2010 款沃爾沃 S80L 車發(fā)動(dòng)機(jī)偶爾自動(dòng)熄火

故障現(xiàn)象

一輛2010款沃爾沃S80L車，搭載B5254T直列5缸發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為10.5萬km。該車因發(fā)動(dòng)機(jī)前部漏油進(jìn)廠維修，維修人員更換進(jìn)、排氣凸輪軸及曲軸前部油封后裝復(fù)試車，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮，且冷機(jī)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)偶爾會(huì)自動(dòng)熄火。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中存儲(chǔ)有發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)方面的故障代碼，維修人員反復(fù)檢查裝配過程，并使用專用工具檢查進(jìn)、排氣凸輪軸的位置，均未見異常，于是向筆者請(qǐng)求技術(shù)支持。

故障診斷

該車發(fā)動(dòng)機(jī)為橫置式，必須把副駕駛?cè)藗?cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)支撐拆掉，才有空間檢查發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)。維修人員嫌來回拆裝發(fā)動(dòng)機(jī)支撐比較費(fèi)事，干脆就不安裝了，改用千斤頂托住發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼。這樣做沒法出去路試，只能原地輕踩加速踏板試車。

起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，但組合儀表上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈一直點(diǎn)亮。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中存儲(chǔ)有故障代碼“P001762 曲軸位置/凸輪軸位置關(guān)系（缸組1，傳感器B）-算法錯(cuò)誤-信號(hào)比較失敗”和故障代碼“P001662 曲軸位置/凸輪軸位置關(guān)系（缸組1，傳感器A）-算法錯(cuò)誤-信號(hào)比較失敗”（圖1）；清除故障代碼，故障代碼可以清除，但發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一會(huì)兒后故障代碼再現(xiàn)。

圖1　發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中存儲(chǔ)的故障代碼（截屏）

故障代碼P001662和故障代碼P001762是2個(gè)比較常見的故障代碼，故障代碼P001662是指進(jìn)氣凸輪軸相對(duì)于曲軸位置不正確，故障代碼P001762是指排氣凸輪軸相對(duì)于曲軸位置不正確。該車進(jìn)、排氣凸輪軸均采用了可變配氣相位技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過進(jìn)、排氣凸輪軸位置傳感器持續(xù)監(jiān)控2根凸輪軸的正時(shí)位置，即檢查凸輪軸與曲軸之間的相對(duì)位置，如果相對(duì)位置偏差過大，則存儲(chǔ)故障代碼P001662和故障代碼P001762。

這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用正時(shí)傳動(dòng)帶傳動(dòng)，校對(duì)正時(shí)的方法很簡(jiǎn)單，將曲軸傳動(dòng)帶輪上的豎線標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)氣缸體上的記號(hào)，再將2個(gè)凸輪軸調(diào)節(jié)器上的豎線標(biāo)記各自對(duì)準(zhǔn)氣缸蓋上的記號(hào)，然后安裝上正時(shí)傳動(dòng)帶即可。曲軸傳動(dòng)帶輪和曲軸前端采用花鍵連接，花鍵中有個(gè)定位寬齒，以確保裝配位置的唯一性。2根凸輪軸后端（變速器側(cè)）開有平槽，可用專用工具固定2根凸輪軸，這個(gè)平槽開口設(shè)計(jì)得很巧妙，只有當(dāng)2根凸輪軸同時(shí)處于某個(gè)位置時(shí)才能插入專用工具。

據(jù)維修人員描述，他先將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到正時(shí)位置，用專用工具固定凸輪軸后端，然后拆下曲軸傳動(dòng)帶輪和凸輪軸調(diào)節(jié)器，換完油封后，又按照順序依次裝回各部件。這樣操作看似不應(yīng)該出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)類故障，但發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元卻存儲(chǔ)了發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)類的故障代碼，因此要想排除這個(gè)故障，必須從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的視角來分析問題。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元是通過進(jìn)、排氣凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器檢查凸輪軸與曲軸位置的，于是筆者決定用pico示波器測(cè)量各個(gè)傳感器的信號(hào)，然后組合起來進(jìn)行分析。

連接pico示波器，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)進(jìn)、排氣凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器的信號(hào)波形（一般稱該組合波形為“發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形”），如圖2所示。

