黃逵富

2015年長(zhǎng)安福特翼虎發(fā)動(dòng)機(jī)加速無(wú)力

黃逵富

車型：配置2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)和6F35自動(dòng)變速器。

行駛里程：34770km。

故障現(xiàn)象：此車在高速路服務(wù)區(qū)休息了一個(gè)多小時(shí)后，再次啟動(dòng)車子準(zhǔn)備繼續(xù)行駛時(shí)，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，行駛過(guò)程中加速無(wú)力的故障現(xiàn)象。

故障診斷：據(jù)車主反映，車子在服務(wù)區(qū)熄火休息前一切正常，在休息一個(gè)多小時(shí)后再次啟動(dòng)車子準(zhǔn)備繼續(xù)行駛時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)有輕微抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮。筆者接到車主救援電話后，建議客戶自己做一下機(jī)油、冷卻液液位及水溫等一些基本檢查后,沒有發(fā)現(xiàn)特別明顯的異常情況。因?yàn)槭窃诟咚俾贩?wù)區(qū)并且離店里不到30km,做完基本檢查確保沒有問題的情況下建議客戶慢慢開回店里檢查維修?？蛻糸_回店里后，經(jīng)我們檢查故障現(xiàn)象確實(shí)存在，怠速時(shí)有輕微抖動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，同時(shí)據(jù)車主反映在出現(xiàn)故障后，車子加速無(wú)力，提速性能變差。首先用福特專用診斷儀IDS讀取到的故障碼：①P0016曲軸位置-凸輪軸位置相互關(guān)系，第一排傳感器A，如圖1所示；②P0300發(fā)現(xiàn)隨機(jī)缺火，如圖2所示。

造成發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)、加速不良及導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)故障碼P0016、P0300是否都是相同的故障原因?qū)е拢窟€是不同的故障原因引起？帶著這些疑問及為了能更好的分析故障原因，有必要對(duì)此發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及觸發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)故障碼P0016、P0300的條件進(jìn)行了解。

圖1 故障碼P0016

此款發(fā)動(dòng)機(jī)搭配的進(jìn)、排氣雙可變凸輪軸正時(shí)（VCT）系統(tǒng)。VCT系統(tǒng)由電液定位控制電磁閥、凸輪軸位置（CMP）傳感器和觸發(fā)輪構(gòu)成。PCM接收來(lái)自進(jìn)氣溫度（IAT）、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度（ECT）、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度（EOT）、凸輪軸位置（CMP）、節(jié)氣門位置（TP）、質(zhì)量空氣流量（MAF）和CKP傳感器的輸入信號(hào)，以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。在節(jié)氣門關(guān)閉情況下怠速和低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，PCM根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、機(jī)油溫度、進(jìn)氣溫度和質(zhì)量空氣流量控制凸輪軸的位置。節(jié)氣門部分開啟和節(jié)氣門全開時(shí)，凸輪軸位置由發(fā)動(dòng)機(jī)RPM、載荷和節(jié)氣門位置決定。PCM計(jì)算并確定所需的凸輪軸位置，并通過(guò)持續(xù)調(diào)節(jié)VCT電磁閥的占空比，允許機(jī)油流向提前或延遲凸輪軸正時(shí)的VCT執(zhí)行器總成，不斷的調(diào)節(jié)進(jìn)、排氣門的正時(shí)。從而達(dá)到降低排放量，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、燃油經(jīng)濟(jì)性和怠速質(zhì)量的目的。本系統(tǒng)使用電動(dòng)液壓控制的凸輪軸調(diào)節(jié)裝置，彼此獨(dú)立控制進(jìn)氣門與排氣門的正時(shí)。凸輪軸調(diào)節(jié)器依照葉片裝置原理工作，且其調(diào)整范圍在進(jìn)氣端為52°的曲軸轉(zhuǎn)角，而在排氣端為47°曲軸轉(zhuǎn)角。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)與空轉(zhuǎn)期間，兩根凸輪軸皆在其啟動(dòng)位置機(jī)械鎖死。排氣門凸輪軸位于早期位置，而進(jìn)氣門凸輪軸位于晚期位置。排氣端的凸輪軸調(diào)節(jié)器裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，用于抵消凸輪軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，確保在所有工作工況下且發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，總成均可返回至啟動(dòng)位置。

