2015年長安福特翼虎發動機加速無力

黃逵富

2015年長安福特翼虎發動機加速無力

黃逵富

車型：配置2.0T發動機和6F35自動變速器。

行駛里程：34770km。

故障現象：此車在高速路服務區休息了一個多小時后，再次啟動車子準備繼續行駛時，出現發動機抖動，發動機故障燈點亮，行駛過程中加速無力的故障現象。

故障診斷：據車主反映，車子在服務區熄火休息前一切正常，在休息一個多小時后再次啟動車子準備繼續行駛時，發現發動機怠速時有輕微抖動，發動機故障燈點亮。筆者接到車主救援電話后，建議客戶自己做一下機油、冷卻液液位及水溫等一些基本檢查后,沒有發現特別明顯的異常情況。因為是在高速路服務區并且離店里不到30km,做完基本檢查確保沒有問題的情況下建議客戶慢慢開回店里檢查維修。客戶開回店里后，經我們檢查故障現象確實存在，怠速時有輕微抖動，發動機故障燈點亮，同時據車主反映在出現故障后，車子加速無力，提速性能變差。首先用福特專用診斷儀IDS讀取到的故障碼：①P0016曲軸位置-凸輪軸位置相互關系，第一排傳感器A，如圖1所示；②P0300發現隨機缺火，如圖2所示。

造成發動機怠速抖動、加速不良及導致發動機報故障碼P0016、P0300是否都是相同的故障原因導致？還是不同的故障原因引起？帶著這些疑問及為了能更好的分析故障原因，有必要對此發動機控制系統及觸發發動機報故障碼P0016、P0300的條件進行了解。

圖1 故障碼P0016

此款發動機搭配的進、排氣雙可變凸輪軸正時（VCT）系統。VCT系統由電液定位控制電磁閥、凸輪軸位置（CMP）傳感器和觸發輪構成。PCM接收來自進氣溫度（IAT）、發動機冷卻液溫度（ECT）、發動機機油溫度（EOT）、凸輪軸位置（CMP）、節氣門位置（TP）、質量空氣流量（MAF）和CKP傳感器的輸入信號，以確定發動機的運行條件。在節氣門關閉情況下怠速和低發動機轉速時，PCM根據發動機冷卻液溫度、機油溫度、進氣溫度和質量空氣流量控制凸輪軸的位置。節氣門部分開啟和節氣門全開時，凸輪軸位置由發動機RPM、載荷和節氣門位置決定。PCM計算并確定所需的凸輪軸位置，并通過持續調節VCT電磁閥的占空比，允許機油流向提前或延遲凸輪軸正時的VCT執行器總成，不斷的調節進、排氣門的正時。從而達到降低排放量，并提高發動機功率、燃油經濟性和怠速質量的目的。本系統使用電動液壓控制的凸輪軸調節裝置，彼此獨立控制進氣門與排氣門的正時。凸輪軸調節器依照葉片裝置原理工作，且其調整范圍在進氣端為52°的曲軸轉角，而在排氣端為47°曲軸轉角。啟動發動機時與空轉期間，兩根凸輪軸皆在其啟動位置機械鎖死。排氣門凸輪軸位于早期位置，而進氣門凸輪軸位于晚期位置。排氣端的凸輪軸調節器裝有扭轉彈簧，用于抵消凸輪軸驅動轉矩，確保在所有工作工況下且發動機關閉時，總成均可返回至啟動位置。

故障碼P0016的含義是：動力系統控制模塊（PCM）持續監控可變凸輪軸正時（VCT）位置在凸輪軸和曲軸之間是否失準（凸輪軸和曲軸相對位置）。如果1個或多個輪齒失準，測試失敗，則該故障碼會出現。同時如發生VCT系統故障，也會出現此故障碼（機油污染或VCT電磁閥卡住）。引發此故障碼的可能原因有：

圖3 動力系統控制電路1

（1）凸輪軸位置傳感器（CMP）受損或傳感器線路短路、斷路。

（2）傳感器信號受到電磁波干擾。

（3）VCT電磁閥或線路故障。

（4）機油泵泵油壓力不足或油道堵塞，造成VCT執行器機油壓力過低，凸輪軸位置不穩定。

（5）VCT執行器內部故障。

（6）凸輪軸正時位置不正確。

故障碼P0300的含義是：隨機缺火表示多缸缺火或者是動力控制模塊（PCM）無法確定哪個缸缺火。引發此故障碼的可能原因有：

（1）凸輪軸位置傳感器（CMP）。

（2）燃油系統故障。

（3）點火系統故障。

（4）廢氣再循環系統（此車沒有單獨的廢氣循環系統，由進/排氣雙獨立VCT控制實現廢氣的內部再循環)。

（5）發動機機械故障。

通過比較兩個故障碼觸發的可能原因，發現3個相同的可疑故障原因：①凸輪軸位置傳感器（CMP）；②VCT系統故障；③發動機機械故障。都會觸發兩個不同的故障碼：P0016、P0300。結合故障出現時的情況及故障碼含義分析：因為停車前發動機一切正常，停車休息之前發動工作一切正常，基本排除了發動機機械故障的可能。同時如果單單是燃油系統故障、點火系統故障導致的故障現象，發動機是不會報故障碼P0016。因此也排除了燃油系統故障、點火系統故障的可能。經過以上的分析，下面重點檢查進氣凸輪軸位置傳感器（CMP）及相關線路故障和VCT系統及相關線路故障。

