凸轮轴调节过迟

背景

车型：途观 行驶里程：152000km。

现象

行驶中发动机突然熄火，再不能着车拖至我站进行检修。因检测出发动机缸压不对而拆卸汽缸盖，更换了顶坏的气门以及损坏的液压挺杆后，发动机顺利启动，清除故障码后试车无异常，交由客户。客户用车一段时间，发现仪表上OBD灯突然报警，后再次来站。

分析

连接好VAS6150B，发动机系统调出故障码（如图1所示） 00833，凸轮轴位置传感器不可信信号。根据故障码提示，修理人员对凸轮轴位置传感器G40进行更换和线路检查，更换凸轮轴调节阀N205后依旧没能解决问题。接着用示波仪调出凸轮轴传感器波形，波形正常，一时不知该如何下手。从故障码分析来看，意为传感器信号不正常，而传感器波形正常的情况下已经排除传感器G40本身及线路问题，那么信号不正常无非有两种情况，要么调节过早，要么调节过迟。2011款途观EA888发动机，G40探测进气凸轮轴，进气凸轮轴安装有VVT调节机构，靠N205调节阀控制。从对比数据（如表所示）来看 故障车和正常车93组3区凸轮轴角度差值存在较大差异，无论怎样加大油门，正常车凸轮轴角度差值不会存在太大变化，而故障车数值甚至会减小到-3.6°。故障车调节值偏小，也就是凸轮轴调节过迟。结合上述分，排除N205调节机构和G40传感器及线路问题，我们认为该故障的故障点可能有以下几个原因： 01 VVT调节机构故障； 02 凸轮轴变形或者有损伤； 03 机油压力过低； 04 正时不对。 为了找到故障原因，不得不对发动机进行凸轮轴系统拆卸检查，当拆开后很快就发现了问题存在，如图2～图4所示。 两凸轮轴第一道支撑处都有拉伤情况，进气凸轮轴较为严重，相应的气门室盖第一道支撑处也被拉伤。为什么这些地方损伤后，凸轮轴调节就会过迟呢？结合实际分析一下VVT控制原理，如图5所示。 滞后调节：N205调节阀顶针收缩，B腔压力增大。相对外转子来说，外转子不动，而阀片带动凸轮轴被逆时针转动一定角度，气门开启时间被滞后，如图6所示。 提前调节：N205调节阀顶针压下，A腔压力增大。相对外转子来说，外转子不动，而阀片带动凸轮轴被顺时针转动一定角度，气门开启时间被提前，如图7所示。 从原理图上我们很容易掌握控制原理，然而结合实际要分析油道油路的来龙去脉就相对复杂一些。N205调节阀阀芯顶针推动VVT阀芯（如图8、图9所示） 从而改变油道转换。VVT阀芯与凸轮轴内转子及凸轮轴上油道对应，如图10、图11所示。 VVT阀芯为反向螺纹，旋转到位后，各油道和凸轮轴及内转子上圆孔一一对应，如虚线所示。自由状态下的阀芯（ 相当于N205顶针收缩），此时通道1与3接通，机油从油道1进入B腔，致使B腔压力增大；A腔内机油通过图12红圈处从回油道5排出 A腔压力减小，所以凸轮轴逆时针转动，此为滞后调节。将阀芯压倒底（相当于N205顶针伸出到极致），通道1与4接通，A腔压力增大；通道3与回油道2接通，B腔机油经回油道2排出，所以凸轮轴顺时针转动，此为提前调节，如图13所示。 将阀芯压至一定程度，使其通道3、4同时关闭，此为VVT调节的工作状态，这样就可以实现其阀片停留在想要的位置，如图14所示。 发动机控制单元接收空气流量传感器、转速传感器、霍尔传感器、冷却液温度传感器等信号综合计算出合适的占空比信号，从而决定了N205调节阀阀芯最终的工作状态，如图15所示。

方案

经过上述VVT调节原理分析后回到本案例中，当VVT前端被拉伤，以及凸轮轴和支撑处拉伤会导致油压降低，特别是油道1中油压的降低，那么VVT调节油压不足将导致凸轮轴不能到达控制单元想要的指定位置。假想控制单元输出了提前10°的占空比信号，而凸轮轴位置传感器G40回馈值可能也就提前了几度，甚至根本不提前，而G40本身又有信号传回，所以不会报G40自身故障，此时控制单元也就认为G40信号不可信。更换气门室盖、两凸轮轴以及凸轮轴前端盖等损伤部件后，装复试车，发动机怠速运转正常，加速至3000r/min，发动机前部发出尖锐的摩擦声，用起子试探发现发动机前上端盖与正时链条有干涉,如图16所示。 事情没那么简单，因为我们至少忽略了该故障产生的起因，为什么会拉伤这么多零件呢？前端盖与链条干涉其主要原因是链条张紧器张力不够，导致正时链条在高速时松懈。张紧器除了靠自身弹簧弹力张紧链条外，还有一个重要的张紧力就是机油压力。如果机油压力不够，那么缸盖上部造成拉伤就很好理解，同时张紧器张不紧链条也就是同一原因了。于是我们在拆卸正时上盖的同时，也拆解机油泵进行了检查，拆开机油泵及泵滤嘴却没有发现问题，关于限压阀是否出现问题只有等待机油压力测试验证结果。更换新的正时链条张紧器，装复好发动机，加速试验，异响声消除。为了确保机油压力没有出现问题，我们对机油压力进行了检查： 01 发动机怠速运转时机油压力 ：120 ～ 210kPa 02 发动机转速达到 2000r/min 时机油压力：160 ～ 210kPa 03 发动机转速达到 3700r/min 时机油压力：300 ～ 400kPa机油压力测试结果符合标准。那么链条张力不够应该就是张紧器自身的问题。清除故障码，试车，故障未再现。交由客户一段时间后跟踪回访，故障灯再未报警，至此，故障彻底解决。

备注

更换损失部件后很多维修工作就因此结束，这是致命的错误。先前第一次维修该车辆只是以为液压挺杆损坏而导致的气门被顶，却没有去追查进一步的原因，必然导致车辆第二次进站。其实在第二次维修时，我也非常担心治标不治本的问题，一直重视检测机油压力是否存在隐藏问题，力求一次性解决，最后确定压力正常后，才可放心将车辆交由用户使用。修车不是简单的拆拆换换，分析问题的来龙去脉才是关键所在。