余姚東江名車專修廠 葉正祥

葉正祥，Tech Gear汽車診斷學(xué)院汽車免拆診斷專家，現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長(zhǎng)兼技術(shù)總監(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術(shù)專家；2015年獲得首屆中國(guó)汽車診斷師大賽總決賽三等獎(jiǎng)；2016年取得中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車診斷專業(yè)領(lǐng)域中級(jí)工程師資格證書。

故障現(xiàn)象一輛2007款寶馬325i車（車型代號(hào)為E90），搭載N52發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為12萬(wàn)km。該車因發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、加速無(wú)力的故障現(xiàn)象在其他修理廠進(jìn)行維修，維修人員根據(jù)故障檢測(cè)儀（ISTA）的提示先后更換了氣門伺服電動(dòng)機(jī)和偏心軸位置傳感器，故障不但沒(méi)能排除，反而更加嚴(yán)重，現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)了，于是將車轉(zhuǎn)至我廠進(jìn)行維修。

故障診斷接車后試車，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)著機(jī)。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，讀得很多故障代碼，篩選出能夠引起發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)的故障代碼如圖1所示。分析故障代碼，認(rèn)為該車故障是由偏心軸位置傳感器信號(hào)異常引起的。讀取偏心軸角度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏心軸的實(shí)際角度和標(biāo)準(zhǔn)角度相差很大，說(shuō)明偏心軸位置傳感器信號(hào)確實(shí)異常，推斷可能的故障原因有：偏心軸位置傳感器及其線路故障；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（DME）損壞。

圖1 與發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)相關(guān)的故障代碼（截屏）

圖2 偏心軸位置傳感器控制電路

查看維修資料得知，偏心軸位置傳感器按照磁阻效應(yīng)原理工作，其內(nèi)部有2個(gè)相互獨(dú)立的角度傳感器，角度信號(hào)通過(guò)串行接口傳遞至DME。查看偏心軸位置傳感器控制電路（圖2）得知，偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器X60253上連接了8根導(dǎo)線，其中端子6對(duì)應(yīng)供電線，端子4對(duì)應(yīng)屏蔽線，端子5對(duì)應(yīng)搭鐵線，剩余6根導(dǎo)線的作用看不出來(lái)。進(jìn)一步查看維修資料得知，偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器X60253端子1和端子3對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線均為偏心軸位置傳感器內(nèi)部角度傳感器1的信號(hào)線（2個(gè)信號(hào)線的標(biāo)注有區(qū)別，端子1標(biāo)注為P_CS1S，端子3標(biāo)注為T_DAT1S），端子7和端子9對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線均為偏心軸位置傳感器內(nèi)部角度傳感器2的信號(hào)線（2個(gè)信號(hào)線的標(biāo)注有區(qū)別，端子7標(biāo)注為P_CS2S，端子9標(biāo)注為T_DAT2S），端子8對(duì)應(yīng)的導(dǎo)線為偏心軸位置傳感器的節(jié)拍時(shí)鐘信號(hào)線（導(dǎo)線標(biāo)注為P_CLKS）。根據(jù)上述信息還是不明白偏心軸位置傳感器的工作原理，為避免盲目診斷，筆者決定使用示波器采集正常N52發(fā)動(dòng)機(jī)的偏心軸位置傳感器信號(hào)并進(jìn)行分析。

