2012款一汽大眾邁騰可變氣門控制系統(tǒng)故障

◆文/廣東 王利軍

故障現(xiàn)象

一輛2012款一汽大眾邁騰1.8T，搭載EA888型發(fā)動機和雙離合自動變速器，行駛里程為187 600km。據(jù)車主反映：該車發(fā)動機早上冷啟動后，怠速工況下抖動嚴重，儀表臺上的廢氣排放故障燈亮，排氣管的尾部排氣口發(fā)出沉重的“吐吐”聲，并有濃重的汽油味，但踩住油門踏板使發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到1 500r/min時，發(fā)動機又恢復(fù)正常，松開油門踏板后怠速抖動嚴重，甚至熄火。

故障診斷與排除

接車后，首先驗證故障現(xiàn)象，確實如車主描述一樣，冷車啟動后，發(fā)動機怠速抖動嚴重，但轉(zhuǎn)速達到1 500r/min時故障現(xiàn)象消失，松開油門后怠速抖動更嚴重，甚至熄火。

根據(jù)發(fā)動機工作原理，導(dǎo)致發(fā)動機怠速抖動的原因主要有以下幾個方面：

1.點火系統(tǒng)故障，由于該故障車的發(fā)動機各缸采用獨立點火模式，如果某個汽缸的高壓點火線圈或火花塞工作不良就會導(dǎo)致該汽缸工作不良，但不會影響其他汽缸的正常工作，從而引起發(fā)動機怠速抖動。

2.燃油系統(tǒng)故障，如果燃油泵或噴油嘴工作不良，造成噴入汽缸內(nèi)的燃油不足或過多，使汽缸內(nèi)的可燃混合氣過濃或過稀，使得混合氣不能保持最佳的空燃比，從而造成發(fā)動機怠速抖動。

3.進氣系統(tǒng)漏氣，節(jié)氣門體和節(jié)氣門后方的進氣歧管漏氣，也會導(dǎo)致混合氣無法保持最佳的空燃比，引起發(fā)動機怠速抖動。

4.發(fā)動機傳感器、執(zhí)行器、發(fā)動機ECU及其線路搭鐵不良，也會導(dǎo)致發(fā)動機工作異常，引發(fā)抖動。

5.配氣正時錯誤或是正時鏈條跳齒，同樣會導(dǎo)致發(fā)動機不能正常工作，導(dǎo)致發(fā)動機抖動，甚至引發(fā)更嚴重的故障。

本著由易到難的步驟進行排除故障，首先用診斷儀VAS6150B讀取發(fā)動機故障碼，故障碼顯示為“凸輪軸位置傳感器G40與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28分配不正常確，多缸失火”。

根據(jù)此車故障現(xiàn)象怠速抖動而且出現(xiàn)多缸失火，首先檢查點火系統(tǒng)，更換4個點火線圈和4個火花塞后試車，故障依舊。接著筆者用化油器清洗劑在進氣歧管及節(jié)氣門體處噴射，此時發(fā)動機無明顯轉(zhuǎn)速提高，說明進氣歧管處無漏氣現(xiàn)象。拔下節(jié)氣門體上的真空軟管，人為增加進氣量，發(fā)動機無好轉(zhuǎn)，再向真空軟管內(nèi)噴化油器清洗劑，觀察發(fā)動機怠速抖動狀態(tài)同樣無好轉(zhuǎn)。

拆檢火花塞，4個火花塞電極都發(fā)黑，顯然是混合氣過濃、燃燒狀態(tài)不佳所致，為此，筆者懷疑是油路故障。測量燃油系統(tǒng)的壓力，發(fā)動機怠速油壓為290kPa(標(biāo)準(zhǔn)值260-304kPa)，在正常范圍之內(nèi)。用VAS6150B診斷電腦讀取發(fā)動機高壓油泵140組數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)怠速高壓油泵的壓力在40bar(1bar=105Pa)以上，屬于正常。拆下4個噴油器放在檢測機上檢測，各缸噴油器的噴油量基本一致，而且沒有出現(xiàn)噴油嘴滴漏現(xiàn)象，說明燃油系統(tǒng)正常。測量汽缸壓力，4個汽缸的缸壓值均在10～11bar之間，都在正常范圍之內(nèi)。

既然按常規(guī)方法無法排除故障，筆者只好從造成此車故障碼的原因著手分析。根據(jù)故障碼“凸輪軸位置傳感器G40與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28分配不正常確”，分析此故障應(yīng)該是正時配氣方面的故障。

