在傳統的發動機機械配氣相位在滿足發動機轉速在一定情況下才是最合適的,這個最佳的配氣相位由發動機結構形式、凸輪軸的形狀和運轉快慢確定的。現在很多汽車上都使用了可變氣門正時技術進行控制配氣相位,能使配氣相位隨發動機轉速、負荷變化進行自動的調整。但是如果這個電子系統發生故障,會導致發動機存在加速不良、抖動等情況。下面就讓我們通過一個維修案例來了解一下,如果車輛出現類似的故障應該如何進行處理。
車輛情況這輛車是2015年款的名爵MG 銳騰GS,發動機是1.5T排量的,發動機型號15E4Eg。該車的故障現象是怠速情況下,發動機嚴重抖動,容易熄火,加不起油,而且發動機故障燈亮。有如下兩個故障碼,P0017:曲軸/凸輪軸相互關係,1列感測器B/排氣凸輪軸位置跳動;p0300:多缸失火,故障程式碼如下圖所示。
根據車主描述,車輛在半個月前因為真空泵泵頭破碎損壞在別的修理廠更換過真空泵,拆開過氣門室蓋清理碎片,更換了機油和濾清器,在維修十幾天後出現該故障,車主後面把車開到4s店進行檢查,4S店給出的維修方案是需要更換正時裝置,車主覺得4S店要價不合理,所以希望再對車輛進行重新檢查,看看是否真的是正時裝置損壞。
故障分析要解決該車的故障需要解決這兩個故障程式碼,P0017表示曲軸和排氣凸輪軸的相互關係,在發動機工作時,曲軸位置感測器檢測一缸活塞是否處於上止點的位置,凸輪軸位置感測器檢測凸輪軸轉動的角度,這兩個訊號傳遞給發動機ECU用於點火時刻的判斷,ECU通過檢測凸輪軸的可變正時位置來檢查曲軸與凸輪軸的相對位置關係,用於保證點火的正確性。
在VVT可變正時系統中,ECU通過控制可變正時機油控制閥和曲軸與凸輪軸之間間隙的相對位置來改變進氣門和排氣門開啟和關閉的時間,使進氣量得到更好的控制。VVT可變正時系統的組成結構如下圖所示,主要由VVT感測器(凸輪軸位置感測器)、正時機油控制閥和VVT控制器組成。
曲軸與凸輪軸的相對位置關係是由發動機怠速時VVT習得值來檢測的,怠速時排氣門的氣門正時被設定在最大提前角的位置,如果在多個點火過程中,VVT習得值不在規定的範圍內,也就是曲軸與排氣凸輪軸的相對位置關係錯位超出了1個輪齒的間隙,那麼發動機ECU就會報P0017故障程式碼了。
按照故障碼的意思來看,故障其實已經很明顯了,因為車主更換過機油和真空泵,那麼可能的原因是真空泵碎片堵塞機油油道導致機油壓力不夠引起的,或者使用了品質不好的機油導致排氣正時機油控制閥(OVC)濾清器堵塞導致,除此之外,其他可能的原因還有正時鏈條拉長或者正時齒輪跳齒、排氣的機油控制閥損壞、排氣凸輪軸正時齒輪總成損壞。
“多缸失火”這個的故障程式碼是因為正時不對引起的,因為發動機控制單元是通過曲軸位置感測器來檢測發動機是哪個氣缸存在失火情況的,在失火瞬間,由於缺乏做功行程的加速作用,發動機轉動的角速度會發生變化,造成轉速的波動較大,所以我們只需要解決P0017這個故障碼就可以了,但是還是需要對點火系統進行基本的檢查。
故障維修首先著車發現發動機怠速時會出現一陣一陣的抖動,覺得是點火線圈的問題,但是在斷開每個氣缸的點火線圈插頭時,抖動更加明顯了,這說明不是點火線圈引發的抖動。拆開檢查火花塞,除了積碳多一點外,其他沒有都是正常的,所以排除了點火系統的故障。