故障碼P0016的含義是：動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊（PCM）持續(xù)監(jiān)控可變凸輪軸正時(shí)（VCT）位置在凸輪軸和曲軸之間是否失準(zhǔn)（凸輪軸和曲軸相對(duì)位置）。如果1個(gè)或多個(gè)輪齒失準(zhǔn)，測(cè)試失敗，則該故障碼會(huì)出現(xiàn)。同時(shí)如發(fā)生VCT系統(tǒng)故障，也會(huì)出現(xiàn)此故障碼（機(jī)油污染或VCT電磁閥卡?。?。引發(fā)此故障碼的可能原因有：

圖3 動(dòng)力系統(tǒng)控制電路1

（1）凸輪軸位置傳感器（CMP）受損或傳感器線路短路、斷路。

（2）傳感器信號(hào)受到電磁波干擾。

（3）VCT電磁閥或線路故障。

（4）機(jī)油泵泵油壓力不足或油道堵塞，造成VCT執(zhí)行器機(jī)油壓力過(guò)低，凸輪軸位置不穩(wěn)定。

（5）VCT執(zhí)行器內(nèi)部故障。

（6）凸輪軸正時(shí)位置不正確。

故障碼P0300的含義是：隨機(jī)缺火表示多缸缺火或者是動(dòng)力控制模塊（PCM）無(wú)法確定哪個(gè)缸缺火。引發(fā)此故障碼的可能原因有：

（1）凸輪軸位置傳感器（CMP）。

（2）燃油系統(tǒng)故障。

（3）點(diǎn)火系統(tǒng)故障。

（4）廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（此車沒有單獨(dú)的廢氣循環(huán)系統(tǒng)，由進(jìn)/排氣雙獨(dú)立VCT控制實(shí)現(xiàn)廢氣的內(nèi)部再循環(huán))。

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械故障。

通過(guò)比較兩個(gè)故障碼觸發(fā)的可能原因，發(fā)現(xiàn)3個(gè)相同的可疑故障原因：①凸輪軸位置傳感器（CMP）；②VCT系統(tǒng)故障；③發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械故障。都會(huì)觸發(fā)兩個(gè)不同的故障碼：P0016、P0300。結(jié)合故障出現(xiàn)時(shí)的情況及故障碼含義分析：因?yàn)橥＼嚽鞍l(fā)動(dòng)機(jī)一切正常，停車休息之前發(fā)動(dòng)工作一切正常，基本排除了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械故障的可能。同時(shí)如果單單是燃油系統(tǒng)故障、點(diǎn)火系統(tǒng)故障導(dǎo)致的故障現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)是不會(huì)報(bào)故障碼P0016。因此也排除了燃油系統(tǒng)故障、點(diǎn)火系統(tǒng)故障的可能。經(jīng)過(guò)以上的分析，下面重點(diǎn)檢查進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器（CMP）及相關(guān)線路故障和VCT系統(tǒng)及相關(guān)線路故障。

圖4 動(dòng)力系統(tǒng)控制電路2

首先故障碼報(bào)P0016，因維修資料和IDS 讀取的故障碼解釋不一致，不知道第一排傳感器A是進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器，還是排氣凸輪軸位置傳感器。為了安全起見，通過(guò)拔取凸輪軸位置傳感器啟動(dòng)后再次用IDS讀取故障碼的方法進(jìn)行確認(rèn)，拔取進(jìn)氣傳感器后讀取的故障碼報(bào)第一排傳感器A信號(hào)故障，由此確定第一排傳感器A指的是進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器。依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制線路（圖如圖3、圖4所示），檢查凸輪軸位置傳感器及VCT電磁閥線路，線路正常，沒有斷路、短路故障，并且VCT電磁閥的供電線路正常。將進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置傳感器和排氣側(cè)凸輪軸位置傳感器（進(jìn)排氣凸輪軸位置傳感器通用）互換后，故障碼依舊報(bào)P0016，由此可以排除了進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器、傳感器線路和VCT電磁閥線路故障的可能。用IDS讀取怠速時(shí)VCT的工作數(shù)據(jù)流，如圖5所示。

