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(wàn)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(duì)過發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)，清洗了發(fā)動(dòng)機(jī)積炭，升級(jí)了發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（DME），并用煙霧測(cè)試儀檢測(cè)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(qǐng)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(huì)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(cè)儀檢測(cè)，無(wú)相關(guān)故障代碼存儲(chǔ)。用pico示波器測(cè)量曲軸位置傳感器信號(hào)，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(huì)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(hào)異常及氧傳感器信號(hào)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(duì)進(jìn)氣管路進(jìn)行過煙霧測(cè)試，且校對(duì)過發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)，暫時(shí)排除空氣流量傳感器信號(hào)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(cè)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(hào)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(cè)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(shuō)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(shuō)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(cè)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(shuō)明前氧傳感器信號(hào)正常。

接著筆者決定測(cè)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(cè)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(shuō)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(huì)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(duì)過，那還會(huì)是什么原因呢？

與之前的維修人員交流得知，他在校對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)時(shí)，只用專用工具校對(duì)了進(jìn)氣、排氣凸輪軸前端相位，并沒有校對(duì)進(jìn)氣、排氣凸輪軸后端相位，這種校對(duì)方法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模热缤馆嗇S相對(duì)VANOS鏈輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)，此時(shí)就不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，于是筆者決定重新校對(duì)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(hào)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(duì)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(wú)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(cè)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(huì)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(chǔ)相關(guān)故障代碼呢？因?yàn)榕艢馔馆嗇S信號(hào)盤與曲軸的相對(duì)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(hào)判斷排氣凸輪軸與曲軸的位置關(guān)系是正確的，因此不會(huì)存儲(chǔ)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