宝马燃油高压系统故障分析
故障1 关键词：高压泵、高压油轨、油轨传感器
故障现象：一辆2008年产宝马750Li轿车，车型为F02，搭载N63发动机，行驶里程6万km。用户反映该车发动机故障灯亮，怠速抖动，加速无力。
检查分析：维修人员试车，发现该车发动机怠速运转时像是有多个气缸没有工作。检测发动机控制单元，发现故障码12B901——气缸1列废气触媒转换器之前的氧传感器温度未达到工作温度；12B501——气缸2列废气触媒转换器之前的氧传感器温度未达到工作温度；102902——空气质量传感器2可信度不够；11A101 ——燃油高压传感器2，可信度不够。
这款V8的N63发动机采用高精度直喷系统HPI，发动机右侧的1～4缸为气缸列1，左侧第5～8缸为气缸列2。2列气缸燃油低压部分共用一套系统，燃油从燃油箱处通过低压燃油泵 EKP 经供给管路以 600 kPa 预压输送至高压泵内。预压通过低压传感器来监控是否需要为EKP输送燃油。高压部分则单独控制，有独立的高压泵、高压油轨以及高压油轨传感器。高压泵由各自气缸的排气凸轮轴驱动（图1）。
图1 燃油系统的构成
燃油在持续运行的单活塞式高压泵内加压，然后通过高压管路输送至共轨油道内。以这种方式存储在共轨油道内的加压燃油，通过高压管路分配给压电喷射器。发动机控制单元根据发动机负荷和转速确定所需燃油压力。共轨压力传感器测量实际压力值，并将其发送至发动机控制单元。发动机控制单元对比共轨压力规定值和实际值后，通过燃油量调节阀进行调节。系统按照最理想的 N63 发动机耗油量和运行平稳性调节压力。只有在高负荷、低转速的情况下才需要更高的压力。
根据故障码11A101选择相应的检测计划。首先排除燃油低压系统的故障，看是否存在下列症状。
① 发动机起动时间过长。
② 发动机起动不良。
③ 起动后怠速时反冲。
建议检测项目如下。
①检测导线和插接器。
②检测燃油压力传感器。
③检测燃油高压系统。
④发动机冷机时的稳压检测。
由于车辆的故障现象当前存在，而故障诊断仪读取的故障码都和发动机控制有很大的关系，所以决定先删除故障存储器中的故障码。一般和故障现象直接相关的故障码在故障没有排除之前可能无法删除掉。对车辆故障存储器中的故障码进行一次删除，结果发现只有11A101无法删除掉。读取这个故障内容的故障细节描述，如表1所示。
图2 故障时的燃油系统数据
调用车辆控制单元功能，读取发动机燃油系统的数据流（图2）。通过观察数据流发现气缸列2的实际油轨压力明显高于气缸列2的油轨标准压力和气缸列1的实际油轨压力。虽然没有达到故障细节描述中的2 MPa，但也高出了标准值800 kPa左右。所以分析认为故障点在气缸列2的高压泵上。
图3 正常的燃油系统数据
故障排除：更换气缸列2的高压泵，起动车辆，发动机怠速抖动的现象消失。观察发动机燃油系统数据流（图3），4 个高压燃油值几乎相同。删除发动机的故障存储和调校值，路试发动机加速有力，故障排除。
故障2
关键词：高压油轨压力
故障现象：一辆2009年产宝马X5运动型多功能车，车型为E70，搭载S63发动机。行驶里程8万km。用户反映该车发动机故障灯亮，加速无力，怠速抖动。
检查分析：维修人员试车，发现该车发动机起动不是很顺畅。起动后怠速抖动严重，排气管发出明显的“突突”声，仪表板上发动机故障灯点亮，中央信息显示屏显示发动机功率下降。感觉发动机有气缸不工作。
检测发动机控制单元，读取到的故障码如下。
①29E1 ——混合气调节 2。
②2B12 ——气缸喷射关闭。
③2A28-——燃油低压，工作范围。
查看故障码的细节描述，系统中对故障码并没有详细的解释，只是对故障码的类型和故障产生的条件进行了简要的说明，内容如下。
①29E1 ——混合气调节 2（图4），故障类型为混合气过稀。
图5 2B12的细节描述
②2B12 ——气缸喷射关闭（图5），故障类型中描述为燃油高压系统中的压力过低，环境条件中显示为气缸列1的平均油轨压力只有271 kPa。这个数值明显不可信，因为这个压力不足以让发动机起动，正常的高压油轨压力应该在5～20 MPa之间。实际上，即使是燃油低压系统的油压也可以达到500 kPa。除非高压泵完全损坏，否则油轨中的高压压力不可能低于低压系统中的压力。
