故障現象:
一輛Maserati Ghibli 搭載V6 雙渦輪 3.0L引擎,冷車時怠速抖動嚴重,有時運行一陣子會聽到“咔”的一聲金屬敲擊聲然後怠速平穩;有時怠速抖動會持續。檢查引擎油位水位正常,各線路管路連接正常,電瓶電壓12.7V。
診斷過程:
1.連接MDEVO診斷電腦讀取故障碼,顯示多缸失火與正時故障,詳細故障碼如下:
- 002400 – 汽缸列2排氣凸輪軸正時過遲或系統性能
- 030000 – 多缸失火
- 030600 – 汽缸6失火
- 030500 – 汽缸5失火
- 030400 – 汽缸4失火
2. 讀取引擎數據流:引擎轉速890轉,水溫53度,進氣溫度22.5度,節氣門開度4%,燃油壓力40bar,機油壓力3.78bar,進氣歧管壓力79.5kpa,噴油脈寬2.0ms,右側汽缸列λ值0.98,左側汽缸列λ值12。
3. 根據故障碼以及含氧感知器的回饋訊號,決定拆下左側缸列,4.5.6缸的火星塞檢查,發現火星塞點火電極已經嚴重積碳並被汽油浸濕,目視缸內活塞平面也十分潮濕。清潔吹乾火星塞和汽缸後做跳火試驗正常,裝回試車,故障依舊。鑑於此車報左側排氣凸輪軸正時故障,且左側氣缸列全部失火,決定檢查缸壓和正時。
4. 檢測故障車與正常車的運行中缸壓波型,使用WPS500X連接壓力感知器到火星塞接頭,並調整時基約為50ms/div,檢測到故障車的缸壓幾乎沒有排氣門提前角,而正常車排氣提前角約為50度。
5. 從排氣提前角的量測確定故障缸列4.5.6缸的排氣門都存在滯後的問題,與正常缸差了45度左右。
診斷可能原因為:
- 正時鍊條跳齒
- 可變正時調節故障
- 鍊條張力器故障
- 凸輪軸
6. 加入凸輪軸位置感知器輔助診斷,發現故障車與正常車的相同缸的壓縮上死點對應到的凸輪位置不同,藉此判斷正時不一致。
7. 觀察到故障車的壓縮上死點對應凸輪軸第一個寬波角度為60度,正常車為13度,可以得知正時的確存在故障。
8. 查閱相關資料,可變氣門正時系統確保理想的汽缸運作,可在較低轉速下實現更大的扭矩分配,以及降低排放指數並改善燃油消耗量。它由來自引擎控制單元的脈寬調製(PWM)信號通過相關電磁閥和機油迴路啟用。拆下調節電磁閥並打開點火開關,調節閥針可迅速頂出。用手來回推拉閥針,順暢無卡滯,拆除左側氣缸氣門室蓋,轉動曲軸,進排氣凸輪軸調節器上的正時標記箭頭可基本對準。檢查鏈條張緊器,此液壓張緊器帶有單向鎖止裝置,且柱塞回彈順暢有力。
9. 拆下凸輪時發現,第二第三軸瓦蓋的螺絲偏緊,凸輪軸軸頸上沒有附著潤滑油,取而代之的是乾磨的鋁粉液和雜質,凸輪軸已經有磨損拉傷現象。檢查凸輪軸所有潤滑油道均正常無堵塞。用間隙條檢測軸與軸承的間隙偏小。
10. 檢查至此,判定是因為排氣凸輪軸主軸頸與軸瓦蓋間隙過小磨損,導致機械阻力過大,使得可變正時調節器在啟動時靠油壓已無法調節凸輪軸到正確相位,導致排氣凸輪軸始終處在最遲角度。造成單列汽缸的正時錯亂,雖然缸壓能夠正常建立,但點火和噴油的時間卻不對,導致引擎失火抖動。
11. 更換排氣凸輪軸調節器、排氣凸輪軸及軸承蓋。重新校對正時並確認正時的準確性,加注新機油。經試車,啟動性能良好,怠速平穩,加速性能良好,讀取各數據流正常,確認故障排除。
診斷結論:
從此案例可得知藉由缸壓波型量測排氣門開啟角度來比較很適合用來診斷引擎的正時故障,此車的設計為怠速時可變正時調節閥會調節排氣凸輪角度,但軸承蓋過緊導致無法透過油壓來調節正時角度,這算是罕見的故障情況,但若能搭配示波器,就可以加速診斷。