根據過往的維修經歷,如果是正時機油控制閥(VVT閥)故障也會導致發動機抖動,加速無力,於是拆開VVT電磁閥,檢查控制閥的電阻,測試為7歐姆,在正常範圍內(如果測量的電阻為無窮大或者有滑變的現象,那就說明電磁閥壞了)。為了更好的判斷是否是正時機油控制閥好壞,試著給電磁閥通電,發現控制閥能快速的移動,這說明控制閥是正常的。
接著拆開正時蓋檢查正時,如下圖所示,把曲軸轉到一缸上止點的位置,細數進氣凸輪軸與排氣凸輪軸記號之間的鏈節剛好是13節,跟鏈上顏色節數一樣,所以判斷正時沒有跳齒,正時鏈條也安裝正確,沒有鬆動。觀察兩條凸輪軸角度方位都沒發現有問題,這說明正時的相對位置關係是沒有問題的。將正時鏈條、鏈條導板和正時鏈條張緊器拆下來檢查,沒有發現鏈條有拉長,鏈條導板也沒有鬆脫損壞,鏈條張緊器也未見異常。
檢查電磁閥濾網、油底殼和機油泵都沒發現有積碳堵塞或鐵屑,而且發動機著車沒有明顯的氣門異響,說明缸蓋上面的機油壓力是沒問題的。沒辦法了只能先更換正時一套,更換排氣凸輪軸,裝好著車後發現故障依舊。把進氣和排氣的VVT電磁閥和凸輪軸感測器調過來裝,還是一樣故障,顯示“排氣凸輪軸位置跳動”。
後來細想VVT齒輪也會影響正時(因為電腦並沒有顯示可變氣門存在卡滯或效能方向的故障),進入發動機控制系統使用動作測試,想手動控制執行器控制閥工作,但是因為有P0017故障碼當前的指令不能執行。
再次仔細觀察資料流,發現進氣和排氣的VVT齒輪在冷車的時候會有工作,但是熱車後進排氣齒輪都有點滯後。在加大油門時,進氣齒輪會有提前的動作,而排氣齒輪直接就卡滯沒反應。在正常工況下加大油門,進氣和排氣的vvt齒輪會有相應的動作提前氣門,所以根據以上現象判斷出vvt齒輪故障。
故障排除
再次拆正時更換兩個VVT齒輪,安裝好VVT齒輪對好正時裝置,發現故障碼不再出現,後面通過電話回訪車主也沒有出現問題,所以故障排除。
總結反思這型別的故障主要是有以下幾個方面的原因:一是機油方面,二是曲軸和凸輪軸位置感測器,三是正時裝置方面,四是正時機油控制閥(VVT閥)。在本次維修過程中,正是因為VVT齒輪卡在了最大延遲的位置,導致P0017故障碼的出現,而不會報與正時機油控制電磁閥相關的故障。
更換的VVT齒輪實際上包含了VVT控制器在內,控制的原理如下:在怠速或起動的工況下,VVT控制器使進氣門動作相位滯後,排氣門動作相位提前;在大負荷和高速工況下,因為發動機的轉速較高,VVT控制器控制排氣門提前開啟,進氣門延遲關閉。這個原理是判斷案例中VVT齒輪損壞的依據。
那為什麼在維修過程中沒有對曲軸和凸輪軸位置感測器進行檢測呢?因為如果是曲軸位置感測器有故障,那麼會造成著不了車或者在汽車行駛的過程中出現熄火的情況。而凸輪軸位置感測器那就更沒有可能了,一方面是沒有凸輪軸位置感測器的故障程式碼,另一方面即使是凸輪軸位置感測器完全沒有作用,雖然加速會受到一定的影響,但是不會像案例中的車輛那樣明顯的。那麼我們只需要考慮的是正時和可變配氣機構方面的問題了,這樣可以提高診斷的準確率,節約工作時間。