蒙迪歐發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)故障的排除

文：黃逵富

蒙迪歐發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)故障的排除

文：黃逵富

VTC電磁閥

故障現(xiàn)象：一輛2017年款長(zhǎng)安福特蒙迪歐轎車，搭載1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)和6F35自動(dòng)變速器，行駛里程210 km。用戶反映該車為剛提不久的新車，在正常行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)突然出現(xiàn)嚴(yán)重抖動(dòng)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈報(bào)警，出現(xiàn)故障后車輛加速無力。

檢查分析：維修人員接車后，首先驗(yàn)證故障現(xiàn)象。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在嚴(yán)重的抖動(dòng)現(xiàn)象，并且有熄火的傾向，轉(zhuǎn)速難以提升，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈常亮，故障現(xiàn)象確如用戶所述。

接下來，維修人員使用福特專用故障診斷儀IDS對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，讀取到故障碼（圖1）：P0015——排氣凸輪軸正時(shí)延遲過量；P0017——曲軸位置—凸輪軸位置相互關(guān)系。

圖1 相關(guān)故障碼

此款發(fā)動(dòng)機(jī)搭載進(jìn)、排氣雙可變凸輪軸正時(shí)（VCT）系統(tǒng)。VCT系統(tǒng)由電液定位控制電磁閥、凸輪軸位置（CMP）傳感器和觸發(fā)輪構(gòu)成。PCM接收來自進(jìn)氣溫度（IAT）、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度（ECT）、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度（EOT）、凸輪軸位置（CMP）、節(jié)氣門位置（TP）、質(zhì)量空氣流量（MAF）和CKP傳感器的輸入信號(hào)，以確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。

在節(jié)氣門關(guān)閉情況下，怠速和低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)控制單元（PCM）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、機(jī)油溫度、進(jìn)氣溫度和質(zhì)量空氣流量控制凸輪軸的位置。節(jié)氣門部分開啟和節(jié)氣門全開時(shí)，凸輪軸位置由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、載荷和節(jié)氣門位置決定。PCM計(jì)算并確定所需的凸輪軸位置，并通過持續(xù)調(diào)節(jié)VCT電磁閥的占空比，允許機(jī)油流向提前或延遲凸輪軸正時(shí)的VCT執(zhí)行器總成，不斷調(diào)節(jié)進(jìn)、排氣門的正時(shí)。從而達(dá)到降低排放量，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率、燃油經(jīng)濟(jì)性和怠速質(zhì)量的目的。

圖2 故障排除后怠速時(shí)VCT的工作數(shù)據(jù)流

本系統(tǒng)使用電動(dòng)液壓控制的凸輪軸調(diào)節(jié)裝置，彼此獨(dú)立控制進(jìn)氣門與排氣門的正時(shí)。凸輪軸調(diào)節(jié)器依照葉片裝置原理工作，且其調(diào)整范圍在進(jìn)氣端為52°的曲軸轉(zhuǎn)角，而在排氣端為47°曲軸轉(zhuǎn)角。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)與怠速期間，兩根凸輪軸皆在其初始位置機(jī)械鎖死。排氣門凸輪軸位于早期位置，而進(jìn)氣門凸輪軸位于末期位置。排氣端的凸輪軸調(diào)節(jié)器裝有扭轉(zhuǎn)彈簧，用于抵消凸輪軸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，確保在所有工作工況下且發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，總成均可返回至初始位置。

故障碼P0015的產(chǎn)生機(jī)制是：當(dāng)可變凸輪軸正時(shí)（VCT）位置過于延后以及當(dāng)凸輪軸正時(shí)超過最大標(biāo)定值或保持在延遲位置時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生該故障碼。故障碼P0017的產(chǎn)生機(jī)制是：PCM持續(xù)監(jiān)控可變凸輪軸正時(shí)（VCT）位置在凸輪軸和曲軸之間是否失準(zhǔn)（凸輪軸和曲軸相對(duì)位置）。如果1個(gè)或多個(gè)輪齒失準(zhǔn)，測(cè)試失敗，以及當(dāng)VCT系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)（機(jī)油污染或VCT電磁閥卡住）就會(huì)產(chǎn)生此故障碼。而引發(fā)這2個(gè)故障碼的可能原因如下。

