2012款一汽大众迈腾可变气门控制系统故障

◆文/广东 王利军

故障现象

一辆2012款一汽大众迈腾1.8T，搭载EA888型发动机和双离合自动变速器，行驶里程为187 600km。据车主反映：该车发动机早上冷启动后，怠速工况下抖动严重，仪表台上的废气排放故障灯亮，排气管的尾部排气口发出沉重的“吐吐”声，并有浓重的汽油味，但踩住油门踏板使发动机转速达到1 500r/min时，发动机又恢复正常，松开油门踏板后怠速抖动严重，甚至熄火。

故障诊断与排除

接车后，首先验证故障现象，确实如车主描述一样，冷车启动后，发动机怠速抖动严重，但转速达到1 500r/min时故障现象消失，松开油门后怠速抖动更严重，甚至熄火。

根据发动机工作原理，导致发动机怠速抖动的原因主要有以下几个方面：

1.点火系统故障，由于该故障车的发动机各缸采用独立点火模式，如果某个汽缸的高压点火线圈或火花塞工作不良就会导致该汽缸工作不良，但不会影响其他汽缸的正常工作，从而引起发动机怠速抖动。

2.燃油系统故障，如果燃油泵或喷油嘴工作不良，造成喷入汽缸内的燃油不足或过多，使汽缸内的可燃混合气过浓或过稀，使得混合气不能保持最佳的空燃比，从而造成发动机怠速抖动。

3.进气系统漏气，节气门体和节气门后方的进气歧管漏气，也会导致混合气无法保持最佳的空燃比，引起发动机怠速抖动。

4.发动机传感器、执行器、发动机ECU及其线路搭铁不良，也会导致发动机工作异常，引发抖动。

5.配气正时错误或是正时链条跳齿，同样会导致发动机不能正常工作，导致发动机抖动，甚至引发更严重的故障。

本着由易到难的步骤进行排除故障，首先用诊断仪VAS6150B读取发动机故障码，故障码显示为“凸轮轴位置传感器G40与发动机转速传感器G28分配不正常确，多缸失火”。

根据此车故障现象怠速抖动而且出现多缸失火，首先检查点火系统，更换4个点火线圈和4个火花塞后试车，故障依旧。接着笔者用化油器清洗剂在进气歧管及节气门体处喷射，此时发动机无明显转速提高，说明进气歧管处无漏气现象。拔下节气门体上的真空软管，人为增加进气量，发动机无好转，再向真空软管内喷化油器清洗剂，观察发动机怠速抖动状态同样无好转。

拆检火花塞，4个火花塞电极都发黑，显然是混合气过浓、燃烧状态不佳所致，为此，笔者怀疑是油路故障。测量燃油系统的压力，发动机怠速油压为290kPa(标准值260-304kPa)，在正常范围之内。用VAS6150B诊断电脑读取发动机高压油泵140组数据流，发现怠速高压油泵的压力在40bar(1bar=105Pa)以上，属于正常。拆下4个喷油器放在检测机上检测，各缸喷油器的喷油量基本一致，而且没有出现喷油嘴滴漏现象，说明燃油系统正常。测量汽缸压力，4个汽缸的缸压值均在10～11bar之间，都在正常范围之内。

既然按常规方法无法排除故障，笔者只好从造成此车故障码的原因着手分析。根据故障码“凸轮轴位置传感器G40与发动机转速传感器G28分配不正常确”，分析此故障应该是正时配气方面的故障。

检查G40和G28相关线路，未发现异常，在常温下测量G28电阻值900Ω，在正常范围之内。从另一台车上对调G40和G28后，试车故障依旧。“凸轮轴位置传感器G40与发动机转速传感器G28分配不正常确”不仅仅是与G40、G28及线路有关，如果正时不正确也会影响到G40和G28两者之间的对应关系。

考虑到此车是链条驱动，而链条的涨紧度是由机油压力给到链条涨紧器的，如果机油压力过低，有可能会造成链条跳齿，因此有必要先测量发动机机油压力。在怠速时测得发动机的机油压力为2.0bar，发动机转速为2 000r/min时的机油压力为3.0bar(正常值为2.7～4.5bar)。拆下正时链盖检查正时链条，发现链条涨紧器已凸出到极限，说明故障车正时链条已被拉长。更换一套全新的正时链条、链条涨紧器、正时链板，重新对好发动机正时，启动发动机后，怠速状态下发动机依然抖动严重。

