2010 款沃爾沃 S80L 車發動機偶爾自動熄火

故障現象

一輛2010款沃爾沃S80L車，搭載B5254T直列5缸發動機，累計行駛里程約為10.5萬km。該車因發動機前部漏油進廠維修，維修人員更換進、排氣凸輪軸及曲軸前部油封后裝復試車，發動機故障燈異常點亮，且冷機時發動機偶爾會自動熄火。用故障檢測儀檢測，發動機控制單元中存儲有發動機正時方面的故障代碼，維修人員反復檢查裝配過程，并使用專用工具檢查進、排氣凸輪軸的位置，均未見異常，于是向筆者請求技術支持。

故障診斷

該車發動機為橫置式，必須把副駕駛人側的發動機支撐拆掉，才有空間檢查發動機正時。維修人員嫌來回拆裝發動機支撐比較費事，干脆就不安裝了，改用千斤頂托住發動機油底殼。這樣做沒法出去路試，只能原地輕踩加速踏板試車。

起動發動機，發動機怠速運轉比較平穩，但組合儀表上的發動機故障燈一直點亮。用故障檢測儀檢測，發現發動機控制單元中存儲有故障代碼“P001762 曲軸位置/凸輪軸位置關系（缸組1，傳感器B）-算法錯誤-信號比較失敗”和故障代碼“P001662 曲軸位置/凸輪軸位置關系（缸組1，傳感器A）-算法錯誤-信號比較失敗”（圖1）；清除故障代碼，故障代碼可以清除，但發動機運轉一會兒后故障代碼再現。

圖1　發動機控制單元中存儲的故障代碼（截屏）

故障代碼P001662和故障代碼P001762是2個比較常見的故障代碼，故障代碼P001662是指進氣凸輪軸相對于曲軸位置不正確，故障代碼P001762是指排氣凸輪軸相對于曲軸位置不正確。該車進、排氣凸輪軸均采用了可變配氣相位技術，發動機控制單元通過進、排氣凸輪軸位置傳感器持續監控2根凸輪軸的正時位置，即檢查凸輪軸與曲軸之間的相對位置，如果相對位置偏差過大，則存儲故障代碼P001662和故障代碼P001762。

這款發動機采用正時傳動帶傳動，校對正時的方法很簡單，將曲軸傳動帶輪上的豎線標記對準氣缸體上的記號，再將2個凸輪軸調節器上的豎線標記各自對準氣缸蓋上的記號，然后安裝上正時傳動帶即可。曲軸傳動帶輪和曲軸前端采用花鍵連接，花鍵中有個定位寬齒，以確保裝配位置的唯一性。2根凸輪軸后端（變速器側）開有平槽，可用專用工具固定2根凸輪軸，這個平槽開口設計得很巧妙，只有當2根凸輪軸同時處于某個位置時才能插入專用工具。

據維修人員描述，他先將發動機轉到正時位置，用專用工具固定凸輪軸后端，然后拆下曲軸傳動帶輪和凸輪軸調節器，換完油封后，又按照順序依次裝回各部件。這樣操作看似不應該出現發動機正時類故障，但發動機控制單元卻存儲了發動機正時類的故障代碼，因此要想排除這個故障，必須從發動機控制單元的視角來分析問題。發動機控制單元是通過進、排氣凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器檢查凸輪軸與曲軸位置的，于是筆者決定用pico示波器測量各個傳感器的信號，然后組合起來進行分析。

連接pico示波器，測得發動機怠速時進、排氣凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器的信號波形（一般稱該組合波形為“發動機正時波形”），如圖2所示。

圖2　故障車的發動機正時波形（截屏）

分析可知，該車進、排凸輪軸位置傳感器是霍爾式的，其信號靶輪為“2寬2窄”式結構，即信號靶輪上有2個寬齒和2個窄齒；曲軸位置傳感器是磁電式的，其信號靶輪為“58+2”式結構，即信號靶輪上有58個齒和2個缺齒。圖2中2條虛線之間表示發動機的1個工作循環，曲軸轉了2圈，凸輪軸轉了1圈。由于存儲了發動機正時類故障代碼，此時可變配氣相位系統處于關閉狀態，因此圖2反映了該車發動機的基本正時狀態。理論上講，需要找到一輛同款車對比發動機正時波形，才能準確判斷該車的發動機正時波形是否正常，但經過進一步分析該車的發動機正時波形，筆者推斷該車的故障原因多半是曲軸傳動帶輪的位置裝錯了，理由有以下幾點。

（1）故障是在更換油封后出現的，裝配不當引起故障的可能性很大。

（2）故障代碼同時涉及進、排氣凸輪軸，兩者同時裝錯的可能性很小。

（3）進、排氣凸輪軸位置傳感器的波形完全一致，如果是凸輪軸裝錯導致的，未免過于巧合，這應該是原車的設計。

（4）維修人員主要拆了凸輪軸調節器和曲軸傳動帶輪，而一旦曲軸傳動帶輪的位置安裝錯誤，便會使發動機控制單元同時存儲故障代碼P0016和故障代碼P0017。

維修人員聽完筆者的分析后將信將疑，因為曲軸傳動帶輪和曲軸前端是花鍵配合，位置也是唯一固定的，不太可能裝錯，但又沒有別的思路，只好拆下曲軸傳動帶輪進行確認。用拉爪拔出曲軸傳動帶輪后，一眼就發現了問題。如圖3所示，綠色箭頭所指位置是曲軸傳動帶輪和曲軸前端配合的定位寬齒，被錯裝到了紅色箭頭所指的位置，這里原本是1個凸齒，在安裝過程中被削平了。反推故障發生的過程，拆掉右前車輪和內襯后，維修人員蹲在車輛側面工作，由于位置和光線原因，他只能憑手感將曲軸傳動帶輪套在曲軸前端，然后再用錘子將傳動帶輪敲到位，在這個過程中裝錯了曲軸傳動帶輪的位置。

圖3　曲軸傳動帶輪

故障排除

用銼刀修復拉傷位置，重新正確安裝曲軸傳動帶輪后反復試車，發動機運轉正常，且故障代碼不再出現，故障排除。

故障總結

故障排除后再次測量發動機正時波形（圖4），以凸輪軸第2個寬齒的上升沿為基準，計算曲軸位置傳感器與進、排氣凸輪軸位置傳感器信號波形之間的偏差角度，故障狀態相比于正常狀態大約提前了6.5個曲軸信號靶輪齒，1個齒約為6°曲軸轉角（360°÷60=6°），共提前了約39°曲軸轉角（6.5×6°=39°）。曲軸傳動帶輪1圈共有27個齒，1個齒約為13.3°曲軸轉角（360°÷27≈13.3°），由于曲軸傳動帶輪安裝偏差了3個齒，因此偏差了約39.9°曲軸轉角（3×13.3=39.9°）。可以看出，用以上2種方法計算得出的數據基本相符，這說明發動機正時波形能夠準確反映發動機的機械配氣正時情況。

圖4　正常車的發動機正時波形（截屏）