余姚東江名車專修廠 葉正祥

故障現(xiàn)象一輛2014款捷豹XJ車，搭載204PT發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為10萬km。該車在高速公路上行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火；重新起動(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)無法起動(dòng)著機(jī)。

故障診斷用故障檢測(cè)儀檢測(cè)，讀取故障代碼（圖1），發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元中存儲(chǔ)了多個(gè)故障代碼。分析認(rèn)為，故障代碼“P0343-00 凸輪軸位置傳感器A-電路輸入過高（氣缸組1或單個(gè)傳感器）”和故障代碼“P0017-76 曲軸位置和凸輪軸位置的相關(guān)性-氣缸組1，傳感器2”可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)，推斷可能的故障原因有：發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)錯(cuò)誤；曲軸位置傳感器故障；凸輪軸位置傳感器故障；發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元故障；相關(guān)線路故障。

圖1 讀得的故障代碼（截屏）

由于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音較大，且起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)較快，像氣缸沒有受到壓縮阻力一樣，決定先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)。連接壓力傳感器（圖2）和示波器，測(cè)量氣缸1的氣缸壓力（圖3）。分析圖3，可以得出以下結(jié)論。

圖2 連接壓力傳感器

圖3 故障車氣缸1的氣缸壓力（截屏）

（1）最大氣缸壓力只有516 mbar（1 mbar=0.1 kPa），太低，說明氣缸壓力沒有建立。

（2）排氣門打開時(shí)刻（紅色箭頭處）的曲軸轉(zhuǎn)角為做功行程下止點(diǎn)前50.44°，正常。

（3）正常情況下，起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣行程的氣缸壓力與大氣壓力應(yīng)基本一致（示波器軟件顯示的壓力為相對(duì)壓力，即此時(shí)氣缸壓力約為0 mbar），而該車進(jìn)氣行程形成的氣缸壓力為-967.4 mbar，即形成了較大的真空，由此推斷進(jìn)氣門沒有打開。

圖4 故障車的凸輪軸和氣門結(jié)構(gòu)

由圖4可知，該車進(jìn)氣門和排氣門分別由進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸上的凸輪通過液壓挺桿驅(qū)動(dòng)。分析認(rèn)為，導(dǎo)致進(jìn)氣門沒有打開的可能原因有：進(jìn)氣凸輪磨損嚴(yán)重；進(jìn)氣凸輪軸鏈輪打滑（進(jìn)氣凸輪軸鏈輪固定螺栓松動(dòng)）；進(jìn)氣凸輪軸斷裂。

如果進(jìn)氣凸輪軸鏈輪打滑或進(jìn)氣凸輪軸斷裂，則進(jìn)氣凸輪軸無法轉(zhuǎn)動(dòng)，為了快速判斷進(jìn)氣凸輪軸的位置變化，決定測(cè)量進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)。用示波器同時(shí)測(cè)量進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)（圖5），起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)無變化（始終為5 V），排氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)變化正常，由此確定進(jìn)氣凸輪軸沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。注意：故障代碼“P0343-00 凸輪軸位置傳感器A-電路輸入過高（氣缸組1或單個(gè)傳感器）”是由進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)始終為5 V引起的，如果之前沒有測(cè)量氣缸壓力，直接根據(jù)故障代碼測(cè)量進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)，容易誤認(rèn)為進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器信號(hào)錯(cuò)誤，而去檢查進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器及其線路，使故障診斷走彎路。

圖5 故障車進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)（截屏）

拆檢凸輪軸和凸輪軸鏈輪，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸在進(jìn)氣凸輪軸鏈輪處斷裂（圖6）。進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸鏈輪上的鎖止銷松動(dòng)，向外伸出，卡在了氣缸蓋外殼上。由于當(dāng)時(shí)該車在高速公路上行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，從而導(dǎo)致進(jìn)氣凸輪軸斷裂。

故障排除更換進(jìn)氣凸輪軸和進(jìn)氣凸輪軸鏈輪后試車，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)著機(jī)，且運(yùn)轉(zhuǎn)正常，故障排除。

