发布于 09-17 09:48:53
故障现象
一辆2010款雪佛兰科鲁兹车，搭载LDE发动机，累计行驶里程约为15万km。该车发动机怠速运转无明显异常，但发动机故障灯长亮，且加速无力。
故障诊断
用故障检测仪检测，发动机控制模块（ECM）中存储有3个故障代码（图1），分别为“P0016-00曲轴位置-进气凸轮轴位置不合理”“P0017-00 曲轴位置-排气凸轮轴位置不合理”“P0341-00 进气凸轮轴位置传感器性能”；清除故障代码，故障代码可以清除，但只要起动发动机，故障代码P0016-00和P0017-00就会再次存储，由此推断故障原因与发动机正时系统有关。
图1 ECM中存储的故障代码（截屏）
根据维修经验可知，该款发动机机油油路中的单向阀（图2）容易受发动机高温影响而损坏，从而导致机油压力不足，影响进、排气凸轮轴相位调节执行器的工作，此时ECM会存储故障代码P0016-00和P0017-00。
图2 发动机机油油路中的单向阀
于是用机油压力表测量发动机热机、怠速时的机油压力，约为180 kPa（图3），高于130 kPa，机油压力正常，由此排除单向阀损坏的可能。
图3 故障车热机、怠速时的机油压力
接着用pico示波器和压力传感器WPS500测量起动发动机时的气缸压力波形（图4），发现排气门打开时刻约为下止点（BDC）前20°（180°-160°=20°）曲轴转角，进气门关闭时刻约为下止点（BDC）后90°（630°-540°=90°）曲轴转角，推断进、排气门的打开和关闭时刻均太晚。
图4 故障车起动发动机时的气缸压力波形（截屏）
脱开进、排气凸轮轴相位调节电磁阀导线连接器，用pico示波器测量发动机怠速时的正时波形（图5，即进、排气凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器信号的组合波形）。
图5 故障车发动机怠速时的正时波形（截屏）
与自己整理的正时波形库中该款发动机的正时波形（图6）对比可知，故障车排气凸轮轴位置传感器第1个窄齿信号上升沿与曲轴位置传感器大齿缺信号下降沿之间相差约31.3°曲轴转角，而正常车相差约17°曲轴转角，说明故障车的排气凸轮轴相位延迟了约14.3°曲轴转角（波形右移为相位延迟，左移为相位提前）。
图6 正常车发动机怠速时的正时波形（截屏）
故障车进气凸轮轴位置传感器第2个窄齿信号上升沿与曲轴位置传感器大齿缺信号下降沿之间相差约116.6°曲轴转角，而正常车相差约100.9°曲轴转角，说明故障车的进气凸轮轴相位延迟了约15.7°曲轴转角（波形右移为相位延迟，左移为相位提前）。由此可知，进、排气凸轮轴相位均延迟了15°曲轴转角左右，即进、排气门打开和关闭时刻变晚，这与分析气缸压力波形得出的结论一致。另外，对比图5和图6还可以发现，故障车和正常车的排气凸轮轴位置传感器第1个窄齿信号上升沿与进气凸轮轴位置传感器第2个窄齿信号上升沿之间的相位差基本一致，均为85°曲轴转角左右，这说明进、排气凸轮轴的相对位置是正确的，推断曲轴的正时存在偏差。
拆下发动机正时罩盖，用专用工具校对发动机正时，发现进、排气凸轮轴正时记号（图7）和曲轴正时记号（图8）均正常。
图7 进、排气凸轮轴正时记号
图8 曲轴正时记号
既然外部正时记号均正常，怀疑曲轴与曲轴传动轮的连接异常。该车曲轴与曲轴传动轮通过半圆键连接，仔细检查发现连接部位有明显的间隙（图9）。
图9 曲轴与曲轴传动轮的连接部位有明显间隙
拆下曲轴传动轮，发现半圆键损坏（图10）。由此推断，曲轴传动轮的半圆键损坏，导致曲轴与曲轴传动轮的位置发生偏转，此时即使外部正时记号正常，也会使实际发动机正时出现偏差，从而引发该车故障。
图10 曲轴传动轮的半圆键损坏
故障排除
更换曲轴传动轮，重新校对发动机正时后试车，发动机故障灯不再异常点亮，且加速有力，故障排除。
故障总结
当出现以下情况时，即使发动机正时记号正确，ECM也会存储曲轴位置与凸轮轴位置不合理类的故障代码。
（1）曲轴传动轮与曲轴位置发生偏转。这会同时影响曲轴位置与进、排气凸轮轴位置的关系。
（2）进、排气凸轮轴传动轮与凸轮轴位置发生偏转。哪个凸轮轴传动轮与凸轮轴位置发生偏转，只会影响这个凸轮轴位置与曲轴位置的关系。
（3）曲轴位置传感器信号盘发生偏转。发生这种情况时，发动机的实际机械正时是准确的，只是ECM接收的曲轴位置信号错误，而发生第1种情况时，发动机的实际机械正时是错误的。因此，发生这种情况，发动机的正时波形是错误的，但气缸压力波形是正常的。
（4）进、排气凸轮轴位置传感器信号盘发生偏转。这种情况与第3种情况类似，此时发动机的正时波形是错误的，但气缸压力波形也是正常的。
