一辆行驶里程约15.2万km、配置N20发动机的2012年宝马X3。用户反映:该车行驶中经常自动熄火且加速无力,仪表中发动机故障灯点亮报警,中央信息显示屏提示“发动机传动系统故障”。
故障诊断:接车后首先验证用户反映的故障现象,经过试车观察发现车辆启动着车时间也比较长,行驶中发动机自动熄火现象的确存在,加速无力。车辆急加速时故障表现比较明显,其他缓慢加速,则故障现象不易出现。连接诊断仪进行诊断检测,读取发动机控制系统存储的故障码:130E20进气凸轮轴与曲轴的角度公差在公差范围之外。
在这款N20发动机上气门机构配备了用于进气门和排气门的可调式凸轮轴控制装置(双凸轮可变正时控制系统)。利用VANOS能够推迟进气门和排气门的打开时间。在两个凸轮轴上安装了两个凸钊踌由位置传感器,传感器检测凸轮轴的位置。为此在凸轮轴上固定了一个增量轮(凸轮轴传感器齿盘)。凸轮轴传感器根据霍耳效应工作。供电通过数字式发动机电子伺控系统(DME)用5V电压斑断示。此传感器通过信号线向数字式发动机电子伺控系统提供一个数字信号。数字式发动机电子伺控系统可以通过进气凸轮轴传感器识别第1缸处在压缩阶段还是换气阶段。另外,传感器还发出凸轧拣由位置的反馈信号,用于对可调式凸轮轴(VANOS)过断矛凋节。
进气凸轮轴传感器是作为无接触霍耳传感器安装的。凸轮轴传感器齿盘有6个不同的齿面距离。霍耳传感器探测这些齿面距离。数字式发动机电子伺控系统据此计算出:
·凸轧冷由转速
·凸轧拣由的调整速度
·凸轮轴的确切位置
数字式发动机电子伺控系统检查下列条件是否满足:
·曲轴传感器发出的信号没有错误
·信号都必须按规定的时间顺序识别到
这一步骤称为同步过程,并仅在车辆启动时执行。首先,同步使数字式发动机电子伺控系统能够正确控制燃油喷射。不同步时不能启动车辆。在加上电压时,便可识别出该传感器是否处于一个齿的位置,还是处于一个缺口的位置。数字式发动机电子伺控系统读取传感器信号,并将信号与保存的样本进行比较。于是可识别凸轧拣由的准确位置。为了在低发动机转速时获得高扭矩,排气门被滞后打开。在高发动机转速时,通过较大的气门重叠(排气门提前打开和进气门滞后打开)获得较高的功率。发动机控制单元读入传感器信号并将信号与保存的标准信号过断示比较,通过比较传感器信号和样本,可以识别出凸轮轴的正确位置或偏差。传感器的标准信号如图1所示。
通过故障码和上述的控制概述,推测发动机的正时存在问题。实际测量进、排
凸轮轴位置传感器波形信号,如图2所示。绿色为进气,红色为排气,测量结果显示波形排气比进气提前,正常发动机是进气提前,排气延后,进、排气波形不正常。
再次测量进气凸轮轴与曲轴波形对比,如图3所示。正常进气是在曲轴缺口后10个波形信号,实际测量结果只有信号,确认发动机的配气正时不对。
拆卸气门室盖,检查发动机的配气正时,检查结果确认进气凸轮轴的配气正时错误。正常情况下,这种配气机构使用链条驱动,工作过程中跳齿的概率常低。所以要找出导致进气凸轮轴 正时错乱的原因,多次转动曲轴轮,仔细检查发现正时链导轨断裂。更换正时链导轨,再次校正发动机的配气正时。还原拆卸的部件,删除故障存储,试车故障排除。