讀取到VCT怠速時(shí)的工作數(shù)據(jù)流顯示：進(jìn)氣凸輪軸實(shí)際位置為-49.68°（相對(duì)于曲軸位置提前49.68°），而PCM期望的進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)位置角度為0；排氣凸輪軸實(shí)際位置為0.62°，PCM期望的排氣凸輪軸正時(shí)位置角度為0和實(shí)際位置基本一致。同時(shí)進(jìn)氣及排氣凸輪軸位置工作循環(huán)都為0。而依據(jù)VCT 的基本工作原理可知：在冷車啟動(dòng)及怠速時(shí)應(yīng)減少近、排氣門的重疊角，減少?gòu)U氣進(jìn)入進(jìn)氣側(cè)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定燃燒，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)及提高燃油經(jīng)濟(jì)性。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)與空轉(zhuǎn)期間，兩根凸輪軸皆在其啟動(dòng)位置機(jī)械鎖死。從數(shù)據(jù)流也可以看出此時(shí)PCM期望的進(jìn)、排氣凸輪軸正時(shí)位置角度都為0，進(jìn)氣及排氣凸輪軸位置工作循環(huán)也都為0，此時(shí)VCT 不參與凸輪軸位置的調(diào)整工作。從讀取到的進(jìn)氣實(shí)際凸輪軸位置數(shù)據(jù)可知，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣凸輪軸和曲軸的相對(duì)位置提前了49.68°，和理論需求的角度0有很大的區(qū)別。排氣側(cè)凸輪軸位置正常只有進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置提前，造成進(jìn)氣凸輪軸都提前的最主要原因有：①進(jìn)氣VCT執(zhí)行器卡滯在提前位置；②進(jìn)氣VCT 電磁閥卡滯在提前側(cè)（此時(shí)進(jìn)排氣凸輪軸位置工作循環(huán)都為0，排除了PCM控制出問題的可能性）。

圖5 VCT工作數(shù)據(jù)流

圖6 VCT電磁閥位置

圖7 數(shù)據(jù)流

進(jìn)氣VCT 執(zhí)行器油道堵塞。為了確認(rèn)故障原因，拆下氣門飾蓋，重新對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)，此時(shí)正時(shí)系統(tǒng)正常，排除了VCT執(zhí)行器卡滯的可能性（正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后凸輪軸在彈簧力的作用下恢復(fù)初始位置）。因?yàn)橛偷啦缓脵z測(cè)，本著先簡(jiǎn)后繁的原則，先拆下進(jìn)氣VCT 電磁閥檢查沒有看出明顯故障點(diǎn)，然后將進(jìn)氣VCT電磁閥和排氣VCT電磁閥互換，如圖6所示。

裝復(fù)車子啟動(dòng)，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移，即怠速時(shí)進(jìn)氣側(cè)凸輪軸實(shí)際位置接近0°左右，而排氣側(cè)凸輪軸實(shí)際位置大大提前，故障現(xiàn)象隨故障部件轉(zhuǎn)移。到此故障原因找到，即進(jìn)氣VCT 電磁閥卡滯在提前側(cè)，更換進(jìn)氣側(cè)VCT 電磁閥后，經(jīng)多次試車，故障碼、故障燈不再重現(xiàn)，加速正常，故障排除。正常車輛怠速時(shí)VCT工作數(shù)據(jù)如圖7所示。

故障總結(jié)：此車啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)及發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈常亮加速無(wú)力，報(bào)故障碼P0016、P0300都是由于進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)不對(duì)導(dǎo)致。由于進(jìn)氣側(cè)VCT 電磁閥卡滯在提前位置導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后機(jī)油經(jīng)VCT油道進(jìn)入VCT提前室致使進(jìn)氣凸輪正時(shí)非正常的提前了49.68°。在啟動(dòng)及怠速時(shí)，進(jìn)排氣氣門重疊角過(guò)大，部分廢氣重新流入進(jìn)氣管，造成參與二次燃燒的廢氣過(guò)多，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不良，出現(xiàn)缺火現(xiàn)象并報(bào)故障碼P0300，最終導(dǎo)致怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)有抖動(dòng)及加速不良的故障現(xiàn)象。其次,動(dòng)力系統(tǒng)控制模塊（PCM）持續(xù)監(jiān)控可變凸輪軸正時(shí)（VCT）位置在凸輪軸和曲軸之間是否失準(zhǔn)（凸輪軸和曲軸相對(duì)位置）,從圖4中VCT數(shù)據(jù)流可以看出，進(jìn)氣凸輪軸提前過(guò)大，大大超出了當(dāng)時(shí)條件下凸輪軸和曲軸相對(duì)位置，所以報(bào)故障碼P0016。通過(guò)此案例也給我們一些提示，在遇到發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)多個(gè)故障碼的情況下，通過(guò)查找導(dǎo)致出現(xiàn)不同故障碼的相同故障原因，并結(jié)合故障出現(xiàn)的條件及故障現(xiàn)象進(jìn)行合理的推理分析、論證，縮小檢測(cè)范圍，減少大部分不必要的檢查，提高診斷效率，即可快速的查明故障原因、找出故障部件，最終排除故障。