发动机正时相位故障探析

莱芜/殷传亮

一、常见的故障范围

◆发动机正时错齿

◆VVT执行机构或VVT电磁阀、油路堵塞

◆电路故障或发动机控制模块故障

◆不常见的故障原因

二、常见的故障诊断方法

目前针对正时相关的故障码普遍采用的维修方案是拆检 ，有时候诊断仪的相关数据流会进入保护模式锁定VVT的相位调节，进一步加大了我们对该故障的诊断难度。

三、系统原理相关传感器的原理回顾

曲轴位置传感器信号波形与实际触发齿对应关系图如图1所示。

信号齿和波形对照（tu5发动机），如图2、图3所示。

霍耳传感器原理回顾，如图4～图6所示。

四、故障案例

案例1：

一辆凯旋行驶中急加油时发动机故障灯点亮，油门失效，中低速没有明显的故障现象，怠速稍微有一点抖。

该车更换过VVT电磁阀，按照凯旋快讯做了清洗，检查了机油，未发现问题。决定利用示波器看一下曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的相位关系，如图7、图8所示。正常车相位关系如图9～图11所示。

故障点如图12所示。

案例2：

◆C5 ES9A P1335故障

◆启动正常，发动机怠速抖动，加速无力

◆类似于三元催化器堵塞的故障现象

◆发动机故障灯没有点亮

诊断故障码为P1335进气凸轮轴位置故障（前列或后列汽缸）。凸轮轴的相位波形如图15所示。

查看相关的数据流发现同步信号为否，如图13所示。

正常车的数据如图14所示。

根据故障码和数据流的对比发现发动机的VVT控制系统处于应急关闭状态，导致发动机在加速时进气不足，动力下降。

连接示波器观察发动机的曲轴和

┃ 图1 曲轴位置传感器信号波形与实际触发齿对应关系图

┃ 图2 信号齿和波形对照

正常车的相位波形如图16所示。波形说明如图17和图18所示。

通过分析相位波形图发现故障车的两凸轮轴信号的相位关系相差约10°左右，检测到两凸轮轴的相位不同步，报出P1335故障码，切断了VVT系统的工作。

┃ 图3 实车验证

┃ 图4 霍耳传感器原理

┃ 图5 实车验证（EP6发动机）

┃ 图6 实车波形

┃ 图7 故障车怠速时的相位关系

┃ 图8 故障车相位关系和数据流相吻合

┃ 图9 正常车的相位关系

┃ 图10 正常车怠速时的相位关系

┃ 图11 正常车急加速时的相位关系

┃ 图12 故障点

┃ 图13 数据流

┃ 图14 正常车数据流

┃ 图15 曲轴和凸轮轴相位波形

┃图16 正常车相位波形

┃ 图18 放大局部后对比

┃ 图19 定位孔碎裂

┃ 图21 修复后的相位波形

┃ 图20 定位销倾斜

┃ 图22 原地加油的个性化数据（凸轮轴位置9～36）

┃ 图23 路试加速个性化数据（凸轮轴位置-5～36）

由波形图我们发现发动机的正时系统出现了一奇怪的现象，后列汽缸的凸轮轴和曲轴的相位正常，而前列汽缸的凸轮轴和曲轴的相位不正常，延迟了10 °左右。为了解开谜底我们进行了发动机正时的校对。

检查的结果是发动机的正时定位准确没有出现错齿情况。是什么原因才能造成前列凸轮轴相位延迟10 °左右呢？经过多次的推理论证我们把故障点怀疑到凸轮轴和正时齿轮的定位上。

拆下前列进气凸轮轴的正时齿轮发现了问题，如图19、图20所示。

故障点终于找到了。是什么原因导致定位销发生倾斜，一般有以下原因：①产品质量问题；②人为原因。经过询问车主回忆说以前拆过这个正时轮，可能安装不到位导致的。经过长期的使用，定位销把凸轮轴的定位槽挤掉一块，导致正时轮相对于凸轮轴顺时针旋转了10 °左右，也就是说凸轮轴的信号波形相对于曲轴的相位晚了10 °左右，这和我们通过波形图分析的完全一致。

更换VVT正时轮和凸轮轴后，按照标准工艺安装后，故障码消除，波形恢复正常，试车加速有力，怠速平稳，VVT也恢复正常。

截取了相关的个性化参数奉献大家，如图21～图23所示。