沒有看出明顯的異常，壓力正常。氣門開啟和關閉點，因為VVT分別參與或者不參與工作，也看不出到底3缸的開啟和關閉是不是正常。唯一的差別就是在排氣門關閉時一個有上翹部分，一個沒有。

其實故障分析到這兒，節氣門模式和電子氣門升程模式下一個正常一個不正常，答案已經呼之欲出。

兩者的區別就是氣門升程的不同，順著這個思路一定會有結果。

因此到這兒就有必要再介紹一下寶馬車的進氣系統結構了，儘管前後好幾代了，但是其技術的發展還是一脈相承的，並沒有太多的創新。以前雜誌上包括網絡上也介紹的不少了，因為是檢修故障的原因，要分析前因後果，還是有必要再仔細描述一遍。

寶馬車型的氣門機構由全變量氣門升程控制裝置（電子氣門控制系統）和可調式凸輪軸控制裝置（雙凸輪可變正時控制系統）組成，因此能夠自由選擇進氣門的關閉時刻。氣門升程控制只在進氣側進行，凸輪軸控制在進氣側和排氣側進行。

只有當下列參數都可控制時，才能進行無須節氣門的負荷控制：進氣門的氣門升程；進氣和排氣凸輪軸的凸輪軸調整裝置。

裝備電子氣門控制系統時，為執行下列功能而控制電動節氣門調節器及所謂的節氣門模式：

車輛啟動（暖機過程）

怠速控制

滿負荷運轉

緊急運行

在所有其他運行狀態下，DME運行與氣門升程控制模式下，節氣門打開至只產生一個輕微的真空為止。這個真空假如是燃油箱排氣所需要的。發生故障時，氣門升程會被儘量大地打開。然後通過節氣門調節空氣輸送。如果不能識別偏心軸的當前位置，則閥門會被不加調節地最大打開（受控的緊急運行）。為達到正確的閥門孔開啟程度，必須通過調校補償氣門機構內的所有公差。在這個調校過程中，調節到偏心軸的機械限位。

所以該車拔不拔凸輪軸位置傳感器，系統處於兩種狀態：一個是節氣門模式，一個是氣門升程控制模式。兩者最大的區別就是，氣門的升程不同。

通過一根電動可調式偏心軸，凸輪軸對凸輪推桿的影響可通過一根中間槓桿改變。由此產生一個可變氣門升程。仔細研究中間推桿，推桿的下部輪廓分成左右兩部分，左邊一大半比較平直，右邊一半是個斜坡，偏心軸的偏心輪不同的部位壓在中間推桿上部的軸承上，從而導致氣門搖臂軸承和推桿下部接觸點偏左或者偏右的變化，中間推桿的左右搖動，左下部因為較平整，所以氣門不動，當氣門搖臂接觸到斜坡位置時，氣門開始打開。因為凸輪的外形是一定的，推桿左右擺動的距離也是一定的，所以初始位置在左下部偏左時氣門升程小，偏右時氣門升程大。

回過頭我們再來看這輛車的故障，為什麼會缸壓正常，噴油、點火正常，節氣門模式和氣門升程模式下的結果卻不相同呢？兩種狀態下最大的區別就是前者最大升程，後者最小升程，會不會最小升程時，有一個氣門不打開呢？

在三代電子氣門升程控制系統中，寶馬引入了一個定相的概念。通過全可變氣門機構可以非常迅速、準確地調節扭矩。通過所謂的定相可為氣門下部行程範圍內的調整提供支持。此時某一氣缸的進氣門同步開啟最大0.2mm。從該行程起氣門1 開始超前。因此氣門2稍稍延遲開啟，並在行程大約為6mm 時趕上氣門1。隨後兩個氣門繼續同步開啟。

定相通過氣缸偏心軸上兩個偏心輪的不同形狀實現。這種開啟特性有助於氣體進入氣缸。通過保持較小的進氣門開啟橫截面，可在進氣量不變的情況下顯著提高流速。與燃燒室上部區域的幾何形狀配合，該流速有助於吸入的混合氣更有效地混合。

在下部部分負荷區中兩個進氣門之間產生一個最大1.8mm的升程偏差，因此吸入的新鮮氣體被攪動並旋轉。

如果在最小氣門升程時，有一個氣門不打開，儘管有空氣進入了汽缸，但是旋轉不夠，燃油不能形成較好的可燃混合氣，在火花塞電極之間的混合氣濃度不對，導致燃燒的困難。理論分析這就是該故障的根本原因。

接下來就是怎麼去找原因了。

拆下氣門室蓋，拆去扭轉彈簧，取出中間推桿，拿下氣門搖臂。直接用遊標卡尺測量氣門杆頂部到上部的距離。發現6號進氣門比5號進氣門要高0.30mm左右。其他氣門沒有量。詢問氣門是原廠的。注意原來的缸壓也是正常的，但是說原來的氣門彎曲，對原來的氣門座圈進行的鉸削加工。所以認為是6號氣門鉸動導致氣門杆的上移。

拆下汽缸蓋，接下來怎麼檢查定相呢？怎麼檢查氣門打開的同步關係呢？動了點腦筋，把電機調整到最小極限位置，發現一個問題，所有的進氣門都不工作，再調電機往回回幾圈，1號、3號、5號、7號氣門開始工作，所以機械最小極限位置和氣門最小升程位置是兩個不同的概念。

分別用兩個百分表頂著氣門，6號氣門開始工作時，5號氣門的開度為2.2，而其他缸2號、4號、8號氣門打開時，1號、3號、7號氣門開度為1.6，所以典型的6號氣門打開晚了。

為什麼6號氣門打開會晚呢？如圖3所示。

氣門杆的上移動必然會導致搖臂軸承和中間推桿的接觸面從A點移動到B點，所以導致6號氣門的升程的減少，在最小氣門升程時甚至不打開。

到這兒又來問題了，氣門座圈鉸多了，怎麼救回來呢？嘗試著換了一個等級為3的中間推桿，無效。檢測氣門同步就不對。所以果斷更換拆車的缸蓋總成。

又有一個小插曲，找到了故障開始時的真正的原因，也是一個人為的故障。缸蓋裝上去以後車子還是一樣的缺3缸，但是和原來的不一樣了，不管是節氣門模式還是氣門控制模式，全部缺火。觀察到這兒，把點火線圈，2缸、3缸互相倒了個位置，一切恢復正常。仔細觀察點火線圈插頭，3缸、4缸的點火線圈是假的，3缸有時接觸不好。

所以推定該車剛開始的故障就是3缸點火線圈接觸不好，導致失火。先前外修的人胡說八道，氣門彎的，因為開始缸壓也是好的，鉸了氣門導致缸蓋報廢，這才是真正的原因。