檢查G40和G28相關(guān)線路，未發(fā)現(xiàn)異常，在常溫下測量G28電阻值900Ω，在正常范圍之內(nèi)。從另一臺車上對調(diào)G40和G28后，試車故障依舊。“凸輪軸位置傳感器G40與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28分配不正常確”不僅僅是與G40、G28及線路有關(guān)，如果正時不正確也會影響到G40和G28兩者之間的對應(yīng)關(guān)系。

考慮到此車是鏈條驅(qū)動，而鏈條的漲緊度是由機油壓力給到鏈條漲緊器的，如果機油壓力過低，有可能會造成鏈條跳齒，因此有必要先測量發(fā)動機機油壓力。在怠速時測得發(fā)動機的機油壓力為2.0bar，發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2 000r/min時的機油壓力為3.0bar(正常值為2.7～4.5bar)。拆下正時鏈蓋檢查正時鏈條，發(fā)現(xiàn)鏈條漲緊器已凸出到極限，說明故障車正時鏈條已被拉長。更換一套全新的正時鏈條、鏈條漲緊器、正時鏈板，重新對好發(fā)動機正時，啟動發(fā)動機后，怠速狀態(tài)下發(fā)動機依然抖動嚴重。

用診斷儀清除發(fā)動機故障碼，對發(fā)動機加速一段時后，故障碼“凸輪軸位置傳感器G40與發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器G28分配不正常確”又再次出現(xiàn)。接著用VAS6150B診斷電腦讀取發(fā)動機91組數(shù)據(jù)流，在91組內(nèi)第3區(qū)為凸輪軸調(diào)節(jié)裝置根據(jù)發(fā)動機工況所須調(diào)節(jié)的理論值，而第4區(qū)為凸輪軸調(diào)節(jié)裝置根據(jù)發(fā)動機工況所須的調(diào)節(jié)的實際值，它將會與理論值在一定的偏差范圍內(nèi)進行變化。在發(fā)動機怠速工況時，讀得第3區(qū)的值是38，第4區(qū)的值是37.5，基本正常；但加速時發(fā)現(xiàn)第4區(qū)的數(shù)值不能隨著第3區(qū)的數(shù)值變化而變化。正常情況下，第4區(qū)的實際值要同第3區(qū)的理論值保持基本一致。看來問題出在進氣凸輪軸的調(diào)節(jié)部分，負責(zé)調(diào)節(jié)凸輪軸位置的是電磁閥N205，由它來推動機械閥工作。它是發(fā)動機控制單元，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負載和發(fā)動機溫度以及曲軸和凸輪軸位置的信息，發(fā)動機控制單元驅(qū)動電磁閥N205。用示波器測量電磁閥N285處的占空比信號，儀器顯示有正常的占空比信號。拆下機械閥檢查，發(fā)現(xiàn)此閥已經(jīng)卡滯。由于機械閥卡滯，機油無法正確分配到葉片調(diào)節(jié)器內(nèi)，也就無法實現(xiàn)進氣凸輪軸的調(diào)節(jié)，從而造成在發(fā)動機91組數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)第3區(qū)和第4區(qū)理論值無法同實際值保持一致的現(xiàn)象。更換械調(diào)節(jié)閥后，該車故障被徹底排除。

維修小結(jié)

通過該車故障的診斷和排除，筆者有這樣的體會：

1.在維修電控發(fā)動機時，要多從發(fā)動機故障碼中尋找故障原因，通過數(shù)據(jù)流進行故障分析。

2.檢修可變配氣正時發(fā)動機時需要注意機油壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、葉片調(diào)節(jié)器、電磁閥N205和機械閥，因為這些機構(gòu)或部件會直接影響發(fā)動機的正時系統(tǒng)。

3.該車的故障源是機械閥卡滯，導(dǎo)致發(fā)動機無法調(diào)節(jié)可變正時。雖然汽缸壓力正常，但由于機械閥卡滯使葉片調(diào)節(jié)器無法正常調(diào)節(jié)，從而使部分汽缸在工作時出現(xiàn)氣門沒有正常完全關(guān)閉，發(fā)動機內(nèi)部出現(xiàn)漏氣的現(xiàn)象，從而引起發(fā)動機抖動。

知識延伸

大眾EA888發(fā)動機在國內(nèi)的裝機量比較大，而且最近幾年，可變氣門正時技術(shù)被廣泛應(yīng)用。借此機會，筆者下面系統(tǒng)介紹大眾EA888發(fā)動機的可變氣門正時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理。

