故障現(xiàn)象

一輛2007款?yuàn)W迪A4車(chē)，搭載BKB發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為23萬(wàn)km。車(chē)主反映，該車(chē)曾因機(jī)油消耗量過(guò)大，在其他修理廠大修過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)，而大修后出現(xiàn)發(fā) 動(dòng)機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮的故障，為此進(jìn)行過(guò)多次返修，但故障始終未能排除，于是將車(chē)開(kāi)至我廠進(jìn)行檢修。

故障診斷

接車(chē)后試車(chē)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)明顯異常。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)存儲(chǔ)了多個(gè)故障代碼；記錄并清除故 障代碼，故障代碼可以清除，且發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈熄滅，但發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)約10s后，故障再現(xiàn)，此時(shí)存儲(chǔ)的故障代碼為“P1340凸輪軸位置/曲軸位置傳感器：分配不正確”。分析故障代碼P1340的含義，認(rèn)為凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器檢測(cè)到的信號(hào)不匹配，以致發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元認(rèn)為曲軸和凸輪軸的位置關(guān)系錯(cuò)誤。

觀察該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)的驅(qū)動(dòng)方式，在發(fā)動(dòng)機(jī)前端由曲軸齒形帶輪通過(guò)正時(shí)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)排氣凸輪軸正時(shí)齒輪，在發(fā)動(dòng)機(jī)后端由排氣凸輪軸通過(guò)正時(shí)鏈條驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸，并且在鏈條處配備了可變配氣正時(shí)（VVT）調(diào)整機(jī)構(gòu)。

查看維修手冊(cè)，得知該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)標(biāo)記如圖1所示，校正配氣正時(shí)的步驟如下。

（1）通過(guò)正時(shí)傳動(dòng)帶輪緊固螺栓旋轉(zhuǎn)曲軸，使曲軸傳動(dòng)帶輪的標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)護(hù)罩上的標(biāo)記，此時(shí)氣缸1的活塞位于上 止點(diǎn)位置。

（2）查看排氣凸輪軸正時(shí)齒輪標(biāo)記，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)氣缸蓋罩上的標(biāo)記。

（3）拆下氣缸蓋罩，查看排氣凸輪軸上的切口A和進(jìn)氣凸輪軸上的切口B之間的距離，應(yīng)為正時(shí)鏈條上的16個(gè)滾子。

按照上述步驟校對(duì)該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)，均正常。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)曲軸位置傳感器監(jiān)測(cè)曲軸位置，通過(guò)進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)氣凸輪軸位置（該車(chē)無(wú)排氣凸輪軸位置傳感器），若曲軸位置和進(jìn)氣凸輪軸位置的關(guān)系變化超出范圍，則會(huì)存儲(chǔ)故障代碼P1340。引起發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元存儲(chǔ)故障代碼P1340的原因，除了發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)錯(cuò)誤以外，可能的故障原因還有：曲軸位置傳感器或進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)錯(cuò)誤，如信號(hào)盤(pán)、傳感器本身及其線路故障等；進(jìn)氣凸輪軸扭轉(zhuǎn)；VVT調(diào)節(jié)錯(cuò)誤。

如圖2所示，將示波器A通道連接至進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)線，C通道和D通道連接至曲軸位置傳感器信號(hào)線，測(cè)得的波形如圖3 所示。

分析圖3可知，磁電式曲軸位置傳感器是一個(gè)頻率信號(hào)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，信號(hào)電壓幅值升高且頻率增大（波形更密集）；曲軸信號(hào)盤(pán)為58+2齒的結(jié)構(gòu)，每個(gè)齒對(duì)應(yīng)6°曲軸轉(zhuǎn)角（360°/60=6°）；霍爾式進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器也是一個(gè)頻率信號(hào)，進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)上有2 個(gè)寬齒，且第2個(gè)寬齒的上升沿剛好對(duì)應(yīng)曲軸的1 缸上止點(diǎn)標(biāo)記，即對(duì)應(yīng)曲軸信號(hào)盤(pán)上的2個(gè)缺齒處。這組波形究竟有沒(méi)有問(wèn)題呢？由于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就是根據(jù)進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)和曲軸位置傳感器信號(hào)存儲(chǔ)故障代碼P1340的，所以這組波形肯定有問(wèn)題，但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)波形作對(duì)比，且單個(gè)波形沒(méi)有明顯異常（由此可排除曲軸位置傳感器、進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器及其相關(guān)線路故障的可能），因此無(wú)法直接發(fā)現(xiàn)這組波形的異常點(diǎn)。

