故障现象

一辆2007款奥迪A4车，搭载BKB发动机，累计行驶里程约为23万km。车主反映，该车曾因机油消耗量过大，在其他修理厂大修过发动机，而大修后出现发 动机故障灯异常点亮的故障，为此进行过多次返修，但故障始终未能排除，于是将车开至我厂进行检修。

故障诊断

接车后试车，起动发动机，发动机故障灯异常点亮，发动机运转无明显异常。用故障检测仪检测，发现发动机控制单元内存储了多个故障代码；记录并清除故 障代码，故障代码可以清除，且发动机故障灯熄灭，但发动机运转约10s后，故障再现，此时存储的故障代码为“P1340凸轮轴位置/曲轴位置传感器：分配不正确”。分析故障代码P1340的含义，认为凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器检测到的信号不匹配，以致发动机控制单元认为曲轴和凸轮轴的位置关系错误。

观察该车发动机配气正时的驱动方式，在发动机前端由曲轴齿形带轮通过正时传动带驱动排气凸轮轴正时齿轮，在发动机后端由排气凸轮轴通过正时链条驱动进气凸轮轴，并且在链条处配备了可变配气正时（VVT）调整机构。

查看维修手册，得知该车发动机配气正时标记如图1所示，校正配气正时的步骤如下。

（1）通过正时传动带轮紧固螺栓旋转曲轴，使曲轴传动带轮的标记对准护罩上的标记，此时气缸1的活塞位于上 止点位置。

（2）查看排气凸轮轴正时齿轮标记，应对准气缸盖罩上的标记。

（3）拆下气缸盖罩，查看排气凸轮轴上的切口A和进气凸轮轴上的切口B之间的距离，应为正时链条上的16个滚子。

按照上述步骤校对该车发动机配气正时，均正常。发动机控制单元通过曲轴位置传感器监测曲轴位置，通过进气凸轮轴位置传感器监测进气凸轮轴位置（该车无排气凸轮轴位置传感器），若曲轴位置和进气凸轮轴位置的关系变化超出范围，则会存储故障代码P1340。引起发动机控制单元存储故障代码P1340的原因，除了发动机配气正时错误以外，可能的故障原因还有：曲轴位置传感器或进气凸轮轴位置传感器信号错误，如信号盘、传感器本身及其线路故障等；进气凸轮轴扭转；VVT调节错误。

如图2所示，将示波器A通道连接至进气凸轮轴位置传感器信号线，C通道和D通道连接至曲轴位置传感器信号线，测得的波形如图3 所示。

分析图3可知，磁电式曲轴位置传感器是一个频率信号，随着发动机转速上升，信号电压幅值升高且频率增大（波形更密集）；曲轴信号盘为58+2齿的结构，每个齿对应6°曲轴转角（360°/60=6°）；霍尔式进气凸轮轴位置传感器也是一个频率信号，进气凸轮轴信号盘上有2 个宽齿，且第2个宽齿的上升沿刚好对应曲轴的1 缸上止点标记，即对应曲轴信号盘上的2个缺齿处。这组波形究竟有没有问题呢？由于发动机控制单元就是根据进气凸轮轴位置传感器信号和曲轴位置传感器信号存储故障代码P1340的，所以这组波形肯定有问题，但由于缺乏标准波形作对比，且单个波形没有明显异常（由此可排除曲轴位置传感器、进气凸轮轴位置传感器及其相关线路故障的可能），因此无法直接发现这组波形的异常点。

该车配备了VVT系统，决定先验证VVT系统工作是否正常。正常情况下，发动机怠速时，进气凸轮轴应处于“滞后”位置，进气门晚开，避免在进气行程吸入过多燃烧后的废气；中高负荷时，进气凸轮轴应处于“提前”位置，进气门早开，利用“谐波增压”的进气惯性提高进气效率。原地空踩加速踏板，发现进气凸轮轴位置传感器信号波形相对曲轴位置传感器信号波形的位置不变，怀疑发动机控制单元在存储故障代码P1340后，关闭了VVT调节功能。

VVT调节电磁阀（N205）采用负控的方式，即发动机控制单元用占空比的形式控制N205的搭铁，从而控制N205阀芯的位置，进而改变进气凸轮轴的位置。起动发动机，人为将N205控制线搭铁（注意：只能短时间搭铁，否则N205内部线圈持续发热，可能会损坏N205），测得的波形如图4所示，观察可知进气凸轮轴信号盘第2个宽齿的上升沿对应的曲轴位置传感器波形位置向左移动了约3.5个齿，大约21° 曲轴转角，进气凸轮轴进入“提前”状态，和理论推导一 致，说明VVT系统工作正常。

诊断至此，已排除曲轴位置传感器、进气凸轮轴位置传感器及其相关线路故障，以及VVT系统故障的可能，接下来准备检查进气凸轮轴、进气凸轮轴信号盘及曲轴信号盘。仔细观察发动机结构，发现进气凸轮轴信号盘相对容易检查，于是拆下进气凸轮轴位置传感器（图5），检查进气凸轮轴信号盘，发现信号盘上一共有4个齿，包括2个宽齿和2个窄齿，而进气凸轮轴位置传感器波形上只有2个宽齿信号。拆下进气凸轮轴信号盘，并放在进气凸轮轴传感器中，模拟进气凸轮轴信号盘转动的过程，认为有2种原因会导致上述故障：一是进气凸轮轴信号盘窄齿太短，无法有效遮蔽进气凸轮轴位置传感器的磁场；二是进气凸轮轴位置传感器上的磁铁尺寸过大。

由于进气凸轮轴信号盘和进气凸轮轴位置传感器均被更换过且不是原厂配件，无法确认故障点。订购新的配件进行对比，确认故障原因为进气凸轮轴位置传感器型号不正确，故障车安装的进气凸轮轴位置传感器上的磁铁尺寸过大（图6），导致进气凸轮轴信号盘窄齿无法有效遮蔽磁场。

故障排除

更换进气凸轮轴位置传感器后试车，发动机故障灯熄灭，故障代码P1340不再出现。再次测量曲轴位置传感器和进气凸轮轴位置传感器的信号波形（图7），与故障车的波形对比可知，正常车的进气凸轮轴位置传感器信号波形上有2个宽齿信号和2个窄齿信号，且第2宽齿上升沿向左侧移动了1个齿，也就是“提前”了6°曲轴转角。

关键词:示波器 应用案例 汽车发动机故障灯

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来 源：虹科Pico汽车示波器

编辑：仪器仪表WXF

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