（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(hào)受到電磁波干擾。

（3）VCT電磁閥卡滯或線路故障。

（4）機(jī)油泵泵油壓力不足或油道堵塞，造成VCT執(zhí)行器機(jī)油壓力過低,凸輪軸位置不穩(wěn)定。

（5）VCT執(zhí)行器內(nèi)部故障。

（6）凸輪軸正時(shí)位置不正確。

維修人員用IDS讀取怠速時(shí)VCT的工作數(shù)據(jù)流（圖2），數(shù)據(jù)流顯示：排氣氣凸輪軸實(shí)際位置為46.68°（相對(duì)于曲軸位置延后46.68°），而PCM期望的排氣凸輪軸正時(shí)位置角度為0°；進(jìn)氣凸輪軸實(shí)際位置為1.12°，PCM期望的進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)位置角度為0°，和實(shí)際位置基本一致。同時(shí)進(jìn)氣及排氣凸輪軸位置工作循環(huán)都為0%。而依據(jù)VCT 的基本工作原理可知，在冷車起動(dòng)及怠速時(shí)，應(yīng)減少進(jìn)、排氣門的重疊角，減少廢氣進(jìn)入進(jìn)氣側(cè)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定燃燒，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)及提高燃油經(jīng)濟(jì)性。因此起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)與怠速期間，兩根凸輪軸皆在其初始位置機(jī)械鎖死。從數(shù)據(jù)流也可以看出此時(shí)PCM期望的進(jìn)、排氣凸輪軸正時(shí)位置角度都為初始位置0°，進(jìn)氣及排氣凸輪軸位置工作循環(huán)也都為0%，此時(shí)VCT 不參與凸輪軸位置的調(diào)整工作。

從讀取到的排氣實(shí)際凸輪軸位置數(shù)據(jù)可知，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凸輪軸和曲軸的相對(duì)位置延后了46.68°，和理論需求的角度0°有很大差異。進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置正常，只有排氣側(cè)凸輪軸位置延后，造成排氣凸輪軸延后的主要原因如下。

（1）排氣VCT執(zhí)行器卡滯在延后位置。

（2）排氣VCT 電磁閥卡滯在延后側(cè)油道（此時(shí)進(jìn)排氣凸輪軸位置工作循環(huán)都為0%，排除了PCM控制出問題的可能性）。

（3）排氣VCT 執(zhí)行器油道堵塞。

（4）排氣VCT電磁閥線路斷路、短路。

綜合以上檢查所得到的信息，本著先簡(jiǎn)后繁的原則，維修人員先檢查排氣側(cè)VCT電磁閥的相關(guān)線路。經(jīng)檢查，確認(rèn)不存在短路、斷路現(xiàn)像。然后，拆檢排氣側(cè)電磁閥，拆下來后檢測(cè)電磁閥電阻正常，沒有看出明顯故障點(diǎn)。因電磁閥油道不好檢測(cè)，從正常車輛拆了一個(gè)排氣側(cè)VCT電磁閥和故障車輛排氣VCT電磁閥進(jìn)行互換試驗(yàn)。安裝好后將兩輛車全部起動(dòng)，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象轉(zhuǎn)移，即原來故障車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而原來正常車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了嚴(yán)重的抖動(dòng)現(xiàn)象。到此故障原因已經(jīng)明確，即排氣VCT 電磁閥卡滯在延后位置。

故障排除：更換排氣側(cè)VCT 電磁閥后，故障排除?；謴?fù)正常后的車輛怠速時(shí)VCT工作數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 故障車怠速時(shí)VCT的工作數(shù)據(jù)流

維修總結(jié)：此車的故障現(xiàn)象是由于排氣側(cè)VCT 電磁閥卡滯在最大延后位置導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，機(jī)油經(jīng)VCT油道進(jìn)入VCT延后室，致使排氣凸輪正時(shí)延后了46.68°，從而造成排氣凸輪軸正時(shí)與當(dāng)前的工況嚴(yán)重不符所致。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于排氣凸輪軸延后，造成排氣門延后開啟，進(jìn)、排氣氣門重疊角過大，大部分廢氣又重新流入進(jìn)氣管且排氣不干凈，在下一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)氣缸的廢氣過多，發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)燃燒不良、失火現(xiàn)象，最終導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng)及加速不良的故障現(xiàn)象。

黃逵富，自2008年起從事汽車維修工作，先后就職于東風(fēng)悅達(dá)起亞和長(zhǎng)安福特4S店。從普通機(jī)電維修工做起，經(jīng)歷了車間所有技術(shù)類崗位，最終走上技術(shù)培訓(xùn)和管理工作?，F(xiàn)任賀州福特4S店車間主管、技術(shù)主管，并負(fù)責(zé)售后內(nèi)部技術(shù)培訓(xùn)及管理工作。精通長(zhǎng)安福特車型疑難故障的診斷維修。在汽車技術(shù)類刊物多次發(fā)表維修技術(shù)類文章。