用诊断仪清除发动机故障码，对发动机加速一段时后，故障码“凸轮轴位置传感器G40与发动机转速传感器G28分配不正常确”又再次出现。接着用VAS6150B诊断电脑读取发动机91组数据流，在91组内第3区为凸轮轴调节装置根据发动机工况所须调节的理论值，而第4区为凸轮轴调节装置根据发动机工况所须的调节的实际值，它将会与理论值在一定的偏差范围内进行变化。在发动机怠速工况时，读得第3区的值是38，第4区的值是37.5，基本正常；但加速时发现第4区的数值不能随着第3区的数值变化而变化。正常情况下，第4区的实际值要同第3区的理论值保持基本一致。看来问题出在进气凸轮轴的调节部分，负责调节凸轮轴位置的是电磁阀N205，由它来推动机械阀工作。它是发动机控制单元，根据发动机转速、发动机负载和发动机温度以及曲轴和凸轮轴位置的信息，发动机控制单元驱动电磁阀N205。用示波器测量电磁阀N285处的占空比信号，仪器显示有正常的占空比信号。拆下机械阀检查，发现此阀已经卡滞。由于机械阀卡滞，机油无法正确分配到叶片调节器内，也就无法实现进气凸轮轴的调节，从而造成在发动机91组数据流中出现第3区和第4区理论值无法同实际值保持一致的现象。更换械调节阀后，该车故障被彻底排除。

维修小结

通过该车故障的诊断和排除，笔者有这样的体会：

1.在维修电控发动机时，要多从发动机故障码中寻找故障原因，通过数据流进行故障分析。

2.检修可变配气正时发动机时需要注意机油压力、发动机转速、叶片调节器、电磁阀N205和机械阀，因为这些机构或部件会直接影响发动机的正时系统。

3.该车的故障源是机械阀卡滞，导致发动机无法调节可变正时。虽然汽缸压力正常，但由于机械阀卡滞使叶片调节器无法正常调节，从而使部分汽缸在工作时出现气门没有正常完全关闭，发动机内部出现漏气的现象，从而引起发动机抖动。

知识延伸

大众EA888发动机在国内的装机量比较大，而且最近几年，可变气门正时技术被广泛应用。借此机会，笔者下面系统介绍大众EA888发动机的可变气门正时系统的结构和工作原理。

一方面，车主越来越青睐高功率和大扭矩发动机；另一方面，国家相关法规对汽车的燃油经济性和尾气排放越来越高，而可变气门正时系统能较好地缓解这一矛盾。

发动机工作时，混合气体能否在发动机汽缸内迅速充分燃烧是决定发动机的动力性、经济性和尾气排放的重要因素，而由燃料和空气组合成的混合气的混合均匀程度和合适的空燃比是决定充分燃烧的关键。具体到气门正时系统，根据发动机的转速和负载对进气凸轮轴和排气凸轮轴的进行调整是必不可少的。因此，调整系统的技术结构以及调整方式正在被不断地改进。现代新型汽车发动机多采用可变进气系统，这对发动机在低速时获得大扭矩、高速时获得大功率有很好的兼顾作用。大多数发动机通过增加进气开启时间及升程或通过改变配气相位等方法来增加发动机的进气量，从而获得更高的动力输出。

可变气门正时的功能是：在发动机怠速时、最大输出功率和扭矩以及废气再循环操作模式时提供最优化的气门正时设置。

大众EA888发动机可变气门正时系统的主要部件有：

1.叶片调节器。用来调节进气凸轮轴的叶片调节器被直接安装在进气凸轮轴上，根据发动机控制单元的信号调节进气凸轮轴。叶片调节器由液压操控，并且通过控制外壳与发动机的机油系统连接。在排气凸轮轴上无叶片调节器，也无法进行排气凸轮轴调节。

2.控制外壳。通向叶片调节器的机油通道都位于安装在缸盖上的控制外壳内。

3.控制电磁阀。安装在控制外壳内的电磁阀，根据发动机控制单元的信号将机油压力传导至叶片调节器。

4.正时调节阀。进气凸轮轴正时调节阀(N205)控制进气凸轮轴。

可变气门正时系统对正时气门的控制是通过发动机控制单元实现的。调节凸轮轴时，系统发动机转速、发动机负载和发动机温度以及曲轴和凸轮轴位置的信息，由发动机控制单元驱动电磁阀N205，打开控制外壳中的机油通道，机油流经控制外壳和凸轮轴，流入叶片调节器(图1)，叶片调节器旋转并根据发动机控制单元的要求调节凸轮轴。在整个发动机转速范围内，进气凸轮轴都由发动机控制单元调节，曲轴转角最大调节值为52°。

