一年多前,高先生亲自出马,淘来了一台金色的宝马X3:3.0T涡轮增压N55发动机,2011年生产。车子结构没啥问题,跑起来也是虎虎生威,但就是停车时的“惨叫声”让车主不胜其扰。

  家里人也经常被“惨叫”吓一跳,于是高先生立马把车送来诺诺诊治。

  因为住的很近,所以爱车的高先生经常来串门儿。但我们尝试多次,却搞不定这个“惨叫声”。

  上个月,高先生又来上海店捣鼓X3的几个小毛病,平静的生活从此起了一丝波澜。

  想想也有好几个月没见面,这次动静更大了——尽管高先生还想再忍忍。我们觉得,这次应该可以找到些“惨叫”新线索,说不定还能彻底解决它呢!

心理承受—症状强度 曲线

  先说一下故障现象吧!

  “惨叫声”听起来是“唧~”,拖了一个长调,持续时间大约2~3秒。这异响很明显是从发动机舱发出的。最有意思的是,它只在X3启停状态停车时发出。即启停系统启动后,X3被踩至停车,然后发动机熄火,这时候车辆就会“唧~”叫上一声。

  感觉就像发动机舱夹住了一只野猫一样!

  之前故障没那么明显,但这次的叫声已经非常高亢。技研部工程师的战斗激情又被挑逗起来了。

  【第一次诊断失败】

  其实,我也只是有点儿冲动,但头绪还真没有。为了切入这种“无头案”,我一般选择“复现故障”。

  之前说了,车辆在启停状态停车时会发出响声。

  那正常停车时呢,是否也有类似的现象?——答案是:并没有!

  我们切换了变速箱各种档位下,停车熄火后,响声都没有出现。在原地轰转速至3000rpm,然后熄火停机,也没有发出响声。本想试试行车时,强行关闭发动机(非常危险!请勿模仿!),但因为X3安装了电子换挡装置,变速箱可能会强行切P挡,变速箱有被损坏的风险,所以放弃了这个测试。

  多次试车后我们发现,仅仅在启停系统工作时,车辆会发出“惨叫”,其他情况下都安静地停了下来。我们的第一次诊断,并没有获得期待的结果。

  【第二次诊断失败】

  像往常一样,“无头案”又让我吃了一鼻子灰。既然“复现故障”没有一针见效,那就祭出第二杀招——“查资料”。

  但在此之前,有必要重新分析“惨叫”:它听起来很尖锐,但又不像金属摩擦那样的特别尖锐。此外,“惨叫”持续时间比较久,大概有2~3秒。如果是机械系统的话,很少有零部件会作动那么久——金属、塑料零件执行动作,花掉零点几秒就算很慢了。

  综合这两个特点,我们觉得应该是气路的问题,应该是停车时,某个阀门、堵头、密封圈处漏气了。

  有了这个方向,查资料就简单多了。

有了“瑞金”,宝马就是“透明”的

  诺诺囤积有大量车厂官方技术通告,而宝马的算是比较全比较新的。我们还有“专家后宫团”,他们有很多实战经验可供咨询。一般的故障,还真经不住“查资料”这招。

  果不其然,我们很快就找到了一条相关的技术通告——

  《N55发动机停机时,曲轴的前、后油封会因为漏气,而发出尖啸》

  听起来非常靠谱儿!

  高先生久病成医,他也觉得这个“新颖”的解释挺有说服力的:曲轴前、后油封是橡胶做的,一旦被“吹奏”起来,的确应该是发出类似的声音。

  上海店技师三下五除二,将曲轴前、后油封换掉。却不料,没坚持几次启停,车子又开始渐渐发出声响。又试了一会儿之后,响声竟然又恢复到原先的响度和时长!

  此时,整个技研部可谓万念俱灰。连续两次误诊,让高先生非常错愕。

  尽管经过两次失败的尝试,但我们坚信的那句话还是没有动摇,这帮助我们继续冷静下来,再次思考整理这个故障的前后头绪。

  那些没有把我们杀死的,只会让我们更强大。

  ———————————————我是卖萌的分割线———————————————

  宝马X3的停车异响故障,像一个没有门窗的铁房子一样罩在了我头上。“无头案三板斧”砍完,似乎也没有啥法子了,心中只剩下一点点的小疑窦——“曲轴箱漏气”,被我作为希望的火种,小心地保护着。

  在传统修理厂,遇到这种局面,就该起动“瞎猫碰死耗子”程序,大面积地拆卸、更换、对调一切可被怀疑的零件。不过,与其说盲目地瞎试瞎碰,不如先静下心,做做研究后再去瞎试瞎碰……这样应该更容易蒙中故障点吧!