圖2　故障車的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形（截屏）

分析可知，該車進(jìn)、排凸輪軸位置傳感器是霍爾式的，其信號(hào)靶輪為“2寬2窄”式結(jié)構(gòu)，即信號(hào)靶輪上有2個(gè)寬齒和2個(gè)窄齒；曲軸位置傳感器是磁電式的，其信號(hào)靶輪為“58+2”式結(jié)構(gòu)，即信號(hào)靶輪上有58個(gè)齒和2個(gè)缺齒。圖2中2條虛線之間表示發(fā)動(dòng)機(jī)的1個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)了2圈，凸輪軸轉(zhuǎn)了1圈。由于存儲(chǔ)了發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)類故障代碼，此時(shí)可變配氣相位系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，因此圖2反映了該車發(fā)動(dòng)機(jī)的基本正時(shí)狀態(tài)。理論上講，需要找到一輛同款車對(duì)比發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形，才能準(zhǔn)確判斷該車的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形是否正常，但經(jīng)過進(jìn)一步分析該車的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形，筆者推斷該車的故障原因多半是曲軸傳動(dòng)帶輪的位置裝錯(cuò)了，理由有以下幾點(diǎn)。

（1）故障是在更換油封后出現(xiàn)的，裝配不當(dāng)引起故障的可能性很大。

（2）故障代碼同時(shí)涉及進(jìn)、排氣凸輪軸，兩者同時(shí)裝錯(cuò)的可能性很小。

（3）進(jìn)、排氣凸輪軸位置傳感器的波形完全一致，如果是凸輪軸裝錯(cuò)導(dǎo)致的，未免過于巧合，這應(yīng)該是原車的設(shè)計(jì)。

（4）維修人員主要拆了凸輪軸調(diào)節(jié)器和曲軸傳動(dòng)帶輪，而一旦曲軸傳動(dòng)帶輪的位置安裝錯(cuò)誤，便會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元同時(shí)存儲(chǔ)故障代碼P0016和故障代碼P0017。

維修人員聽完筆者的分析后將信將疑，因?yàn)榍S傳動(dòng)帶輪和曲軸前端是花鍵配合，位置也是唯一固定的，不太可能裝錯(cuò)，但又沒有別的思路，只好拆下曲軸傳動(dòng)帶輪進(jìn)行確認(rèn)。用拉爪拔出曲軸傳動(dòng)帶輪后，一眼就發(fā)現(xiàn)了問題。如圖3所示，綠色箭頭所指位置是曲軸傳動(dòng)帶輪和曲軸前端配合的定位寬齒，被錯(cuò)裝到了紅色箭頭所指的位置，這里原本是1個(gè)凸齒，在安裝過程中被削平了。反推故障發(fā)生的過程，拆掉右前車輪和內(nèi)襯后，維修人員蹲在車輛側(cè)面工作，由于位置和光線原因，他只能憑手感將曲軸傳動(dòng)帶輪套在曲軸前端，然后再用錘子將傳動(dòng)帶輪敲到位，在這個(gè)過程中裝錯(cuò)了曲軸傳動(dòng)帶輪的位置。

圖3　曲軸傳動(dòng)帶輪

故障排除

用銼刀修復(fù)拉傷位置，重新正確安裝曲軸傳動(dòng)帶輪后反復(fù)試車，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，且故障代碼不再出現(xiàn)，故障排除。

故障總結(jié)

故障排除后再次測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形（圖4），以凸輪軸第2個(gè)寬齒的上升沿為基準(zhǔn)，計(jì)算曲軸位置傳感器與進(jìn)、排氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)波形之間的偏差角度，故障狀態(tài)相比于正常狀態(tài)大約提前了6.5個(gè)曲軸信號(hào)靶輪齒，1個(gè)齒約為6°曲軸轉(zhuǎn)角（360°÷60=6°），共提前了約39°曲軸轉(zhuǎn)角（6.5×6°=39°）。曲軸傳動(dòng)帶輪1圈共有27個(gè)齒，1個(gè)齒約為13.3°曲軸轉(zhuǎn)角（360°÷27≈13.3°），由于曲軸傳動(dòng)帶輪安裝偏差了3個(gè)齒，因此偏差了約39.9°曲軸轉(zhuǎn)角（3×13.3=39.9°）。可以看出，用以上2種方法計(jì)算得出的數(shù)據(jù)基本相符，這說明發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形能夠準(zhǔn)確反映發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械配氣正時(shí)情況。

圖4　正常車的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)波形（截屏）