作者：余姚東江名車專修廠葉正祥

故障現(xiàn)象

一輛2011款寶馬318i車，搭載N46B20E發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為9.5萬km。該車因發(fā)動(dòng)機(jī)怠速游車、抖動(dòng)在其他維修廠維修，維修人員更換了火花塞、點(diǎn)火線圈、空氣流量傳感器、VANOS（可變氣門正時(shí)系統(tǒng)）電磁閥、氣門升程電動(dòng)機(jī)及偏心軸位置傳感器，校對過發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)，清洗了發(fā)動(dòng)機(jī)積炭，升級了發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（DME），并用煙霧測試儀檢測了進(jìn)氣管路，未發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，至此沒有了維修思路，于是將車開至我廠請求技術(shù)支持。

故障診斷

接車后試車，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯上下波動(dòng)（俗稱“游車”），運(yùn)轉(zhuǎn)一會后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)現(xiàn)象消失，但發(fā)動(dòng)機(jī)還是偶爾抖動(dòng)。用故障檢測儀檢測，無相關(guān)故障代碼存儲。用pico示波器測量曲軸位置傳感器信號，并進(jìn)行頻率計(jì)算，確認(rèn)起動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速明顯上下波動(dòng)（圖1），運(yùn)轉(zhuǎn)10 s左右發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)現(xiàn)象消失（圖2），但偶爾還會出現(xiàn)波動(dòng)（圖3），導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。

結(jié)合故障現(xiàn)象分析，排除單個(gè)氣缸工作不良導(dǎo)致故障的可能，懷疑故障是由混合氣濃度調(diào)節(jié)異常引起的，可能的故障原因有：噴油控制異常，如燃油壓力異常、空氣流量傳感器信號異常及氧傳感器信號異常等；進(jìn)氣控制異常，如氣門升程異常、進(jìn)氣管泄漏、排氣管堵塞及發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)錯(cuò)誤等。

圖1

圖2

圖3

由于之前的維修人員已更換了空氣流量傳感器，對進(jìn)氣管路進(jìn)行過煙霧測試，且校對過發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)，暫時(shí)排除空氣流量傳感器信號異常、進(jìn)氣管泄漏及發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)錯(cuò)誤的可能。測量燃油壓力，未見異常；讀取發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流，觀察進(jìn)氣量、氧傳感器信號電壓、混合氣調(diào)校等數(shù)據(jù)，均未見異常。

用尾氣分析儀測量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的尾氣，空氣過量系數(shù)（λ）為1，說明經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元調(diào)校（混合氣調(diào)校值為負(fù)值，說明混合氣偏濃，減小了噴油量）后的混合氣濃度正常；脫開前氧傳感器導(dǎo)線連接器，復(fù)位混合氣調(diào)校值后再次用尾氣分析儀測量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的尾氣，空氣過量系數(shù)小于1，此時(shí)混合氣偏濃，這說明前氧傳感器信號正常。

接著筆者決定測量氣缸壓力，以判斷排氣管是否堵塞，同時(shí)還可以驗(yàn)證實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)是否正確。脫開進(jìn)氣、排氣VANOS電磁閥導(dǎo)線連接器，用pico示波器和壓力傳感器WPS500X測得發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的壓力波形如圖4所示，分析可知以下信息。

圖4

（1）排氣行程的氣缸壓力接近大氣壓，說明排氣管沒有堵塞（若排氣管堵塞，排氣行程的氣缸壓力波形會有明顯的上升斜坡，且壓力明顯高于大氣壓）。
（2）排氣門打開時(shí)刻約為壓縮上止點(diǎn)后147°曲軸轉(zhuǎn)角。查看N46發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)時(shí)間曲線（圖5），得知在排氣VANOS電磁閥不工作時(shí)，排氣凸輪軸相位處于最大提前位置，排氣門打開時(shí)刻為壓縮上止點(diǎn)后111°曲軸轉(zhuǎn)角，由此懷疑該車排氣凸輪軸相位滯后了約36°（147°- 111°=36°）曲軸轉(zhuǎn)角。

圖5

是什么原因?qū)е屡艢馔馆嗇S相位滯后了呢？由于更換過排氣VANOS電磁閥，排除電磁閥卡滯的可能；排氣VANOS電磁閥導(dǎo)線連接器已脫開，排除發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制異常的可能；而發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)也校對過，那還會是什么原因呢？

與之前的維修人員交流得知，他在校對發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)時(shí)，只用專用工具校對了進(jìn)氣、排氣凸輪軸前端相位，并沒有校對進(jìn)氣、排氣凸輪軸后端相位，這種校對方法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，比如凸輪軸相對VANOS鏈輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)就不會被發(fā)現(xiàn)，于是筆者決定重新校對發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)。

插入飛輪定位銷，安裝進(jìn)氣、排氣凸輪軸信號盤的定位工具（圖6），正常（之前維修人員通過該步驟就判斷發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)正確是錯(cuò)誤的，凸輪軸后端相位才是凸輪軸實(shí)際相位，因此一定要校對凸輪軸后端相位）；在進(jìn)氣、排氣凸輪軸后端安裝進(jìn)氣、排氣凸輪軸的定位工具，發(fā)現(xiàn)排氣凸輪軸定位工具無法安裝到位（圖7），可知排氣凸輪軸發(fā)生逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，即相位滯后，這與之前的推斷（排氣凸輪軸相位滯后了約36°曲軸轉(zhuǎn)角）一致。

圖6

圖7

故障排除

重新調(diào)整排氣凸輪軸相位（圖8）后裝復(fù)試車，故障現(xiàn)象消失，故障排除。

圖8

故障總結(jié)

維修后脫開進(jìn)氣、排氣VANOS電磁閥導(dǎo)線連接器，再次測量發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)氣缸1的壓力波形（圖9），分析可知以下信息。

圖9

（1）排氣門打開時(shí)刻約為壓縮上止點(diǎn)后126°曲軸轉(zhuǎn)角，比故障時(shí)的排氣門打開時(shí)刻（約為壓縮上止點(diǎn)后147°曲軸轉(zhuǎn)角）提前了約21（147°-126°=21°） 曲軸轉(zhuǎn)角。
（2）最大氣缸壓力約為4.8 bar（1 bar=100 kPa），比故障時(shí)的最大氣缸壓力（約為6.5 bar）降低了約1.7 bar。排氣門打開時(shí)刻滯后，隨之排氣門關(guān)閉時(shí)刻也滯后，這會增大發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的氣門重疊角，從而使氣缸中殘留的尾氣量增加，不僅使氣缸壓力升高，還影響到了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。為什么排氣凸輪軸正時(shí)錯(cuò)誤，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元沒有存儲相關(guān)故障代碼呢？因?yàn)榕艢馔馆嗇S信號盤與曲軸的相對位置是正確的，所以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過曲軸位置傳感器和排氣凸輪軸位置傳感器信號判斷排氣凸輪軸與曲軸的位置關(guān)系是正確的，因此不會存儲相關(guān)故障代碼，但實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械正時(shí)是錯(cuò)誤的。

審核編輯 黃宇