余姚东江名车专修厂 叶正祥

故障现象一辆2014款捷豹XJ车，搭载204PT发动机，累计行驶里程约为10万km。该车在高速公路上行驶时，发动机突然熄火；重新起动发动机，起动机运转正常，但发动机无法起动着机。

故障诊断用故障检测仪检测，读取故障代码（图1），发现发动机控制单元中存储了多个故障代码。分析认为，故障代码“P0343-00 凸轮轴位置传感器A-电路输入过高（气缸组1或单个传感器）”和故障代码“P0017-76 曲轴位置和凸轮轴位置的相关性-气缸组1，传感器2”可能会导致发动机无法起动，推断可能的故障原因有：发动机配气正时错误；曲轴位置传感器故障；凸轮轴位置传感器故障；发动机控制单元故障；相关线路故障。

图1 读得的故障代码（截屏）

由于起动发动机时，发动机噪音较大，且起动机运转较快，像气缸没有受到压缩阻力一样，决定先检查发动机配气正时。连接压力传感器（图2）和示波器，测量气缸1的气缸压力（图3）。分析图3，可以得出以下结论。

图2 连接压力传感器

图3 故障车气缸1的气缸压力（截屏）

（1）最大气缸压力只有516 mbar（1 mbar=0.1 kPa），太低，说明气缸压力没有建立。

（2）排气门打开时刻（红色箭头处）的曲轴转角为做功行程下止点前50.44°，正常。

（3）正常情况下，起动机带动发动机运转时，进气行程的气缸压力与大气压力应基本一致（示波器软件显示的压力为相对压力，即此时气缸压力约为0 mbar），而该车进气行程形成的气缸压力为-967.4 mbar，即形成了较大的真空，由此推断进气门没有打开。

图4 故障车的凸轮轴和气门结构

由图4可知，该车进气门和排气门分别由进气凸轮轴和排气凸轮轴上的凸轮通过液压挺杆驱动。分析认为，导致进气门没有打开的可能原因有：进气凸轮磨损严重；进气凸轮轴链轮打滑（进气凸轮轴链轮固定螺栓松动）；进气凸轮轴断裂。

如果进气凸轮轴链轮打滑或进气凸轮轴断裂，则进气凸轮轴无法转动，为了快速判断进气凸轮轴的位置变化，决定测量进气凸轮轴位置传感器的信号。用示波器同时测量进气、排气凸轮轴位置传感器的信号（图5），起动发动机，发现进气凸轮轴位置传感器信号无变化（始终为5 V），排气凸轮轴位置传感器信号变化正常，由此确定进气凸轮轴没有转动。注意：故障代码“P0343-00 凸轮轴位置传感器A-电路输入过高（气缸组1或单个传感器）”是由进气凸轮轴位置传感器信号始终为5 V引起的，如果之前没有测量气缸压力，直接根据故障代码测量进气、排气凸轮轴位置传感器信号，容易误认为进气凸轮轴位置传感器信号错误，而去检查进气凸轮轴位置传感器及其线路，使故障诊断走弯路。

图5 故障车进气、排气凸轮轴位置传感器的信号（截屏）

拆检凸轮轴和凸轮轴链轮，发现进气凸轮轴在进气凸轮轴链轮处断裂（图6）。进一步检查，发现进气凸轮轴链轮上的锁止销松动，向外伸出，卡在了气缸盖外壳上。由于当时该车在高速公路上行驶，发动机转速较高，从而导致进气凸轮轴断裂。

故障排除更换进气凸轮轴和进气凸轮轴链轮后试车，发动机能够起动着机，且运转正常，故障排除。

故障总结在诊断过程中，笔者还测量了故障车起动时的排气脉动（图7），当时令笔者困惑的是，气缸1和气缸2的排气脉动较大，而气缸3和气缸4几乎没有排气脉动。在拆检凸轮轴和凸轮轴链轮时找到了答案，如图8所示，进气凸轮轴断裂后，气缸1和气缸2的进气凸轮均朝上，说明此时气缸1和气缸2的进气门处于关闭状态，而气缸3和气缸4的进气凸轮均朝下，说明进气门处于打开状态，排气行程时进气门和排气门同时处于打开状态，导致在排气管处测量不到排气脉动。另外，在维修好该车后，笔者再次测量了进气、排气凸轮轴位置传感器的信号（图9），发现这2个信号是一样的。

图6 进气凸轮轴在进气凸轮轴链轮处断裂

图7 故障车起动时的排气脉动（截屏）

图8 进气凸轮轴断裂后所处状态

图9 正常车进气、排气凸轮轴位置传感器的信号（截屏）

专家划重点

戈华飞，Tech Gear汽车诊断学院创始人、上海市汽车维修行业协会专家委员会专家、上海交通台疑难故障现场解答专家，现任德系某知名豪华汽车公司中国区技术支持工程师，曾任美国克莱斯勒汽车有限公司中国区高级技术支持工程师，通过了美国ASE汽车维修技师任职资格考试，获得了德国TüV技术检验协会“HVE高压电维修专家”资质。

曲轴带动活塞上下运动，凸轮轴带动进排气门打开和关闭，所以曲轴位置和凸轮轴位置的关系代表着活塞与气门的配合关系，能够反映配气正时和配气正时调节的情况。发动机控制单元通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器实时监测曲轴位置和凸轮轴位置，若二者的位置关系变化超出正常范围，则发动机控制单元存储相应的故障代码，常见的故障代码为P0016和P0017。故障代码P0016表示曲轴与进气凸轮轴的位置关系错误，故障代码P0017表示曲轴与排气凸轮轴的位置关系错误。

此类故障会使发动机出现起动困难、怠速抖动、加速无力，甚至无法起动的现象，可能的故障原因大致分为3类：一是配气正时失准，如正时安装错误、正时跳齿、正时链条拉长、链条张紧器损坏、曲轴链轮偏移及凸轮轴链轮偏移等；二是配气正时调节故障，如机油压力不足、机油油路堵塞、正时调节电磁阀卡滞及正时调节执行器损坏等；三是曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器信号失准，如传感器信号齿偏移、传感器头部脏污、传感器安装间隙错误及传感器损坏等。

采用免拆诊断思维来诊断此类故障有2种方法：一种是分析曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和可变正时电磁阀控制信号的组合波形（图10），从发动机控制单元的视角来分析故障，不仅能够判断发动机配气正时是否正确，还可以看到配气正时的调节过程；另一种是分析气缸压力波形（图11），从气缸实际工作情况的角度来分析故障，通过分析进气门和排气门的打开、关闭时刻判断发动机配气正时是否正确。

图10 曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和可变正时电磁阀控制信号的组合波形（截屏）

图11 气缸压力波形（截屏）

气缸压力波形分析

可变气门正时系统故障诊断

曲轴位置传感器信号解读