一辆行驶里程约5.5万km,配置1.8L发动机的雪佛兰新景程轿车。客户反映:该车发动机故障灯亮,怠速时发动机伴有嗒嗒声。
故障诊断:试车发现仪表上的发动机故障灯亮,并且发动机有“哗啦、哗啦”的异常声音,冷车时声音比热车时异响更明显。用GDS2+MDI检查,发动机控制模块中有1个故障码:P0011 00进气凸轮轴位置系统性能。
此车装配1.8L 2HO发动机,采用DVVT(Dual Variable Valve Timing)即进排气双连续可变气门正时技术,是目前气门可变正时技术中最高级的形式,通过提高进气充量,最终提高发动机的扭矩和功率,并且具有内部废气再循环的功能,省去了EGR阀及其管路,降低了NOX的排放。
DVVT系统工作原理是进气凸轮轴位置执行器和排气凸轮轴位置执行器位于两个凸轮轴皮带轮中,由机油液压驱动,以改变凸轮轴相对于曲轴的角度,进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀由发动机控制模块(ECM)发送的脉宽调制信号控制,用来控制从机油泵到凸轮轴位置执行器之间的两个机油油道。ECM通过曲轴位置传感器、进气凸轮轴位置传感器和排气凸轮轴位置传感器监测两凸轮轴位置的变化。发动机控制模块通过电磁线圈的脉宽调制(PWM),来操作进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀。脉冲宽度调制占空比越高,凸轮轴正时的改变越大。提供给固定叶片提前侧的机油压力,将使凸轮轴顺时针方向旋转。凸轮轴的顺时针运动将正时提前到最大值21°。当机油压力施加到叶片的返回侧时,凸轮轴将逆时针旋转直到返回到0°。
从进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀提前通道流向进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀壳体的机油,将压力施加到凸轮轴位置执行器总成上叶轮的提前侧。同时进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀的延迟通道打开,使机油压力在叶轮的延迟侧上降低,如图1所示。同时进行的两个操作使叶轮顺时针旋转,从而提前凸轮轴提前正时。
当机油从进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀延迟通道流向进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀壳体时,机油压力施加到叶轮的延迟侧。因为电磁阀提前通道打开,机油压力会在叶轮提前侧降低,凸轮轴位置延迟。
发动机控制模块也能指令进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀停止来自两个通道的机油流动,以保持当前的凸轮轴位置。
发动机控制模块持续地将进气凸轮轴位置传感器和排气凸轮轴位置传感器输入与进气凸轮轴位置执行器电磁阀和排气凸轮轴位置执行器电磁阀输入进行比较,以监测凸轮轴位置并检测系统故障,相当于一个DVVT的闭环控制一的反馈信号。
表1提供了常规行驶条件下的凸轮轴相位指令。
设置故障码P0011 00进气凸轮轴位置系统性能的条件是发动机控制模块检测到凸轮轴位置角度与凸轮轴位置实际角度之差大于80并持续30s。
连接GDS2读取发动机怠速数据,此故障车进气凸轮轴位置指令是85;而正常车进气凸轮轴位置指令是62%~67%。
设置本故障码可能的原因有:①发动机机油的状况对凸轮轴执行器系统有较大的影响,所以机油量不足
(液位过低)或机油压力不足导致凸轮轴位置执行器无法正常工作或响应时间过长;②凸轮轴、凸轮轴执行器或正时皮带的安装不当也可能导致设置此故障码;③进气或排气凸轮轴位置执行器电磁阀的控制电路电阻大于8Ω可能导致设置此故障码;④机油脏,杂质过多或加入了机械抗磨剂等堵塞了凸轮轴位置执行器电磁阀的进油道口细滤网,或执行器内部油泥过多,导致凸轮轴位置执行器动作时供油量不足,相应过慢;⑤凸轮轴位置传感器与凸轮轴上的信号轮间隙过大或传感器本身及其线路故障;⑥凸轮轴上的信号轮与凸轮轴过盈量过小,松脱错位;⑦发动机控制模块内部损坏。
检查机油油面正常,但是机油颜色发黑;将汽缸盖上的机油压力测试孔螺栓拧下,连接机油压力表检查,怠速时的机油压力为105kPa左右,维修手册土要求怠速时,机油压力必须至少为130kPa,与正常车对比,怠速时机油压力为400kPa, 2000r/min时达到480kPa,表明此车发动机系统机油压力过低。
拧下机油加注口盖,发现内部有一层铁锈色的油泥,查看此车的保养记录,发现此车因为是公车,保养很不规律,有时长达10000km才保养一次。怠速时拧开机油加注口盖观察,发现此车机油飞溅的量明显比其他正常车少。
2H0发动机的润滑系统如图2所示。
机油在压力下加注到凸轮轴、连杆、凸轮轴调节器、凸轮轴轴承表面和气门挺杆。所有其他运动件采用重力润滑或飞溅润滑。通过一个固定的进油滤网,机油进入转子一式机油泵,机油泵由曲轴驱动。机油泵体在发动机前盖内。来自机油泵的加压机油经过机油冷却系统和机油滤清器。机油滤清器与连接至发动机汽缸体前部的机油冷却系统壳体集成在一起。机油滤清器是一次性滤芯型。当机油滤清器堵塞时,滤清器盖的旁通阀可保证持续的机油流动。连杆轴承由定流量油道供油,该油道通过曲轴连主轴颈流至连杆轴颈。每个上主轴承周围的凹槽将机油输送到钻制曲轴油道。加压机油通过汽缸盖节流小孔流入汽缸盖,然后流入每个凸轮轴供油油道。将发动机机油压力开关或传感器安装在端部。机油通过铸造油道进入汽缸盖,流回油底壳。曲轴箱通风系统不包含润滑系统,但是包含油路系统。其用于消耗燃烧过程中产生的曲轴箱蒸汽,而不是将其排入大气中。进气系统的新鲜空气进入曲轴箱中与窜缸气体混合,然后通过校准的曲轴箱通风管节流孔进入进气歧管。
根据润滑系统的工作原理分析,导致机油压力偏低的可能原因有:①集滤器滤网堵塞;②机油泵磨损或脏污;③机油泵压力调节阀有故障;④机油滤清器堵塞;⑤机油滤清器旁通阀有故障;⑥轴承间隙过大等。