原创 汽车免拆诊断案例 | 2016款保时捷Macan车发动机故障灯异常点亮

2024-7-10 10:49 115 0 分类: 汽车电子 文集: 汽油/柴油车诊断案例

故障现象 

一辆2016款保时捷Macan车,搭载CYP发动机,累计行驶里程约为11.2万km。车主进厂反映,发动机故障灯异常点亮。

 

故障诊断 

接车后试车,发动机怠速无明显异常,组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪检测,发现发动机控制单元(DME)中存储有故障代码“P11A600 气缸2排气门升程调节A-信号不可信”(图1)。

 

1 DME中存储的故障代码

查看维修资料得知,该车发动机进气门的气门升程不可以调节,但排气门的气门升程可以进行两级调节,工作原理与奥迪可变气门升程系统(AVS)一样。如图2所示,凸轮块安装在排气凸轮轴上,可以轴向移动。紧密相邻的是2个外形不同的凸轮,一个升程小,一个升程大。改变凸轮块位置,就可以按负荷状态来控制排气门的升程。

 

2 排气凸轮轴的结构

凸轮块的轴向移动由2个带金属销的升程调节执行元件控制。如图3所示,左侧凸轮轴调节执行元件工作,伸出金属销,插在凸轮块上的螺旋凹槽内;由于凸轮轴调节执行元件的位置是固定的,随着凸轮轴转动,伸到螺旋滑槽内的金属销迫使凸轮块左移,与气门摇臂滚子接触的凸轮由大升程凸轮切换至小升程凸轮;凸轮切换完成后,依靠螺旋滑槽轮廓迫使金属销回位。同理,右侧凸轮轴调节执行元件工作,凸轮块右移,气门摇臂滚子接触的凸轮由小升程凸轮切换至大升程凸轮。

 

3 气门升程的调节过程

值得注意的是,升程调节执行元件工作时伸出金属销,停止工作时金属销无法自动回位,是依靠螺旋滑槽轮廓迫使金属销回位的,且在回位瞬间,随着升程调节执行元件内部永久磁铁(图4)的运动,电磁线圈感应出一个电压信号(图5),并反馈给DME,DME据此判断金属销已回位。

 

4 升程调节执行元件内部结构示意

 

5 升程调节执行元件控制线上波形示意

如图6所示,凸轮轴轴承起到挡块的作用,限制凸轮块的行程,同时凸轮轴内有一个弹簧加载的钢珠,用于调节完成后锁止凸轮块。

 

6 凸轮块限位和锁止结构

正常情况下,起动时使用大升程凸轮,小负荷时使用小升程凸轮,大负荷时使用大升程凸轮,熄火时切换至大升程凸轮。如果一个或多个升程调节执行元件失效了,那么DME首先会多次试图去切换到另一个凸轮轮廓。如果无法实现这个调整,那么这个无法调节的凸轮块就保持原位,所有其他的凸轮块都会切换到大升程的凸轮轮廓上。

了解该车排气门的气门升程调节原理后,再来分析故障代码“P11A600 气缸2排气门升程调节A-信号不可信”,推断气缸2排气门的气门升程调节A(负责调节气门小升程)异常,可能的故障原因有:升程调节执行元件A损坏;凸轮块损坏;相关电路故障;DME损坏。

虹科pico示波器同时测量气缸2的2个升程调节执行元件控制线上的波形(图7),发现升程调节执行元件A连续工作3次后,升程调节执行元件B(负责调节气门大升程)工作1次

 

7起动发动机时气缸2的2个升程调节执行元件控制线上的波形

放大升程调节执行元件B控制线上的波形(图8),有明显的回位信号,正常

 

8 放大后的升程调节执行元件B控制线上的波形

放大升程调节执行元件A控制线上的波形(图9),发现回位信号出现在DME停止控制的瞬间,由此推断升程调节执行元件A停止工作后金属销立即回位,异常。

 

9 放大后的升程调节执行元件A控制线上的波形

测量气缸1的2个升程调节执行元件控制线上的波形(图10),发现升程调节执行元件B和升程调节执行元件A交替工作3次,且均有明显的回位信号。诊断至此,确定气缸2的升程调节执行元件A工作异常。

 

10 起动发动机时气缸1的2个升程调节执行元件控制线上的波形

测量气缸2的升程调节执行元件A供电、控制信号及电流波形(图11),发现供电正常,工作电流约为1.2 A,也正常。与其他气缸的相关波形进行对比,发现就是升程调节执行元件A的回位信号位置不对,由此排除升程调节执行元件A及其相关电路故障,推断故障发生在机械部分。

 

11 气缸2的升程调节执行元件A供电、控制信号及电流波形

拆下气缸1和气缸2的升程调节执行元件(图12),从安装孔观察发现,气缸1和气缸2的凸轮块位置不一致。

 

12 拆下气缸1和气缸2的升程调节执行元件

拆下气门室罩盖(图13),发现气缸1的凸轮块处于小升程位置,其他气缸的凸轮块均处于大升程位置,且气缸1和气缸3均掉落1个排气门摇臂,其中气缸3掉落的气门摇臂刚好卡在了气缸2与气缸3的凸轮块之间(图14)

 

13拆下气门室罩盖

 

14摇臂卡在气缸2与气缸3的凸轮块之间

由此推断这影响了气缸2凸轮块的移动,以致气缸2的升程调节执行元件A工作异常。进一步检查发现,凸轮磨损严重,且掉落的气门摇臂的滚子轴承损坏。

 

故障排除 

更换气门摇臂和排气凸轮轴后试车,故障未再出现,故障排除。

 

杭州捷盛行汽车服务有限公司

 

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