  【第三至N次诊断失败】

  首先,必须对发动机内的气体流动做一个细致分析:

  大家不用细看,所有的分析都是走错的断头路——这是通过N次失败尝试后,得出的结论。

  【希望的火种】

  在技师们辛苦验证我的瞎蒙时,我仔细学习了曲轴箱通风系统(PCV, Positive Crankcase Ventilation),看看还有什么原因会导致漏气。

  在发动机运行过程中,曲轴箱内的机油会因为高温而产生蒸汽。另一方面,燃烧室内的一些混合气或废气会钻过活塞环,窜入曲轴箱中(俗称“窜气”,blow-by)。

  机油蒸汽和窜气会让曲轴箱内的气体越来越多,如果没有通风,曲轴箱内的压力就会过大。如果将它们排入大气,就会导致污染。

  为了不让一丝一毫的曲轴箱废气流入大气,法规要求曲轴箱内必须是负压状态。所以不仅要将产生的气体及时抽走,甚至还要保证曲轴箱内必须时刻保持负压。于是,车辆将曲轴箱内的气体不停地抽入发动机中燃烧,再通过三元催化器净化后排入大气中。

自然吸气发动机的PCV

  对于自然吸气发动机,曲轴箱通风系统非常简单,只需要将曲轴箱和进气歧管连接起来。发动机工作时,进气歧管内空气流速很快,根据伯努利效应,进气歧管内的空气压力很低。曲轴箱内的废气很容易被抽吸到进气歧管中。

涡轮增压工作时,气流从通道I通过,通道II封闭

  但是对于涡轮增压发动机,曲轴箱通风系统就很复杂了。尽管进气歧管内的空气流速非常快,但因为涡轮增压的原因,那里的压力反而高于大气压的。前文已经说了,曲轴箱必须是负压,那如何让低压的曲轴箱气体流入到高压的进气歧管中呢?

  工程师自然有办法:在涡轮把空气加压之前,空气的流速也很快,那里的空气还是会因为伯努利效应而呈负压状态。所以,涡轮增压发动机的曲轴箱要和涡轮之前的进气管相连(进气歧管位于涡轮增压器之后)。

涡轮增压不工作时,气流从通道II通过,通道I封闭

  不过在怠速或低转速时,涡轮并不工作,发动机处于阶段性“自然吸气”状态。此时,因为节气门开度小,发动机吸气量不大,涡轮前的进气管流速很慢,压力维持在正常大气压,高于曲轴箱压力。所以,就需要第二套曲轴箱通风装置——和普通自然吸气一样,曲轴箱直接连通进气歧管。

  【希望的火苗】

  由此看来,曲轴箱前、后油封被吹响,只能是从外向内吹,而不是由内向外吹。也就是说,曲轴箱内的真空度特别大,远远超出了前、后油封的耐受极限。

  上面的分析,我们知道真空源只能是涡轮前的进气管(涡轮工作时),以及涡轮后的进气歧管(涡轮不工作时)。

  不管启停是否工作,车辆在关闭发动机时,发动机转速先降低到一定范围后——不论车辆是否静止——涡轮都会停止增压。

  真空源一定是涡轮后面的进气歧管!

  还有一个例证能佐证这个结论:原地轰3000转,关闭发动机后并没有异响。此时涡轮增压介入,但是真空源还是涡轮前的进气管。

  那为什么启停时才会有异响,而正常停车时没有呢?