該車(chē)配備了VVT系統(tǒng)，決定先驗(yàn)證VVT系統(tǒng)工作是否正常。正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸應(yīng)處于“滯后”位置，進(jìn)氣門(mén)晚開(kāi)，避免在進(jìn)氣行程吸入過(guò)多燃燒后的廢氣；中高負(fù)荷時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸應(yīng)處于“提前”位置，進(jìn)氣門(mén)早開(kāi)，利用“諧波增壓”的進(jìn)氣慣性提高進(jìn)氣效率。原地空踩加速踏板，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)波形相對(duì)曲軸位置傳感器信號(hào)波形的位置不變，懷疑發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元在存儲(chǔ)故障代碼P1340后，關(guān)閉了VVT調(diào)節(jié)功能。

VVT調(diào)節(jié)電磁閥（N205）采用負(fù)控的方式，即發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元用占空比的形式控制N205的搭鐵，從而控制N205閥芯的位置，進(jìn)而改變進(jìn)氣凸輪軸的位置。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，人為將N205控制線搭鐵（注意：只能短時(shí)間搭鐵，否則N205內(nèi)部線圈持續(xù)發(fā)熱，可能會(huì)損壞N205），測(cè)得的波形如圖4所示，觀察可知進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)第2個(gè)寬齒的上升沿對(duì)應(yīng)的曲軸位置傳感器波形位置向左移動(dòng)了約3.5個(gè)齒，大約21° 曲軸轉(zhuǎn)角，進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)入“提前”狀態(tài)，和理論推導(dǎo)一 致，說(shuō)明VVT系統(tǒng)工作正常。

診斷至此，已排除曲軸位置傳感器、進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器及其相關(guān)線路故障，以及VVT系統(tǒng)故障的可能，接下來(lái)準(zhǔn)備檢查進(jìn)氣凸輪軸、進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)及曲軸信號(hào)盤(pán)。仔細(xì)觀察發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)相對(duì)容易檢查，于是拆下進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器（圖5），檢查進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)，發(fā)現(xiàn)信號(hào)盤(pán)上一共有4個(gè)齒，包括2個(gè)寬齒和2個(gè)窄齒，而進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器波形上只有2個(gè)寬齒信號(hào)。拆下進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)，并放在進(jìn)氣凸輪軸傳感器中，模擬進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程，認(rèn)為有2種原因會(huì)導(dǎo)致上述故障：一是進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)窄齒太短，無(wú)法有效遮蔽進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器的磁場(chǎng)；二是進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器上的磁鐵尺寸過(guò)大。

由于進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)和進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器均被更換過(guò)且不是原廠配件，無(wú)法確認(rèn)故障點(diǎn)。訂購(gòu)新的配件進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)故障原因?yàn)檫M(jìn)氣凸輪軸位置傳感器型號(hào)不正確，故障車(chē)安裝的進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器上的磁鐵尺寸過(guò)大（圖6），導(dǎo)致進(jìn)氣凸輪軸信號(hào)盤(pán)窄齒無(wú)法有效遮蔽磁場(chǎng)。

故障排除

更換進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器后試車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈熄滅，故障代碼P1340不再出現(xiàn)。再次測(cè)量曲軸位置傳感器和進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)波形（圖7），與故障車(chē)的波形對(duì)比可知，正常車(chē)的進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)波形上有2個(gè)寬齒信號(hào)和2個(gè)窄齒信號(hào)，且第2寬齒上升沿向左側(cè)移動(dòng)了1個(gè)齒，也就是“提前”了6°曲軸轉(zhuǎn)角。