作者:任贺新
故障現象:
一輛VOLVO S80,搭載B5254T直列五缸引擎,行駛里程約10.5萬KM。該車因引擎前部漏油進廠維修,維修人員更換進、排凸輪軸與曲軸前油封後回裝試車,引擎故障燈點亮,且冷車時引擎偶爾會自動熄火。使用診斷工具檢測,引擎控制單元儲存有引擎正時方面的故障代碼,維修人員反覆檢查裝配過程,並使用特殊工具檢查進、排凸輪位置,也未見異常,於是向作者請求技術支持。
診斷過程:
1. 由於該引擎為橫置式,必須把駕駛側引擎支架拆除,才有空間檢查引擎正時,維修人員嫌來回拆裝引擎支架比較費事,乾脆就不安裝了,改用千斤頂托住引擎油底殼。這樣做沒法出去路試,只能原地輕踩加速踏板試車。
2. 啟動引擎,怠速運轉平穩,但儀表顯示引擎故障燈,使用診斷工具檢測,發現引擎控制單元儲存有故障代碼“P001762曲軸位置/凸輪軸位置關係(缸組1,傳感器B)-算法錯誤-信號比較失敗”和故障碼“P001662 曲軸位置/凸輪軸位置關係;清除故障代碼,故障代碼可以清除,但引擎運轉一會後故障代碼再現。
故障代碼P001662和故障代碼P001762是2個比較常見的故障代碼,故障代碼P001662是指進氣凸輪軸相對於曲軸位置不正確,故障代碼P001762是指排氣凸輪軸相對於曲軸位置不正確。該車進、排氣凸輪軸均採用了可變配氣相位技術,引擎控制單元透過進、排氣凸輪軸位置傳感器持續監控2根凸輪軸的正時位置,即檢查凸輪軸與曲軸之間的相對位置,如果相對位置偏差過大,則存儲故障代碼P001662和故障代碼P001762。
3. 此款引擎採用正時皮帶傳動,校對方法很簡單,將曲軸鏈輪上的標記點對準氣缸體上的記號,在將兩個凸輪軸調節器上的標記各自對準汽缸蓋上的記號,然後安裝上正時皮帶即可。曲軸鏈輪和曲軸前端採花鍵連接,花鍵有個定位寬齒來確保裝配位置的準確性。兩根凸輪軸後端(變速箱側)開有平槽,可用專用工具固定兩根凸輪軸,這個平槽開口設計巧妙,當兩根凸輪軸同時處於某個位置時才能插入專用特殊工具。
據維據維修人員描述,他先將引擎轉到正時位置,用專用工具固定凸輪軸後端,然後拆下曲軸皮帶盤和凸輪軸調節器,換完油封後,又按照順序依次裝回各部件。這樣操作看似不應該出現引擎正時類故障,但引擎控制單元卻存儲了引擎正時類的故障代碼,因此要想排除這個故障,必須從引擎控制單元的視角來分析問題。引擎控制單元是通過進、排氣凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器檢查凸輪軸與曲軸位置的,於是筆者決定用Pico示波器測量各個感知器的訊號,然後組合起來進行分析。
4. 連接Pico示波器,檢測引擎怠速時的進、排氣凸輪位置感知器與曲軸位置感知器的訊號波型。
分析可知,該車進、排凸輪軸位置感知器是霍爾式的,其感應齒盤為“2寬2窄”式結構,即感應齒盤上有2個寬齒和2個窄齒;曲軸位置感知器是磁電式的,其感應齒盤為“58+2”式結構,即感應齒盤有58個齒和2個缺齒。圖中2條虛線之間表示引擎的1個工作循環,曲軸轉了2圈,凸輪軸轉了1圈。由於存儲了引擎正時類故障代碼,此時可變配氣相位系統處於關閉狀態,因此上圖反映了該車引擎的基本正時狀態。理論上,需要找到一輛同款車對比引擎正時波形,才能準確判斷該車的正時波形是否正常,但經過進一步分析該車的正時波形,作者推斷該車的故障原因多半是曲軸鏈輪的位置裝錯了,理由有以下幾點。
5. 基於以下幾點原因,作者推斷曲軸鏈輪裝錯而導致此故障。
(1)故障是在更換油封後出現的,裝配不當引起故障的可能性很大。
(2)故障代碼同時涉及進、排氣凸輪軸,兩者同時裝錯的可能性很小。
(3)進、排氣凸輪軸位置感知器的波形完全一致,如果是凸輪軸裝錯導致的,未免過於巧合,這應該是原車的設計。
(4)維修人員主要拆了凸輪軸調節器和曲軸鏈輪,而一旦曲軸傳動鏈輪的位置安裝錯誤,便會使引擎控制單元存儲故障代碼P0016和故障代碼P0017。
6. 拆下曲軸傳動鏈輪進行確認。用拉爪拔出曲軸傳動鏈輪後,一眼就發現了問題。如下圖所示,綠色箭頭所指位置是曲軸傳動鏈輪和曲軸前端配合的定位寬齒,被錯裝到了紅色箭頭所指的位置,這裡原本是1個凸齒,在安裝過程中被削平了。反推故障發生的過程,拆掉右前車輪和內襯後,維修人員蹲在車輛側面工作,由於位置和光線原因,他只能憑手感將曲軸傳動鏈輪套在曲軸前端,然後再用錘子將傳動鏈輪敲到位,在這個過程中裝錯了曲軸傳動鏈輪的位置。
7. 使用銼刀修復拉傷位置,重新安裝曲軸傳動鏈輪後反覆試車,引擎運轉正常,且故障代碼不再出現,故障排除。
診斷結論:
故障排除後再次量測引擎正時波型,以凸輪軸第二個寬齒上升沿為基準計算曲軸位置感知器與進、排氣凸輪軸位置感知器訊號波形之間的偏差角度,故障狀態相比於正常狀態大約提前了6.5個曲軸訊號齒,1個齒約為6°曲軸轉角(360°÷60=6°),共提前了約39°曲軸轉角(6.5×6°=39°)。曲軸傳動鏈輪1圈共有27個齒,1個齒約為13.3°曲軸轉角(360°÷27≈13.3°),由於曲軸傳動鏈輪安裝偏差了3個齒,因此偏差了約39.9°曲軸轉角(3×13.3=39.9°)。可以看出,用以上2種方法計算得出的數據基本相符,這說明引擎正時波形能夠準確反映引擎的機械配氣正時情況。