故障現(xiàn)象

一輛2007款奧迪A4車，搭載BKB發(fā)動機，累計行駛里程約為23萬km。車主反映，該車曾因機油消耗量過大，在其他修理廠大修過發(fā)動機，而大修后出現(xiàn)發(fā) 動機故障燈異常點亮的故障，為此進行過多次返修，但故障始終未能排除，于是將車開至我廠進行檢修。

故障診斷

接車后試車，起動發(fā)動機，發(fā)動機故障燈異常點亮，發(fā)動機運轉(zhuǎn)無明顯異常。用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機控制單元內(nèi)存儲了多個故障代碼；記錄并清除故 障代碼，故障代碼可以清除，且發(fā)動機故障燈熄滅，但發(fā)動機運轉(zhuǎn)約10s后，故障再現(xiàn)，此時存儲的故障代碼為“P1340凸輪軸位置/曲軸位置傳感器：分配不正確”。分析故障代碼P1340的含義，認(rèn)為凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器檢測到的信號不匹配，以致發(fā)動機控制單元認(rèn)為曲軸和凸輪軸的位置關(guān)系錯誤。

觀察該車發(fā)動機配氣正時的驅(qū)動方式，在發(fā)動機前端由曲軸齒形帶輪通過正時傳動帶驅(qū)動排氣凸輪軸正時齒輪，在發(fā)動機后端由排氣凸輪軸通過正時鏈條驅(qū)動進氣凸輪軸，并且在鏈條處配備了可變配氣正時（VVT）調(diào)整機構(gòu)。

查看維修手冊，得知該車發(fā)動機配氣正時標(biāo)記如圖1所示，校正配氣正時的步驟如下。

（1）通過正時傳動帶輪緊固螺栓旋轉(zhuǎn)曲軸，使曲軸傳動帶輪的標(biāo)記對準(zhǔn)護罩上的標(biāo)記，此時氣缸1的活塞位于上 止點位置。

（2）查看排氣凸輪軸正時齒輪標(biāo)記，應(yīng)對準(zhǔn)氣缸蓋罩上的標(biāo)記。

（3）拆下氣缸蓋罩，查看排氣凸輪軸上的切口A和進氣凸輪軸上的切口B之間的距離，應(yīng)為正時鏈條上的16個滾子。

按照上述步驟校對該車發(fā)動機配氣正時，均正常。發(fā)動機控制單元通過曲軸位置傳感器監(jiān)測曲軸位置，通過進氣凸輪軸位置傳感器監(jiān)測進氣凸輪軸位置（該車無排氣凸輪軸位置傳感器），若曲軸位置和進氣凸輪軸位置的關(guān)系變化超出范圍，則會存儲故障代碼P1340。引起發(fā)動機控制單元存儲故障代碼P1340的原因，除了發(fā)動機配氣正時錯誤以外，可能的故障原因還有：曲軸位置傳感器或進氣凸輪軸位置傳感器信號錯誤，如信號盤、傳感器本身及其線路故障等；進氣凸輪軸扭轉(zhuǎn)；VVT調(diào)節(jié)錯誤。

如圖2所示，將示波器A通道連接至進氣凸輪軸位置傳感器信號線，C通道和D通道連接至曲軸位置傳感器信號線，測得的波形如圖3 所示。

分析圖3可知，磁電式曲軸位置傳感器是一個頻率信號，隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升，信號電壓幅值升高且頻率增大（波形更密集）；曲軸信號盤為58+2齒的結(jié)構(gòu)，每個齒對應(yīng)6°曲軸轉(zhuǎn)角（360°/60=6°）；霍爾式進氣凸輪軸位置傳感器也是一個頻率信號，進氣凸輪軸信號盤上有2 個寬齒，且第2個寬齒的上升沿剛好對應(yīng)曲軸的1 缸上止點標(biāo)記，即對應(yīng)曲軸信號盤上的2個缺齒處。這組波形究竟有沒有問題呢？由于發(fā)動機控制單元就是根據(jù)進氣凸輪軸位置傳感器信號和曲軸位置傳感器信號存儲故障代碼P1340的，所以這組波形肯定有問題，但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)波形作對比，且單個波形沒有明顯異常（由此可排除曲軸位置傳感器、進氣凸輪軸位置傳感器及其相關(guān)線路故障的可能），因此無法直接發(fā)現(xiàn)這組波形的異常點。