故障總結(jié)在診斷過程中，筆者還測(cè)量了故障車起動(dòng)時(shí)的排氣脈動(dòng)（圖7），當(dāng)時(shí)令筆者困惑的是，氣缸1和氣缸2的排氣脈動(dòng)較大，而氣缸3和氣缸4幾乎沒有排氣脈動(dòng)。在拆檢凸輪軸和凸輪軸鏈輪時(shí)找到了答案，如圖8所示，進(jìn)氣凸輪軸斷裂后，氣缸1和氣缸2的進(jìn)氣凸輪均朝上，說明此時(shí)氣缸1和氣缸2的進(jìn)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，而氣缸3和氣缸4的進(jìn)氣凸輪均朝下，說明進(jìn)氣門處于打開狀態(tài)，排氣行程時(shí)進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)處于打開狀態(tài)，導(dǎo)致在排氣管處測(cè)量不到排氣脈動(dòng)。另外，在維修好該車后，筆者再次測(cè)量了進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)（圖9），發(fā)現(xiàn)這2個(gè)信號(hào)是一樣的。

圖6 進(jìn)氣凸輪軸在進(jìn)氣凸輪軸鏈輪處斷裂

圖7 故障車起動(dòng)時(shí)的排氣脈動(dòng)（截屏）

圖8 進(jìn)氣凸輪軸斷裂后所處狀態(tài)

圖9 正常車進(jìn)氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號(hào)（截屏）

專家劃重點(diǎn)

戈華飛，Tech Gear汽車診斷學(xué)院創(chuàng)始人、上海市汽車維修行業(yè)協(xié)會(huì)專家委員會(huì)專家、上海交通臺(tái)疑難故障現(xiàn)場(chǎng)解答專家，現(xiàn)任德系某知名豪華汽車公司中國區(qū)技術(shù)支持工程師，曾任美國克萊斯勒汽車有限公司中國區(qū)高級(jí)技術(shù)支持工程師，通過了美國ASE汽車維修技師任職資格考試，獲得了德國TüV技術(shù)檢驗(yàn)協(xié)會(huì)“HVE高壓電維修專家”資質(zhì)。

曲軸帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，凸輪軸帶動(dòng)進(jìn)排氣門打開和關(guān)閉，所以曲軸位置和凸輪軸位置的關(guān)系代表著活塞與氣門的配合關(guān)系，能夠反映配氣正時(shí)和配氣正時(shí)調(diào)節(jié)的情況。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲軸位置和凸輪軸位置，若二者的位置關(guān)系變化超出正常范圍，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元存儲(chǔ)相應(yīng)的故障代碼，常見的故障代碼為P0016和P0017。故障代碼P0016表示曲軸與進(jìn)氣凸輪軸的位置關(guān)系錯(cuò)誤，故障代碼P0017表示曲軸與排氣凸輪軸的位置關(guān)系錯(cuò)誤。

此類故障會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)起動(dòng)困難、怠速抖動(dòng)、加速無力，甚至無法起動(dòng)的現(xiàn)象，可能的故障原因大致分為3類：一是配氣正時(shí)失準(zhǔn)，如正時(shí)安裝錯(cuò)誤、正時(shí)跳齒、正時(shí)鏈條拉長、鏈條張緊器損壞、曲軸鏈輪偏移及凸輪軸鏈輪偏移等；二是配氣正時(shí)調(diào)節(jié)故障，如機(jī)油壓力不足、機(jī)油油路堵塞、正時(shí)調(diào)節(jié)電磁閥卡滯及正時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行器損壞等；三是曲軸位置傳感器或凸輪軸位置傳感器信號(hào)失準(zhǔn)，如傳感器信號(hào)齒偏移、傳感器頭部臟污、傳感器安裝間隙錯(cuò)誤及傳感器損壞等。

采用免拆診斷思維來診斷此類故障有2種方法：一種是分析曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和可變正時(shí)電磁閥控制信號(hào)的組合波形（圖10），從發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的視角來分析故障，不僅能夠判斷發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)是否正確，還可以看到配氣正時(shí)的調(diào)節(jié)過程；另一種是分析氣缸壓力波形（圖11），從氣缸實(shí)際工作情況的角度來分析故障，通過分析進(jìn)氣門和排氣門的打開、關(guān)閉時(shí)刻判斷發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)是否正確。

圖10 曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器和可變正時(shí)電磁閥控制信號(hào)的組合波形（截屏）

圖11 氣缸壓力波形（截屏）

氣缸壓力波形分析

可變氣門正時(shí)系統(tǒng)故障診斷

曲軸位置傳感器信號(hào)解讀