  到底正常停车和自动启停时,存在什么样的差别呢?我们仔细推敲了一下,发现了唯一的不同:

  启停状态下的停车,变速箱挂1挡;而正常停车时变速箱挂P或N挡。

1为变速箱总成;2为蓄能器,启停系统在停车时挂挡的能量源

  于是,我有个大胆的推论:当变速箱挂1挡时,发动机可能会被车辆反拖。也就是说,不是发动机拖着车辆前进,而是车辆因为惯性,拖着发动机跟着转。此时发动机内并没有足够燃油喷射,节气门也几乎关闭。进气歧管内的气体只有出没有进,自然就会被抽个超级真空。

  如果推论正确的话,那这样的停车调校真的是不太妥当。

  不过谁也不知道宝马如何标定发动机的,所以这个结论只有宝马自己清楚。我内心很矛盾,一方面希望推论正确,找到了最深层的原因;又希望宝马不要犯这么低级的错误,毕竟那么优秀的发动机,却在启停时的标定出错,实在不应该。

  可是,无论最深层原因是什么,故障一定是因为某个零件失效造成的。无论如何,我们必须找到失效零件,才有希望证明自己的推论。也只有找到失效的零件,高先生X3的故障才能被解决。

  我觉得自己正在接近真相,希望的火种已燃成火苗。

  ———————————————我是严肃的分割线———————————————

  回归到寻找故障零件的征途中来,现在要把X3的曲轴箱通风系统及相关零件都检查一遍。

  之前说到了发动机被变速箱反拖,这可能是导致曲轴箱出现超级真空的原因。

  但是照理来说,出现该工况时,曲轴箱应该是和进气歧管隔离开的。因为发动机被反拖并不算是罕见工况,在缺缸、松油门滑行时,发动机都可能是反拖的。

  此时发动机进气歧管内的压力剧烈波动,如果没有装置隔离开,曲轴箱内的压力波动也会很大,这不利于发动机的稳定运行。

  【希望的火把】

  在火苗燃烧成火堆之前,我们要先进入“火把”阶段。

  宝马的技术资料没有指明到底哪个零件负责隔离曲轴箱和进气歧管,这个可以稳定压力的调节器暂时“消失”了。

ETK的截图

  没办法,硬着头皮往前冲吧。先研究一下曲轴通风系统最关键零件——气门室盖总成。

  维修技师把气门室盖拆下来,我们先研究研究气门室盖的构造吧!

  需要说明一下,发动机的曲轴箱往往是和气门室联通起来的,所谓的“曲轴箱通风”已经异化为“气门室通风”。气门室距离进气管或进气歧管非常近,这样设计的好处是能简化设计,使发动机管路更加紧凑。

简要说明各个气孔的作用

  这台N55发动机气门室盖的气路比较复杂,而且有很多单向阀,更增加了研究的难度。不过我们采取了颇为高效的研究方法——灌水。

  灌水后,我们发现各个管路都是贯通的,各个单向阀也如设想中工作正常。这也就是说:各零部件工作正常,所以发动机会“惨叫”。

  这么邪门儿的推论显然是不对的。

  【希望的火堆:发现真凶】

  再撞一次南墙吃一嘴灰后,我最迫切的愿望是把气门室盖敲碎,一探其构造,看看哪个龟儿龟孙让我如此憋屈。

  维修技师石凡却告诉我,不需要破拆气门室盖,也能一探究竟。他指着气门室盖上部的一个圆盖告诉我,这个东西是可以拆开的,它是个很大的阀门!

  我一激灵,但是立马又冷静下来——不可能!我仔细查过ETK(宝马电子零件目录,所有零件都在里面)和维修系统,气门室盖上并没有一个可拆卸部件!

  石凡微微一笑:“宝马没说能拆,不代表我不会拆。”

  只见石凡拿出一把螺丝刀,找准位置轻轻一敲,便将圆盖敲起一点。如法炮制几次,看似严丝合缝一体的气门室盖,就被石凡撬开一个大圆盖。

  圆盖上部有橡胶囊皮,而一端是个弹簧。弹簧的底座是一个圆孔,而底座外缘还有另一个方孔。

  在我想一探圆孔、方孔究竟时,石凡发现了一直苦寻的故障件——囊皮破了!

苍天呐!!!

终于让我找到了!!!

橡胶材质零部件——宝马永远的痛!