圖4 動力系統控制電路2

首先故障碼報P0016，因維修資料和IDS 讀取的故障碼解釋不一致，不知道第一排傳感器A是進氣凸輪軸位置傳感器，還是排氣凸輪軸位置傳感器。為了安全起見，通過拔取凸輪軸位置傳感器啟動后再次用IDS讀取故障碼的方法進行確認，拔取進氣傳感器后讀取的故障碼報第一排傳感器A信號故障，由此確定第一排傳感器A指的是進氣凸輪軸位置傳感器。依據發動機控制線路（圖如圖3、圖4所示），檢查凸輪軸位置傳感器及VCT電磁閥線路，線路正常，沒有斷路、短路故障，并且VCT電磁閥的供電線路正常。將進氣側凸輪軸位置傳感器和排氣側凸輪軸位置傳感器（進排氣凸輪軸位置傳感器通用）互換后，故障碼依舊報P0016，由此可以排除了進氣凸輪軸位置傳感器、傳感器線路和VCT電磁閥線路故障的可能。用IDS讀取怠速時VCT的工作數據流，如圖5所示。

讀取到VCT怠速時的工作數據流顯示：進氣凸輪軸實際位置為-49.68°（相對于曲軸位置提前49.68°），而PCM期望的進氣凸輪軸正時位置角度為0；排氣凸輪軸實際位置為0.62°，PCM期望的排氣凸輪軸正時位置角度為0和實際位置基本一致。同時進氣及排氣凸輪軸位置工作循環都為0。而依據VCT 的基本工作原理可知：在冷車啟動及怠速時應減少近、排氣門的重疊角，減少廢氣進入進氣側，確保發動機的穩定燃燒，保證發動機的平穩運轉及提高燃油經濟性。啟動發動機時與空轉期間，兩根凸輪軸皆在其啟動位置機械鎖死。從數據流也可以看出此時PCM期望的進、排氣凸輪軸正時位置角度都為0，進氣及排氣凸輪軸位置工作循環也都為0，此時VCT 不參與凸輪軸位置的調整工作。從讀取到的進氣實際凸輪軸位置數據可知，此時發動機的進氣凸輪軸和曲軸的相對位置提前了49.68°，和理論需求的角度0有很大的區別。排氣側凸輪軸位置正常只有進氣側凸輪軸位置提前，造成進氣凸輪軸都提前的最主要原因有：①進氣VCT執行器卡滯在提前位置；②進氣VCT 電磁閥卡滯在提前側（此時進排氣凸輪軸位置工作循環都為0，排除了PCM控制出問題的可能性）。

圖5 VCT工作數據流

圖6 VCT電磁閥位置

圖7 數據流

進氣VCT 執行器油道堵塞。為了確認故障原因，拆下氣門飾蓋，重新對發動機正時，此時正時系統正常，排除了VCT執行器卡滯的可能性（正常情況下，發動機熄火后凸輪軸在彈簧力的作用下恢復初始位置）。因為油道不好檢測，本著先簡后繁的原則，先拆下進氣VCT 電磁閥檢查沒有看出明顯故障點，然后將進氣VCT電磁閥和排氣VCT電磁閥互換，如圖6所示。

裝復車子啟動，發現故障現象轉移，即怠速時進氣側凸輪軸實際位置接近0°左右，而排氣側凸輪軸實際位置大大提前，故障現象隨故障部件轉移。到此故障原因找到，即進氣VCT 電磁閥卡滯在提前側，更換進氣側VCT 電磁閥后，經多次試車，故障碼、故障燈不再重現，加速正常，故障排除。正常車輛怠速時VCT工作數據如圖7所示。

故障總結：此車啟動發動機怠速抖動及發動機故障燈常亮加速無力，報故障碼P0016、P0300都是由于進氣凸輪軸正時不對導致。由于進氣側VCT 電磁閥卡滯在提前位置導致發動機啟動后機油經VCT油道進入VCT提前室致使進氣凸輪正時非正常的提前了49.68°。在啟動及怠速時，進排氣氣門重疊角過大，部分廢氣重新流入進氣管，造成參與二次燃燒的廢氣過多，發動機燃燒不良，出現缺火現象并報故障碼P0300，最終導致怠速時發動機有抖動及加速不良的故障現象。其次,動力系統控制模塊（PCM）持續監控可變凸輪軸正時（VCT）位置在凸輪軸和曲軸之間是否失準（凸輪軸和曲軸相對位置）,從圖4中VCT數據流可以看出，進氣凸輪軸提前過大，大大超出了當時條件下凸輪軸和曲軸相對位置，所以報故障碼P0016。通過此案例也給我們一些提示，在遇到發動機報多個故障碼的情況下，通過查找導致出現不同故障碼的相同故障原因，并結合故障出現的條件及故障現象進行合理的推理分析、論證，縮小檢測范圍，減少大部分不必要的檢查，提高診斷效率，即可快速的查明故障原因、找出故障部件，最終排除故障。