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)動機，累計行駛里程約為10萬km。該車在高速公路上行駛時，發(fā)動機突然熄火；重新起動發(fā)動機，起動機運轉(zhuǎn)正常，但發(fā)動機無法起動著機。

故障診斷用故障檢測儀檢測，讀取故障代碼（圖1），發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元中存儲了多個故障代碼。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”可能會導(dǎo)致發(fā)動機無法起動，推斷可能的故障原因有：發(fā)動機配氣正時錯誤；曲軸位置傳感器故障；凸輪軸位置傳感器故障；發(fā)動機控制單元故障；相關(guān)線路故障。

圖1 讀得的故障代碼（截屏）

由于起動發(fā)動機時，發(fā)動機噪音較大，且起動機運轉(zhuǎn)較快，像氣缸沒有受到壓縮阻力一樣，決定先檢查發(fā)動機配氣正時。連接壓力傳感器（圖2）和示波器，測量氣缸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）排氣門打開時刻（紅色箭頭處）的曲軸轉(zhuǎn)角為做功行程下止點前50.44°，正常。

（3）正常情況下，起動機帶動發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，進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壓力，即此時氣缸壓力約為0 mbar），而該車進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，該車進氣門和排氣門分別由進氣凸輪軸和排氣凸輪軸上的凸輪通過液壓挺桿驅(qū)動。分析認(rèn)為，導(dǎo)致進氣門沒有打開的可能原因有：進氣凸輪磨損嚴(yán)重；進氣凸輪軸鏈輪打滑（進氣凸輪軸鏈輪固定螺栓松動）；進氣凸輪軸斷裂。

如果進氣凸輪軸鏈輪打滑或進氣凸輪軸斷裂，則進氣凸輪軸無法轉(zhuǎn)動，為了快速判斷進氣凸輪軸的位置變化，決定測量進氣凸輪軸位置傳感器的信號。用示波器同時測量進氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號（圖5），起動發(fā)動機，發(fā)現(xiàn)進氣凸輪軸位置傳感器信號無變化（始終為5 V），排氣凸輪軸位置傳感器信號變化正常，由此確定進氣凸輪軸沒有轉(zhuǎn)動。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或單個傳感器）”是由進氣凸輪軸位置傳感器信號始終為5 V引起的，如果之前沒有測量氣缸壓力，直接根據(jù)故障代碼測量進氣、排氣凸輪軸位置傳感器信號，容易誤認(rèn)為進氣凸輪軸位置傳感器信號錯誤，而去檢查進氣凸輪軸位置傳感器及其線路，使故障診斷走彎路。

圖5 故障車進氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號（截屏）

拆檢凸輪軸和凸輪軸鏈輪，發(fā)現(xiàn)進氣凸輪軸在進氣凸輪軸鏈輪處斷裂（圖6）。進一步檢查，發(fā)現(xiàn)進氣凸輪軸鏈輪上的鎖止銷松動，向外伸出，卡在了氣缸蓋外殼上。由于當(dāng)時該車在高速公路上行駛，發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高，從而導(dǎo)致進氣凸輪軸斷裂。

故障排除更換進氣凸輪軸和進氣凸輪軸鏈輪后試車，發(fā)動機能夠起動著機，且運轉(zhuǎn)正常，故障排除。

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

圖6 進氣凸輪軸在進氣凸輪軸鏈輪處斷裂

圖7 故障車起動時的排氣脈動（截屏）

圖8 進氣凸輪軸斷裂后所處狀態(tài)

圖9 正常車進氣、排氣凸輪軸位置傳感器的信號（截屏）

專家劃重點

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)會專家委員會專家、上海交通臺疑難故障現(xiàn)場解答專家，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)檢驗協(xié)會“HVE高壓電維修專家”資質(zhì)。

曲軸帶動活塞上下運動，凸輪軸帶動進排氣門打開和關(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，能夠反映配氣正時和配氣正時調(diào)節(jié)的情況。發(fā)動機控制單元通過曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器實時監(jiān)測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)動機控制單元存儲相應(yīng)的故障代碼，常見的故障代碼為P0016和P0017。故障代碼P0016表示曲軸與進氣凸輪軸的位置關(guān)系錯誤，故障代碼P0017表示曲軸與排氣凸輪軸的位置關(guān)系錯誤。

此類故障會使發(fā)動機出現(xiàn)起動困難、怠速抖動、加速無力，甚至無法起動的現(xiàn)象，可能的故障原因大致分為3類：一是配氣正時失準(zhǔn)，如正時安裝錯誤、正時跳齒、正時鏈條拉長、鏈條張緊器損壞、曲軸鏈輪偏移及凸輪軸鏈輪偏移等；二是配氣正時調(diào)節(jié)故障，如機油壓力不足、機油油路堵塞、正時調(diào)節(jié)電磁閥卡滯及正時調(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失準(zhǔn)，如傳感器信號齒偏移、傳感器頭部臟污、傳感器安裝間隙錯誤及傳感器損壞等。

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電磁閥控制信號的組合波形（圖10），從發(fā)動機控制單元的視角來分析故障，不僅能夠判斷發(fā)動機配氣正時是否正確，還可以看到配氣正時的調(diào)節(jié)過程；另一種是分析氣缸壓力波形（圖11），從氣缸實際工作情況的角度來分析故障，通過分析進氣門和排氣門的打開、關(guān)閉時刻判斷發(fā)動機配氣正時是否正確。

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

圖11 氣缸壓力波形（截屏）

氣缸壓力波形分析

可變氣門正時系統(tǒng)故障診斷

曲軸位置傳感器信號解讀