10款雪佛兰科鲁兹发动机故障灯亮加速无力维修案例


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。

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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。

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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。

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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。

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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)。

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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)。

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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。

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图7 进、排气凸轮轴正时记号


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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)。

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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。

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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。