該車配備了VVT系統(tǒng)，決定先驗證VVT系統(tǒng)工作是否正常。正常情況下，發(fā)動機怠速時，進氣凸輪軸應(yīng)處于“滯后”位置，進氣門晚開，避免在進氣行程吸入過多燃燒后的廢氣；中高負(fù)荷時，進氣凸輪軸應(yīng)處于“提前”位置，進氣門早開，利用“諧波增壓”的進氣慣性提高進氣效率。原地空踩加速踏板，發(fā)現(xiàn)進氣凸輪軸位置傳感器信號波形相對曲軸位置傳感器信號波形的位置不變，懷疑發(fā)動機控制單元在存儲故障代碼P1340后，關(guān)閉了VVT調(diào)節(jié)功能。

VVT調(diào)節(jié)電磁閥（N205）采用負(fù)控的方式，即發(fā)動機控制單元用占空比的形式控制N205的搭鐵，從而控制N205閥芯的位置，進而改變進氣凸輪軸的位置。起動發(fā)動機，人為將N205控制線搭鐵（注意：只能短時間搭鐵，否則N205內(nèi)部線圈持續(xù)發(fā)熱，可能會損壞N205），測得的波形如圖4所示，觀察可知進氣凸輪軸信號盤第2個寬齒的上升沿對應(yīng)的曲軸位置傳感器波形位置向左移動了約3.5個齒，大約21° 曲軸轉(zhuǎn)角，進氣凸輪軸進入“提前”狀態(tài)，和理論推導(dǎo)一 致，說明VVT系統(tǒng)工作正常。

診斷至此，已排除曲軸位置傳感器、進氣凸輪軸位置傳感器及其相關(guān)線路故障，以及VVT系統(tǒng)故障的可能，接下來準(zhǔn)備檢查進氣凸輪軸、進氣凸輪軸信號盤及曲軸信號盤。仔細(xì)觀察發(fā)動機結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)進氣凸輪軸信號盤相對容易檢查，于是拆下進氣凸輪軸位置傳感器（圖5），檢查進氣凸輪軸信號盤，發(fā)現(xiàn)信號盤上一共有4個齒，包括2個寬齒和2個窄齒，而進氣凸輪軸位置傳感器波形上只有2個寬齒信號。拆下進氣凸輪軸信號盤，并放在進氣凸輪軸傳感器中，模擬進氣凸輪軸信號盤轉(zhuǎn)動的過程，認(rèn)為有2種原因會導(dǎo)致上述故障：一是進氣凸輪軸信號盤窄齒太短，無法有效遮蔽進氣凸輪軸位置傳感器的磁場；二是進氣凸輪軸位置傳感器上的磁鐵尺寸過大。

由于進氣凸輪軸信號盤和進氣凸輪軸位置傳感器均被更換過且不是原廠配件，無法確認(rèn)故障點。訂購新的配件進行對比，確認(rèn)故障原因為進氣凸輪軸位置傳感器型號不正確，故障車安裝的進氣凸輪軸位置傳感器上的磁鐵尺寸過大（圖6），導(dǎo)致進氣凸輪軸信號盤窄齒無法有效遮蔽磁場。

故障排除

更換進氣凸輪軸位置傳感器后試車，發(fā)動機故障燈熄滅，故障代碼P1340不再出現(xiàn)。再次測量曲軸位置傳感器和進氣凸輪軸位置傳感器的信號波形（圖7），與故障車的波形對比可知，正常車的進氣凸輪軸位置傳感器信號波形上有2個寬齒信號和2個窄齒信號，且第2寬齒上升沿向左側(cè)移動了1個齒，也就是“提前”了6°曲軸轉(zhuǎn)角。