图6 发动机的运转平稳性
调用发动机控制单元功能，读取8个气缸的工作情况（图6）。从8个气缸平稳性来看，8个气缸都在工作，并没有气缸喷射关闭的情况出现。所以故障码2B12 ——气缸喷射关闭并非当前故障。
图7 2A28的细节描述
故障码2A28为当前存在，故障码的解释为“燃油低压，工作范围”，环境条件中没有提到燃油低压系统，还是涉及高压油轨压力（图7）。这样一来，还要从其他途径来分析故障。
图8 混合气的数据
继续调用控制单元功能，读取发动机控制单元关于混合气调校和燃油系统的相关数据流（图8）。数据流显示气缸列2的混合气乘积式调校达到了26.26％，正常的是±10％。气缸列2的修正超出了正常范围，所以才会产生故障码29E1。此外，燃油低压显示为483 kPa，正常的燃油低压500 kPa，这一数据是否可信呢？直接连接压力表测试燃油系统的压力，显示为490 kPa，说明燃油系统的低压部分没有问题。
气缸列1的实际油轨压力为5 MPa，标准的油轨压力要求是4.9 MPa，高压油轨压力的范围是5～20 MPa。因此，气缸列1的实际油轨压力正常。
气缸列2的油轨压力为3 MPa，远低于气缸列2的常规压力标准值5 MPa。高压压力不够，导致气缸列2的喷油过少，气缸列2的混合气过稀。这样气缸列2的混合气就会不断调节，最后就超出了正常的范围，于是产生了上述故障码。
高压油轨的压力由安装在高压油轨上的传感器监控，对调2个气缸列的高压油轨传感器，故障现象和原来一样，在上述测试分析中排除了燃油系统有故障的可能性，最终判断气缸列2的高压泵存在故障。
故障排除：更换气缸列2的高压泵，删除发动机的故障码及调校值，故障排除。
故障3
关键词：发动机控制单元
故障现象：一辆2011年产宝马X3，车型为F25，搭载N20发动机，行驶里程2万km。用户反映该车停放后无法起动。
检查分析：维修人员检测发动机控制单元，发现故障码如下。
①119404 ——油轨压力传感器信号固定不变。
②111030 ——气缸 1 喷射装置电流增加过慢。
③111031 ——气缸 2 喷射装置电流增加过慢。
④111032 ——气缸 3 喷射装置电流增加过慢。
⑤111033 ——气缸 4 喷射装置电流增加过慢。
查看故障细节描述，如表2、表3所示。
选择故障码119404 的检测计划，在排除燃油低压系统及高压油轨传感器线路故障的可能性后，检查高压泵的功能。进行此项测试需要满足以下几个条件。
①发动机可以起动。
②发动机怠速运行。
③冷却液温度大于 70℃。
由于发动机无法起动，所以就无法满足上述的条件。为了测试的进行，保持按压车辆的起动按钮，使起动机带动发动机一直运转，模拟发动机怠速。通过测试模块对高压泵设置不同的压力，然后将实际值与标准值进行比较和分析。测试结果为：油轨压力标准值7.5 MPa，实际油轨压力16.9 MPa，过高。在打开点火开关发动机静止的状态下，读取燃油高压部分的数据流（图9），油轨压力显示竟然为21 MPa，说明高压油轨压力传感器有问题。
图9 发动机静止状态下的油压
从高压油轨处将高压燃油泄压后，发动机可以短暂起动，随后熄火且无法起动。将油轨压力传感器与高压泵同时更换后，还是出现故障码119404，车辆仍旧无法起动，高压燃油测试结果和原来一样。
拆下火花塞检查，火花塞及缸内都是干的，喷油器没有喷油痕迹，说明不是高压油轨传感器和高压泵的问题。由此怀疑高压油轨传感器的信号接收单元——发动机控制单元有故障。
接下来再来分析其他故障码的内容。这款车的高压喷油器使用的是电磁阀式喷油器，它将燃油在高压下喷入燃烧室内。电磁阀式喷油器是一个向内打开的阀门，喷束分布范围较为理想。电磁阀式喷油器由数字式发动机控制单元控制。喷油器打开时间通过喷射信号控制，由发动机控制单元设定开启时间。
4个高压喷油器同时存在“电流增加过慢”的故障码，首先排除了单个喷油器及线路的故障，很有可能也是控制部分出了故障，故障点还在发动机控制单元。
故障排除：更换发动机控制单元，故障排除。(周桂明)