一方面，車主越來越青睞高功率和大扭矩發(fā)動機；另一方面，國家相關(guān)法規(guī)對汽車的燃油經(jīng)濟性和尾氣排放越來越高，而可變氣門正時系統(tǒng)能較好地緩解這一矛盾。

發(fā)動機工作時，混合氣體能否在發(fā)動機汽缸內(nèi)迅速充分燃燒是決定發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和尾氣排放的重要因素，而由燃料和空氣組合成的混合氣的混合均勻程度和合適的空燃比是決定充分燃燒的關(guān)鍵。具體到氣門正時系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負載對進氣凸輪軸和排氣凸輪軸的進行調(diào)整是必不可少的。因此，調(diào)整系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)以及調(diào)整方式正在被不斷地改進。現(xiàn)代新型汽車發(fā)動機多采用可變進氣系統(tǒng)，這對發(fā)動機在低速時獲得大扭矩、高速時獲得大功率有很好的兼顧作用。大多數(shù)發(fā)動機通過增加進氣開啟時間及升程或通過改變配氣相位等方法來增加發(fā)動機的進氣量，從而獲得更高的動力輸出。

可變氣門正時的功能是：在發(fā)動機怠速時、最大輸出功率和扭矩以及廢氣再循環(huán)操作模式時提供最優(yōu)化的氣門正時設(shè)置。

大眾EA888發(fā)動機可變氣門正時系統(tǒng)的主要部件有：

1.葉片調(diào)節(jié)器。用來調(diào)節(jié)進氣凸輪軸的葉片調(diào)節(jié)器被直接安裝在進氣凸輪軸上，根據(jù)發(fā)動機控制單元的信號調(diào)節(jié)進氣凸輪軸。葉片調(diào)節(jié)器由液壓操控，并且通過控制外殼與發(fā)動機的機油系統(tǒng)連接。在排氣凸輪軸上無葉片調(diào)節(jié)器，也無法進行排氣凸輪軸調(diào)節(jié)。

2.控制外殼。通向葉片調(diào)節(jié)器的機油通道都位于安裝在缸蓋上的控制外殼內(nèi)。

3.控制電磁閥。安裝在控制外殼內(nèi)的電磁閥，根據(jù)發(fā)動機控制單元的信號將機油壓力傳導(dǎo)至葉片調(diào)節(jié)器。

4.正時調(diào)節(jié)閥。進氣凸輪軸正時調(diào)節(jié)閥(N205)控制進氣凸輪軸。

可變氣門正時系統(tǒng)對正時氣門的控制是通過發(fā)動機控制單元實現(xiàn)的。調(diào)節(jié)凸輪軸時，系統(tǒng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負載和發(fā)動機溫度以及曲軸和凸輪軸位置的信息，由發(fā)動機控制單元驅(qū)動電磁閥N205，打開控制外殼中的機油通道，機油流經(jīng)控制外殼和凸輪軸，流入葉片調(diào)節(jié)器(圖1)，葉片調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)并根據(jù)發(fā)動機控制單元的要求調(diào)節(jié)凸輪軸。在整個發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，進氣凸輪軸都由發(fā)動機控制單元調(diào)節(jié)，曲軸轉(zhuǎn)角最大調(diào)節(jié)值為52°。

圖1 葉片調(diào)節(jié)器

在廢氣再循環(huán)和增加扭矩方面，進氣凸輪軸被設(shè)置成“進氣門在上止點之前打開”的位置上。調(diào)節(jié)時，發(fā)動機控制單元驅(qū)動進氣凸輪軸正時調(diào)節(jié)閥 (N205)，當(dāng)氣門被驅(qū)動時，它就使得控制活塞運動。在控制外殼中，正時提前的機油通道根據(jù)調(diào)節(jié)的程度被打開。結(jié)果，處于壓力狀態(tài)下的發(fā)動機機油就流經(jīng)控制外殼流入凸輪軸的環(huán)形通道中。之后，機油就經(jīng)凸輪軸表面的5個孔流入葉片調(diào)節(jié)器的5個提前儲油室中。在那里，機油推動內(nèi)轉(zhuǎn)子的葉片，內(nèi)轉(zhuǎn)子作相對于外轉(zhuǎn)子(和曲軸)的旋轉(zhuǎn)，并與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)。結(jié)果，凸輪軸沿著曲軸旋轉(zhuǎn)的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并且使得進氣門提前打開。