  原来,圆盖(这就是那个“压力调节器”)的囊皮一侧是气门室,另一侧则是大气。这里圆孔通向进气歧管,而方孔则通向气门室(连通曲轴箱)。当进气歧管负压特别大时,整个气门室内压力也会变小,囊皮就会克服弹簧力,鼓胀起来。

  鼓胀到一定位置时,就会堵住圆孔,切断气门室、曲轴箱和进气歧管的联系,实现了调节压力的目的。

  但是这里的囊皮破了1cm的口子,进气歧管的负压袭来时,大量新鲜空气从豁口处流入,导致囊皮无法鼓胀到位。而这些补充进来的新鲜空气无法满足进气歧管的贪婪胃口,只能还是将曲轴箱抽个“精光”。

  【功亏一篑】

  找到了故障件,剩下的就好办了。

  宝马自然没有这个零件卖,我们只能求助万能的淘宝。

  幸好有很多车主保养不善,他们的压力调节器经常坏,更换需求非常大。尽管宝马没有生产这个玩意儿,但勤劳聪明的同胞们成功山寨了它!而且一个只要两三百!

  要知道,无论是漏油,还是我们遇到的奇葩案例,唯一“正确”做法是更换气门室盖总成——只要花您3千5百块!

  我们以为又做了一件以修代换的好事,可以帮客户省下很多钱,兴冲冲地帮高先生换了压力调节器。就在我坐等大功告成凯歌高奏之时,技师试车归来,却让凡间的尘土又涌进我的嘴里,生活的南墙再一次碰撞在我的额头……

  “声音变小了,时间也变短了。”石凡说,“但还是有响声……”

吹起新调节器,囊皮行程太小

  我将新旧压力调节器比对一番,发现了其中的端倪:新调节器的囊皮行程略小,无法像旧调节器那样封死圆孔,无法彻底切断进气歧管和气门室、曲轴箱的联通。

  至此,真相彻底大白。

  我无奈地对石凡说:换气门室盖总成吧!

  至此,所有努力落下帷幕,“惨叫声”一去不返。

  【关于“推论”的进一步说明】

  维修过程行将结束,再去反思之前的推论,发现确有不完善的地方。

  这个“惨叫”最奇特的地方就在于,仅仅在启停状态下的停机时发出,而正常关闭发动机则没有这个声响。

  所以,这个现象目前可以推测的合理解释是这样的:

  正常关闭发动机都是有怠速过程的。怠速时,宝马的电子气门不工作、涡轮也不介入。此时的N55发动机就是一台普通的、靠节气门调节怠速的内燃机。如此一来,怠速时的负压会非常非常大,甚至强过关闭发动机的瞬间。

  怠速时,更强大的负压无视压力调节器的豁口,将囊皮吸至最大行程。让破损的压力调节器带病坚守工作岗位,堵死进气歧管和气门室、曲轴箱间的通道,直至关闭发动机。

  这样自然也没有声音了。

  不过这样的陈述并不能证明之前的推论是对是错,证明真伪的证据都不充分,还需要宝马官方的进一步解释。

  【诺诺总编有话说】

  经过X3惨叫三连载,作为一枚在二线观瞻的编辑来说,内心是唏嘘的!之所以汽车制造业是一个国家工业水平的综合体现,是因为在汽车这个产品上集成了几乎所有的学科知识,基础到力与力相互作用的牛顿力学,延伸到色彩设计需要考虑的心理学,细枝末节中包罗万象。

  设计好一台车不容易,造好一台车不容易,修好一台车,也不容易!只有真正地搞清楚汽车每个零件是如何工作的,才能精准地发现故障所在,才能有效地找到解决方案。即便是爱车的诺诺,碍于学识并非完整,在为客户排忧解难的同时,也免不了进入碰鼻子吃灰的处境。

  事实上,绝大多数的复杂案例,都是经历了重重难关之后,我们才将最终的分析结果呈现给了大家。其目的,是希望更多的车主在面临修车苦恼的时候,可以得到信息的参考,是希望更多的机修师傅在面临疑难杂症的时候,可以获得技术的支持。但背后的艰辛,是大多数人看不到的,在客户的催促下熬夜修车,在误会之后接到投诉被骂的一头雾水,在供应商寄错东西之后顶罪向客户道歉解释。

  汽修行业的难处,在我们的身上也一样存在着。固然困难重重,然而初心依旧,我们的存在,不就是希望这个世界和原来不太一样嘛!路漫漫其修远兮,吾将上下而求索,“没有修不好的车!”这句话虽然时不时会给我们打记耳光,但它仍然代表了我们的价值追求。

  ——KIM_JOY

  【作者简介】