一輛行駛里程約15.2萬km、配置N20發動機的2012年寶馬X3。用戶反映:該車行駛中經常自動熄火且加速無力,儀表中發動機故障燈點亮報警,中央信息顯示屏提示「發動機傳動系統故障」。
故障診斷:接車後首先驗證用戶反映的故障現象,經過試車觀察發現車輛啟動着車時間也比較長,行駛中發動機自動熄火現象的確存在,加速無力。車輛急加速時故障表現比較明顯,其他緩慢加速,則故障現象不易出現。連接診斷儀進行診斷檢測,讀取發動機控制系統存儲的故障碼:130E20進氣凸輪軸與曲軸的角度公差在公差範圍之外。
在這款N20發動機上氣門機構配備了用於進氣門和排氣門的可調式凸輪軸控制裝置(雙凸輪可變正時控制系統)。利用VANOS能夠推遲進氣門和排氣門的打開時間。在兩個凸輪軸上安裝了兩個凸釗躊由位置傳感器,傳感器檢測凸輪軸的位置。為此在凸輪軸上固定了一個增量輪(凸輪軸傳感器齒盤)。凸輪軸傳感器根據霍耳效應工作。供電通過數字式發動機電子伺控系統(DME)用5V電壓斑斷示。此傳感器通過信號線向數字式發動機電子伺控系統提供一個數字信號。數字式發動機電子伺控系統可以通過進氣凸輪軸傳感器識別第1缸處在壓縮階段還是換氣階段。另外,傳感器還發出凸軋揀由位置的反饋信號,用於對可調式凸輪軸(VANOS)過斷矛凋節。
進氣凸輪軸傳感器是作為無接觸霍耳傳感器安裝的。凸輪軸傳感器齒盤有6個不同的齒面距離。霍耳傳感器探測這些齒面距離。數字式發動機電子伺控系統據此計算出:
·凸軋冷由轉速
·凸軋揀由的調整速度
·凸輪軸的確切位置
數字式發動機電子伺控系統檢查下列條件是否滿足:
·曲軸傳感器發出的信號沒有錯誤
·信號都必須按規定的時間順序識別到
這一步驟稱為同步過程,並僅在車輛啟動時執行。首先,同步使數字式發動機電子伺控系統能夠正確控制燃油噴射。不同步時不能啟動車輛。在加上電壓時,便可識別出該傳感器是否處於一個齒的位置,還是處於一個缺口的位置。數字式發動機電子伺控系統讀取傳感器信號,並將信號與保存的樣本進行比較。於是可識別凸軋揀由的準確位置。為了在低發動機轉速時獲得高扭矩,排氣門被滯後打開。在高發動機轉速時,通過較大的氣門重疊(排氣門提前打開和進氣門滯後打開)獲得較高的功率。發動機控制單元讀入傳感器信號並將信號與保存的標準信號過斷示比較,通過比較傳感器信號和樣本,可以識別出凸輪軸的正確位置或偏差。傳感器的標準信號如圖1所示。
通過故障碼和上述的控制概述,推測發動機的正時存在問題。實際測量進、排凸輪軸位置傳感器波形信號,如圖2所示。綠色為進氣,紅色為排氣,測量結果顯示波形排氣比進氣提前,正常發動機是進氣提前,排氣延後,進、排氣波形不正常。
再次測量進氣凸輪軸與曲軸波形對比,如圖3所示。正常進氣是在曲軸缺口後10個波形信號,實際測量結果只有信號,確認發動機的配氣正時不對。
拆卸氣門室蓋,檢查發動機的配氣正時,檢查結果確認進氣凸輪軸的配氣正時錯誤。正常情況下,這種配氣機構使用鏈條驅動,工作過程中跳齒的概率常低。所以要找出導致進氣凸輪軸 正時錯亂的原因,多次轉動曲軸輪,仔細檢查發現正時鏈導軌斷裂。更換正時鏈導軌,再次校正發動機的配氣正時。還原拆卸的部件,刪除故障存儲,試車故障排除。
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