當(dāng)發(fā)動機怠速時或需要發(fā)動機具有很大輸出功率時，如圖2所示，可變氣門正式系統(tǒng)將調(diào)節(jié)進氣凸輪軸，使得進氣門延遲打開，即在上止點后打開。具體的調(diào)節(jié)過程是：發(fā)動機控制單元驅(qū)動進氣凸輪軸正時調(diào)節(jié)閥1(N205)，電磁閥通過運動控制活塞的方式打開正時滯后的通道；機油經(jīng)控制外殼流入凸輪軸的環(huán)形通道中，經(jīng)凸輪軸中的孔流入凸輪軸調(diào)節(jié)器固定螺栓的袋式小孔中，再經(jīng)凸輪軸調(diào)節(jié)器的5個孔流入內(nèi)轉(zhuǎn)子葉片背后的正時滯后儲油室中，最后沿著凸輪軸旋轉(zhuǎn)方向推動內(nèi)轉(zhuǎn)子和凸輪軸旋轉(zhuǎn)，從而使得氣門較遲打開。與此同時，正時滯后的機油通道打開，控制活塞打開正時提前通道的回油通道，以釋放其中的壓力。另外，沿著滯后方向的旋轉(zhuǎn)對正時提前儲油室施加壓力，并將正時提前儲油室中的機油排出去。

圖2 調(diào)節(jié)凸輪軸油道走向

專家點評

焦建剛

這個故障的維修過程真實地反映了當(dāng)前汽車維修業(yè)的現(xiàn)狀，汽車故障診斷值得重視，遇到車輛故障時如何著手進行診斷、分析，一直困擾著當(dāng)前維修一線的技術(shù)人員。

從本案例看，就是一個一線技術(shù)人員遇到發(fā)動機故障，從基本分析入手，再開始進行診斷的一個過程。應(yīng)該說，作者開始做的沒有什么問題，讀取故障代碼，由簡到繁的思路也是對的，但在故障診斷的基本策略方面還可以做得更好。到底是根據(jù)發(fā)動機的故障現(xiàn)象入手，還是根據(jù)故障碼的指示內(nèi)容進行故障診斷，顯得沒有思路。另外，根據(jù)故障碼入手時，對于故障碼的分析也存在不足，特別是存在發(fā)動機失火故障碼以及正時不正確的故障代碼時，誰先誰后，值得注意，存在對故障碼優(yōu)先級判斷不準(zhǔn)確的問題。正時不準(zhǔn)確，可能導(dǎo)致發(fā)動機失火，但發(fā)動機失火顯然不會導(dǎo)致機械正時不正確。

另外，要充分利用數(shù)據(jù)流的判斷功能。更換正時鏈條，作者提到其超過磨損極限，但更換之后，故障并沒有排除，顯然是判斷不正確！為什么開始不去看數(shù)據(jù)流呢? 非要等到把其他機械情況全部查過才去看數(shù)據(jù)流，而且，看到的數(shù)據(jù)流還判斷怠速時是正確的。既然正確，怠速時發(fā)動機為什么會抖動？怠速時，VVT裝置應(yīng)當(dāng)處于最大延遲位置，此時進氣門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)，顯然是由于機械卡滯導(dǎo)致其不能完全關(guān)閉。此時相應(yīng)的數(shù)據(jù)流與正常值應(yīng)該有不同之處，這里沒有做出維修前后的對比，欠缺相應(yīng)的分析。

另外，難道就沒有方法對可變配氣裝置進行檢查了，動態(tài)元件測試功能難道是擺設(shè)嗎？如果設(shè)備功能不達標(biāo)，那么，通過12V電直接驅(qū)動電磁閥工作，總還是會做吧。這一系列問題都說明整個故障的排除過程不夠嚴謹。

我認為，這個故障作者最后應(yīng)該總結(jié)的是為什么走了些彎路，應(yīng)該反思故障排除過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，多問幾個為什么。

對于故障診斷的基本方法，我認為應(yīng)該遵循以下基本策略(圖3)：確認故障現(xiàn)象存在后，首先應(yīng)讀取故障代碼，根據(jù)是否存在故障代碼以及故障代碼與故障相關(guān)性進行判斷是否采取哪種診斷策略；如果故障碼與當(dāng)前故障現(xiàn)象有關(guān)聯(lián)，則應(yīng)按照故障碼優(yōu)先法的原則進行故障診斷；如沒有故障碼或者讀取到的故障碼與當(dāng)前故障沒有關(guān)聯(lián)，則應(yīng)按照故障癥狀法進行故障診斷，并且，在故障診斷中，還要合理利用數(shù)據(jù)流分析法來幫助判斷故障的原因。

圖3 故障診斷基本策略