首先用示波器分別測(cè)量正常N52發(fā)動(dòng)機(jī)的偏心軸位置傳感器端子1（對(duì)應(yīng)P_CS1S信號(hào)）和端子7（對(duì)應(yīng)P_CS2S信號(hào)）上的信號(hào)（圖3），發(fā)現(xiàn)這2個(gè)信號(hào)均是由DME發(fā)出的0 V～5 V參考信號(hào)，即使脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信號(hào)也不會(huì)變化；再分別測(cè)量偏心軸位置傳感器端子3（對(duì)應(yīng)T_DAT1S信號(hào)）和端子9（對(duì)應(yīng)T_DAT2S信號(hào)）上的信號(hào)（圖4），發(fā)現(xiàn)這個(gè)2信號(hào)均為偏心軸位置傳感器反饋的0 V～5 V信號(hào)，一旦脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信號(hào)就會(huì)消失，且這2個(gè)信號(hào)發(fā)生的區(qū)間是在P_CS1S信號(hào)和P_CS2S信號(hào)處于低電平的時(shí)候；再同時(shí)測(cè)量偏心軸位置傳感器端子3（對(duì)應(yīng)T_DAT1S信號(hào)）、端子8（對(duì)應(yīng)P_CLKS信號(hào)）和端子9（對(duì)應(yīng)T_DAT2S信號(hào)）上的信號(hào)（圖5），發(fā)現(xiàn)節(jié)拍時(shí)鐘信號(hào)是由DME發(fā)出的0 V～5 V的信號(hào)，即使脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信號(hào)也不會(huì)變化，且T_DAT1S信號(hào)和T_DAT2S信號(hào)發(fā)生的區(qū)間與節(jié)拍時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)應(yīng)。

總結(jié)上述測(cè)量結(jié)果可知，偏心軸位置傳感器端子1、端子7和端子8負(fù)責(zé)接收DME的輸入信號(hào)，這3個(gè)信號(hào)在脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器或加速時(shí)不會(huì)發(fā)生變化；端子3和端子9負(fù)責(zé)向DME發(fā)送偏心軸位置信號(hào)，這2個(gè)信號(hào)在加速時(shí)會(huì)發(fā)生變化，在脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器時(shí)消失，并且這2個(gè)信號(hào)發(fā)生的區(qū)間要與端子1、端子7和端子8上的信號(hào)同步。

圖3 正常車偏心軸位置傳感器端子1和端子7的信號(hào)（截屏）

圖4 正常車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號(hào)（截屏）

既然該車故障代碼提示偏心軸位置傳感器信號(hào)異常，而現(xiàn)在已經(jīng)弄明白了偏心軸位置傳感器的工作原理，那么接下來(lái)決定用示波器測(cè)量該車偏心軸位置傳感器的信號(hào)。將探頭連接在偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器上（圖6），用示波器同時(shí)測(cè)量故障車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號(hào)（圖7），沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常；用內(nèi)六角扳手轉(zhuǎn)動(dòng)氣門伺服電動(dòng)機(jī)（圖8），改變偏心軸位置，發(fā)現(xiàn)端子9的信號(hào)發(fā)生了變化，而端子3的信號(hào)無(wú)變化（圖9），異常，正常情況下這2個(gè)信號(hào)均應(yīng)發(fā)生變化，由此可知偏心軸位置傳感器內(nèi)部的角度傳感器1損壞，這說(shuō)明維修人員更換的偏心軸位置傳感器配件質(zhì)量有問(wèn)題。將維修人員更換下來(lái)的原車偏心軸位置傳感器裝復(fù)后再次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)端子3和端子9的信號(hào)起始電壓均為4 V左右（圖10），異常，正常情況下的信號(hào)起始電壓應(yīng)均為0 V。診斷至此可知，原車的偏心軸位置傳感器和維修人員更換的偏心軸位置傳感器均損壞（圖11）。

圖7 故障車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號(hào)（截屏）

圖8 用內(nèi)六角旋具轉(zhuǎn)動(dòng)氣門伺服電動(dòng)機(jī)

圖9 偏心軸位置傳感器端子3的信號(hào)無(wú)變化（截屏）

圖11 損壞的偏心軸位置傳感器

故障排除重新更換偏心軸位置傳感器，偏心軸位置傳感器的信號(hào)恢復(fù)正常，說(shuō)明更換的偏心軸位置傳感器正常。用故障檢測(cè)儀學(xué)習(xí)電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)正常，且運(yùn)行也正常，故障排除。