图1 叶片调节器

在废气再循环和增加扭矩方面，进气凸轮轴被设置成“进气门在上止点之前打开”的位置上。调节时，发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀 (N205)，当气门被驱动时，它就使得控制活塞运动。在控制外壳中，正时提前的机油通道根据调节的程度被打开。结果，处于压力状态下的发动机机油就流经控制外壳流入凸轮轴的环形通道中。之后，机油就经凸轮轴表面的5个孔流入叶片调节器的5个提前储油室中。在那里，机油推动内转子的叶片，内转子作相对于外转子(和曲轴)的旋转，并与凸轮轴一起旋转。结果，凸轮轴沿着曲轴旋转的方向继续旋转，并且使得进气门提前打开。

当发动机怠速时或需要发动机具有很大输出功率时，如图2所示，可变气门正式系统将调节进气凸轮轴，使得进气门延迟打开，即在上止点后打开。具体的调节过程是：发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀1(N205)，电磁阀通过运动控制活塞的方式打开正时滞后的通道；机油经控制外壳流入凸轮轴的环形通道中，经凸轮轴中的孔流入凸轮轴调节器固定螺栓的袋式小孔中，再经凸轮轴调节器的5个孔流入内转子叶片背后的正时滞后储油室中，最后沿着凸轮轴旋转方向推动内转子和凸轮轴旋转，从而使得气门较迟打开。与此同时，正时滞后的机油通道打开，控制活塞打开正时提前通道的回油通道，以释放其中的压力。另外，沿着滞后方向的旋转对正时提前储油室施加压力，并将正时提前储油室中的机油排出去。

图2 调节凸轮轴油道走向

专家点评

焦建刚

这个故障的维修过程真实地反映了当前汽车维修业的现状，汽车故障诊断值得重视，遇到车辆故障时如何着手进行诊断、分析，一直困扰着当前维修一线的技术人员。

从本案例看，就是一个一线技术人员遇到发动机故障，从基本分析入手，再开始进行诊断的一个过程。应该说，作者开始做的没有什么问题，读取故障代码，由简到繁的思路也是对的，但在故障诊断的基本策略方面还可以做得更好。到底是根据发动机的故障现象入手，还是根据故障码的指示内容进行故障诊断，显得没有思路。另外，根据故障码入手时，对于故障码的分析也存在不足，特别是存在发动机失火故障码以及正时不正确的故障代码时，谁先谁后，值得注意，存在对故障码优先级判断不准确的问题。正时不准确，可能导致发动机失火，但发动机失火显然不会导致机械正时不正确。

另外，要充分利用数据流的判断功能。更换正时链条，作者提到其超过磨损极限，但更换之后，故障并没有排除，显然是判断不正确！为什么开始不去看数据流呢? 非要等到把其他机械情况全部查过才去看数据流，而且，看到的数据流还判断怠速时是正确的。既然正确，怠速时发动机为什么会抖动？怠速时，VVT装置应当处于最大延迟位置，此时进气门应处于关闭状态，显然是由于机械卡滞导致其不能完全关闭。此时相应的数据流与正常值应该有不同之处，这里没有做出维修前后的对比，欠缺相应的分析。

另外，难道就没有方法对可变配气装置进行检查了，动态元件测试功能难道是摆设吗？如果设备功能不达标，那么，通过12V电直接驱动电磁阀工作，总还是会做吧。这一系列问题都说明整个故障的排除过程不够严谨。

我认为，这个故障作者最后应该总结的是为什么走了些弯路，应该反思故障排除过程中的经验教训，多问几个为什么。

对于故障诊断的基本方法，我认为应该遵循以下基本策略(图3)：确认故障现象存在后，首先应读取故障代码，根据是否存在故障代码以及故障代码与故障相关性进行判断是否采取哪种诊断策略；如果故障码与当前故障现象有关联，则应按照故障码优先法的原则进行故障诊断；如没有故障码或者读取到的故障码与当前故障没有关联，则应按照故障症状法进行故障诊断，并且，在故障诊断中，还要合理利用数据流分析法来帮助判断故障的原因。

图3 故障诊断基本策略