虹科免拆診斷 | 2006 款林肯領(lǐng)航員車發(fā)動機怠速抖動

一輛2006款林肯領(lǐng)航員車，搭載5.4 L發(fā)動機，累計行駛里程約為26萬km。該車因發(fā)動機怠速抖動故障進(jìn)廠維修，維修人員更換了火花塞、點火線圈及凸輪軸位置傳感器，清洗了積炭和噴油器，故障依舊，于是向筆者請求技術(shù)支持。

接車后試車，發(fā)動機怠速抖動嚴(yán)重，坐在車內(nèi)能感受到明顯的振動，且組合儀表上的發(fā)動機故障燈異常點亮。用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)動力控制模塊（PCM）中存儲有2個與凸輪軸位置傳感器相關(guān)的故障代碼（圖1）。

圖1 PCM中存儲的故障代碼

用pico示波器同時測量氣缸列1和氣缸列2凸輪軸位置傳感器的信號波形（圖2），發(fā)現(xiàn)2個波形的形狀一致，但相位不同步，由此排除凸輪軸位置傳感器及其線路存在故障的可能。

圖2 故障車氣缸列1和氣缸列2凸輪軸位置傳感器的信號波形

人為依次將兩列凸輪軸相位調(diào)節(jié)電磁閥搭鐵，發(fā)現(xiàn)兩列凸輪軸位置傳感器信號的相位均能發(fā)生變化，且變化角度基本一致，這說明兩列凸輪軸相位調(diào)節(jié)均正常，懷疑發(fā)動機正時存在偏差。從正時波形庫中找到該款發(fā)動機的正時波形（圖3），與圖2對比可知，氣缸列1和氣缸列2凸輪軸位置傳感器信號的相對位置有偏差，由此確定發(fā)動機正時錯誤。

圖3 正常車發(fā)動機正時波形

拆檢發(fā)動機正時，發(fā)現(xiàn)氣缸列1的正時鏈條導(dǎo)軌斷裂，導(dǎo)致氣缸列1的凸輪軸鏈輪跳齒。更換正時鏈條套裝，并重新校對發(fā)動機正時后試車，發(fā)動機依舊抖動，且發(fā)動機運轉(zhuǎn)一段時間后發(fā)動機故障燈異常點亮。

用故障檢測儀檢測，發(fā)現(xiàn)PCM中存儲有故障代碼“P0171-FF 第一排氣缸燃燒系統(tǒng)油量過少”（圖4）。

圖4 故障代碼P0171-FF

讀取發(fā)動機數(shù)據(jù)流（圖5），發(fā)現(xiàn)長期燃油修正1約為28%，說明混合氣過稀；長期燃油修正2約為-26%，說明混合氣過濃。

圖5 故障車的發(fā)動機數(shù)據(jù)流

為什么兩列氣缸的混合氣濃度相差那么大呢？由于兩列氣缸共用1個空氣流量傳感器，排除空氣流量傳感器信號失準(zhǔn)的可能性；噴油器之前已檢查過，排除噴油器堵塞或泄漏的可能。推斷可能的故障原因有：某一列氣缸的氧傳感器信號失準(zhǔn)；兩列氣缸的進(jìn)氣量不一致。

判斷氧傳感器信號是否失準(zhǔn)，需要用尾氣分析儀測試混合氣的真實濃度，而尾氣分析儀需要預(yù)熱，比較麻煩。進(jìn)氣量越多，對應(yīng)的氣缸壓力越高，且通過相對壓縮測試可以快速判斷所有氣缸的壓力均衡情況，于是決定先進(jìn)行相對壓縮測試。

圖6為相對壓縮測試波形，分析可知氣缸1~氣缸4（氣缸列1）的氣缸壓力基本一致，氣缸5~氣缸6（氣缸列2）的氣缸壓力基本一致，但氣缸列1的氣缸壓力明顯高于氣缸列2的氣缸壓力，由此推斷氣缸列1的進(jìn)氣量大于氣缸列2的進(jìn)氣量，這正好與長期燃油修正反映的混合氣濃度（氣缸列1混合氣稀，氣缸列2混合氣濃）對應(yīng)。

圖6 相對壓縮測試波形

分析認(rèn)為，氣缸列2氣缸壓力偏低是由氣缸列2的配氣正時錯誤引起的，但之前已檢查過發(fā)動機正時標(biāo)記，均正常，且發(fā)動機正時波形也正常，于是決定測量氣缸壓力波形，驗證實際的發(fā)動機機械配氣正時情況。測量怠速時氣缸列1與氣缸列2的氣缸壓力波形（圖7、圖8），對比可知以下信息。

（1）氣缸列1的氣缸壓力約為8.9 bar（1 bar =100 kPa），氣缸列2的氣缸壓力約為7.4 bar，兩者相差約1.5 bar。

（2）氣缸列1的排氣門約在133°曲軸轉(zhuǎn)角位置開啟，氣缸列2的排氣門約在143°曲軸轉(zhuǎn)角位置開啟，兩者相差約10°曲軸轉(zhuǎn)角，即氣缸列2的排氣門比氣缸列1的排氣門延遲了約10°曲軸轉(zhuǎn)角開啟。由于進(jìn)氣凸輪和排氣凸輪在一根凸輪軸上，因此兩列氣缸的進(jìn)氣門開閉角也相差約10°曲軸轉(zhuǎn)角。

（3）氣缸列2的排氣階段存在明顯的壓力波動。

圖7 怠速時氣缸列1的氣缸壓力波形

圖8 怠速時氣缸列2的氣缸壓力波形

診斷至此，確定氣缸列2的配氣正時存在偏差，推斷凸輪軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。拆檢氣缸列2的凸輪軸，發(fā)現(xiàn)凸輪軸后端的軸承蓋磨損嚴(yán)重（圖9），由此推斷凸輪軸扭轉(zhuǎn)變形是由此引起的。

更換氣缸列2的氣缸蓋總成后試車，發(fā)動機工作恢復(fù)正常，故障排除。

故障總結(jié)

（1）發(fā)動機正時錯誤可能會導(dǎo)致混合氣濃度調(diào)節(jié)異常，如果按照常規(guī)診斷思路排查，可能會走很多彎路，這點值得大家注意。

（2）即使發(fā)動機正時標(biāo)記（只是便于維修人員校對正時）正確，且發(fā)動機正時波形（發(fā)動機控制單元通過曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器測得的發(fā)動機電氣正時）正常，也不能代表實際的發(fā)動機機械配氣正時正確，而氣缸壓力波形可以反映真實的發(fā)動機機械配氣正時。