故障總結(jié)如果用萬(wàn)用表診斷該車故障，診斷過(guò)程可能會(huì)是這樣的：用萬(wàn)用表測(cè)量偏心軸位置傳感器的供電和搭鐵，均正常；測(cè)量偏心軸位置傳感器信號(hào)線的導(dǎo)通性，均正常；更換偏心軸位置傳感器（假設(shè)配件質(zhì)量有問(wèn)題）后試車，故障依舊；更換DME后試車，故障依舊。由于萬(wàn)用表無(wú)法測(cè)量偏心軸位置傳感器的信號(hào)，再加上現(xiàn)在汽車配件市場(chǎng)魚龍混雜，若維修人員只會(huì)采用“故障檢測(cè)儀+萬(wàn)用表+換件”的維修診斷方法，有時(shí)會(huì)感到很無(wú)奈。故障檢測(cè)儀提示某傳感器的信號(hào)異常時(shí)，涉及到信號(hào)的采集者（傳感器本身）、信號(hào)的接收和處理者（控制單元）及信號(hào)傳遞線路。一般情況下，用萬(wàn)用表只能測(cè)量傳感器的供電、搭鐵及電阻，無(wú)法測(cè)量傳感器的信號(hào)，因此在排除傳感器外圍線路存在故障的可能后，選擇更換傳感器或控制單元。由于這種維修診斷方法屬于排除法，一旦更換的傳感器質(zhì)量有問(wèn)題，維修人員是無(wú)法察覺(jué)的，然后會(huì)把相關(guān)聯(lián)的部件都更換一遍，如果故障仍未排除，此時(shí)才會(huì)意識(shí)到更換的部件可能存在質(zhì)量問(wèn)題，然后再一個(gè)一個(gè)更換。多次更換同一配件后才將故障排除的經(jīng)歷，大多數(shù)維修人員應(yīng)該經(jīng)歷過(guò)。雖然維修經(jīng)驗(yàn)豐富的維修人員已經(jīng)對(duì)配件質(zhì)量有了提防心理，但這種診斷方法還是讓他們覺(jué)得心理沒(méi)底。

運(yùn)用示波器可以采集傳感器、執(zhí)行器及通信線路的工作信號(hào)，讓維修人員用控制單元的視角來(lái)診斷故障，一切用數(shù)據(jù)說(shuō)話，診斷起來(lái)就不再盲目了。運(yùn)用示波器診斷故障的難點(diǎn)在于對(duì)信號(hào)的分析，萬(wàn)事開頭難，只要維修人員平時(shí)多采集信號(hào)、分析信號(hào)，時(shí)間久了，分析信號(hào)的能力自然就變強(qiáng)了，而在熟悉了某個(gè)傳感器或執(zhí)行器的工作信號(hào)后，在診斷相關(guān)故障時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)“秒殺”。

在診斷完該車故障半個(gè)月左右，有一輛2011款寶馬730Li車（搭載N52發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)店維修。客戶反映，該車偶爾起動(dòng)困難，且發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮。用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，讀得的故障代碼如圖12所示。分析故障代碼，筆者認(rèn)為該車故障也是由偏心軸位置傳感器信號(hào)異常引起的。用示波器同時(shí)測(cè)量該車偏心軸位置傳感器端子1（P_CS1S信號(hào)端子）、端子7（P_CS2S信號(hào)端子）、端子8（P_CLKS信號(hào)端子）和端子9（T_DAT2S信號(hào)端子）的信號(hào)（圖13），發(fā)現(xiàn)端子9的信號(hào)異常，由此判定偏心軸位置傳感器損壞。更換偏心軸位置傳感器并學(xué)習(xí)電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，故障排除。

圖12 寶馬730Li車的故障代碼（截屏）

圖13 同時(shí)測(cè)量偏心軸位置傳感器端子8、端子7、端子8和端子9的信號(hào)（截屏）

圖14 寶馬可變氣門升程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)