一辆2010款Jeep大切诺基车，搭载5.7 L HEMI发动机，累计行驶里程约为12万km。该车因发动机怠速抖动，且发动机故障灯异常点亮的故障在其他修理厂维修。维修人员检查发现气缸3失火，先后与其他气缸调换火花塞、点火线圈及喷油器后试车，气缸3依旧失火；用气缸压力表测量气缸3的气缸压力，约为11.6 bar（1 bar=100 kPa），无异常；用内窥镜检查气缸3内部，也未见异常。诊断至此，维修人员没有了维修思路，于是向笔者请求技术支持。
故障诊断：
接车后试车，起动发动机，发动机怠速抖动，并伴有异响，且发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪（witech）检测，读得故障代码“P0303 气缸3失火”。笔者分析认为，气缸压力表测得的是累计气缸压力，有时并不能准确地反映气缸的密封性，既然已经调换过火花塞、点火线圈及喷油器，那么故障原因很可能还是出在气缸压力方面，于是决定用pico示波器和压力传感器测量气缸3的气缸压力，以观察其动态变化情况。
将加速踏板踩到底，起动发动机（此时发动机控制单元会停止喷油，发动机不会起动着机），测得气缸3的气缸压力波形如图1所示。
图1 故障车气缸3的气缸压力波形（截屏）
使用标尺功能分析气缸压力波形，发现气缸压力峰值能达到15.8 bar左右，过大；排气行程末端的气缸压力约为3 bar，也过大；排气门打开时刻约为做功行程下止点前41°曲轴转角，进气门关闭时刻约为进气行程下止点后46°曲轴转角，无明显异常。进一步分析认为，在排气行程末端，活塞向上运动，排气门关闭过早，进气门尚未打开，以致气缸压力迅速升高（注意：三元催化转化器堵塞时，排气行程的气缸压力也会升高，但气缸压力波形会有明显的波动，且压力上升缓慢），而当进气门打开时，气缸压力又立即下降。由于只有气缸3存在失火故障，暂时排除发动机正时错误的可能，推断气缸3的排气门传动机构工作异常。
如图2所示，该车为90°V形8缸发动机，驾驶人侧气缸列从前往后分别为气缸1、气缸3、气缸5、气缸7，副驾驶人侧气缸列从前往后分别为气缸2、气缸4、气缸6、气缸8，点火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2，所有气门由1根中置的凸轮轴通过滚轮式挺柱、挺杆及摇臂驱动。
图2 5.7 L HEMI发动机结构示意
经车主同意后拆下气门室盖，转动曲轴，同时用百分表测量气缸3排气门摇臂的运动行程，最大行程约为3.34 mm（图3a）；测量气缸5排气门摇臂的运动行程，最大行程约为8.15 mm（图3b）。对比可知气缸3排气门的气门升程较小，以致气门关闭过早，推断可能的原因有：凸轮轴上的凸轮磨损严重；滚轮式挺柱损坏；挺杆弯曲。进一步拆检发现，气缸3的排气门凸轮、滚轮式挺柱及摇臂均严重磨损（图4）。
气缸3排气门摇臂的运动行程 气缸5排气门摇臂的运动行程
图3 测量排气门摇臂的运动行程
A）凸轮 B）滚轮式挺柱 C）摇臂
图4 气缸3排气门的传动部件
故障排除：
更换凸轮轴、滚轮式挺柱及摇臂后试车，发动机运转平稳，失火故障消失，故障排除。
故障总结：
气缸3的排气门凸轮严重磨损后会使气缸3排气门升程变小，且提前关闭，以致气缸3排气不畅，接着还会影响进气量，使气缸3无法正常燃烧，发生失火。另外，气缸3排气不畅还会使压缩上止点时的气缸压力比其他气缸大得多。
