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大众 Polo|误导性故障代码

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发表于 2016-1-29 11:41:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
车辆详细信息:大众Polo 1.2 3-Cyl
年份:2003
症状:P0106
            P0172
作者:Steve Smith | Pico Technology

在诊断故障的时候,当周围的一切都显得可疑时,保持一个冷静的头脑是很有必要的。 当状况变得更差时,我们在诊断故障时要与顾客维持一个融洽的关系,这有助于为我们赢得回报。

当诊断过程中获得的证据指向一个特殊的零部件时,能够很容易得出结论。在这一阶段我们应该评估一下状况,并且在确认我们的诊断前进一步进行思考。
James Dillon 分享了一个关于确认诊断的非常好的建议:

“当更换了某个零部件以后,你发现故障依然存在,你会很疑惑这是为什么,那为什么不在更换这个零部件以前提出这个问题呢?”

在确定最终诊断故障之前提出这个问题能够引导你找到真实的原因,避免尴尬。以下的案例就是诊断返回到一个正确的位置而节省了大量的时间。

出现故障的这辆车是1.2 3-缸的大众Polo.车主抱怨电力损耗和间接性切断连接(客户要求的是一个过保修期的服务)。

通过基础的检查(包括路试)证明没有切断连接但是在加速条件下性能明显缺乏。解码器针对车辆的发动机管理系统给出了故障代码P0106,这与MAP传感器(进气压力传感器)信号有关,故障代码P0172,代表燃油系统过浓(两种情况均记录为间歇性)
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对实时数据的观察确认了来自MAP传感器的合理信号。但是燃油修正值下降14%这代表了ECU进行了相当大的燃油校正。一个排放和燃油品质测试证明了非结论性,所以我们的注意力集中在了对MAP传感器故障代码P0106的检测条件上。这个检测条件围绕着动力、接地和MAP传感器的输出信号以及相关的发动机转速、负载和节气门位置。

动力和接地的完整性保证了发动机运行的稳定性,所以传感器的功能必须加以证明。

移除MAP传感器说明了传感器电极受到了一定的污染,这是由于曲轴箱进排气/油雾通过进气歧管造成的结果。简单的清洁一下MAP传感器和进气歧管端口会提高组件的功能,这可能是由于缺乏动力、消极燃油修正和切断的结果。

这里注意周围的动力、接地及零部件的信号如MAP传感器。

尽管只测量信号线是很简单的事情(以事实为基础,即如果信号是正常的,那么动力和接地也是正常的),但对任何零部件进行真实的计算必须包括动力、接地和同时信号,可惜的是这需要用到示波器上的3个通道。

下面的波形证明了与节气门全开测试相关的MAP传感器的快速响应,以及怠速时的典型脉冲,这可归因于阀门的打开与关闭。
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通过道路测试再一次证明了没有切断连接故障但是动力缺乏依然存在。因此需要时间进行进一步的诊断。在这个时候,与客户进行密切交流的时间我们可以称之为黄金时间。黄金时间是指在这一小时内客户与工作人员协议进行车辆的评估和初次诊断,然后对需要进行修理的内容进行报价,或要求额外的劳动时间/费用来继续进行诊断。

经过客户的批准后我们允许进行额外的1小时劳动。在此期间,围绕故障代码P0172的诊断条件包括:燃油压力、进气和排气完整性、4缸排气以及基于氧传感器的燃烧效率。以上这些都是不确定的。

在以上测试中我们发现起动时间变长,并且在稳定以前发动机起动伴随着粗笨的怠速。这是在我们排除所有其他可能性后相关的压缩吗?

使用凸轮轴和曲轴信号进行了一个动态气门正时检查,然后将波形与从Pico的波形库中下载的一个相同的车辆波形进行比较(相关的凸轮轴/曲轴没有报任何故障码)。
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最后,诊断获得了突破并且得到了一些结论。在这一刻我想说,这是我在现实诊断中第二次使用波形库来确认气门正时错误,这两次都证明是成功的。

观察以上的波形我们发现,大约一个曲轴齿的1/2的误差等同于曲轴旋转3度的正时误差。

曲轴拥有60个齿,其中两个齿用作发动机位置参考:

曲轴旋转360度,除以60个齿=6度
每个齿等同于曲轴旋转6度。
因此一个曲轴齿(小齿之间的缝隙)的1/2等于3度
随着凸轮轴以发动机转速的1/2运动,曲轴旋转3度等于凸轮轴旋转1.5度。

这里我们发现了一个小的相关错误,似乎是出现在PCM的检测以外,也没有记录相关的代码。是否是这个错误导致了我们的Map传感器和燃油修正故障代码?

为了证明气门正时的故障,旋转指示标尺用来显示曲轴传感器信号在每一个发动机位置参考点之间的360度曲轴旋转。
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随着旋转标尺位置确定,时间标尺不仅可以用来指示时间,而且可以根据旋转标尺的位置来确定旋转角度(0-360度)。

在曲轴第30个齿的下降沿处和连接凸轮轴的上升沿处安置时间标尺,时间标尺显示了曲轴/凸轮轴连接误差超过2ms或相位偏移超过3度(用绿线突出显示),证实了我们上面的计算。
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对凸轮轴正时误差的进一步分析强调了在发动机起动过程中连接性上的一个惊人的转变(如上所述)。在这里通过1.5个齿(曲轴旋转9度)我们能够看到曲轴和凸轮轴之间关系的转变,从而证明我们的正时链条能够跳过正时齿轮的齿。

随着改变正时气门的确认,在每一个气缸中都安放了压力传感器,这是为了对我们感觉正常的峰值压缩现象的影响有一个全面的了解。然而,一个1.12bar(起动)的排气背压在所有的气缸中都是显而易见的(使用Pico示波器中的参考波形叠加在3个气缸的波形上进行观察)。
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排气背压可能是改变气门正时(1.5齿)的结果或者是排气本身障碍的结果吗?这两个都可能对气缸产生同样的影响,并且这两个能够产生客户描述的症状(缺乏动力、燃油修正调整和切断)。

为了测量起动时的背压,移除氧传感器,并且将WPS500X的压力管放在排气歧管中。
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以上的波形总结性的证明了我们的排气背压不是阻塞排气使得气缸内的被压攀升至10bar造成的结果!排气背压通过O2传感器孔(气缸外面)返回了一个165.3mbar的值。

随着我们的气缸排气压力从1.12bar攀升至10bar,事情变得越来越糟糕!由于在排气冲程中气缸压力增长,气门正时必须下滑从而使事情变得严重,花费增加。一个物理气门正时检查揭示了气门正时误差的程度!
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这里有趣的是,峰值压缩在起动时依然很高并维持在13.4bar,然而我们的排气气门正时在设置的方向上滑动了大概45度。安装常规的压缩仪器替代压力传感器,这个受损的排气冲程气缸压力就不会被发现,从而导致长时间的可能的错误诊断

为什么气门正时会有一个这样的转变?

最初是曲轴的9度(最大)到排气凸轮轴的45度!

我猜想的一个组合是:

  •      从延长起动到我们的正时链条张紧装置一直是低油压传送。
  •      删除火花塞以后的压缩测试。
  •      曲轴上的不规则压缩是排气阀门保持关闭的结果
  •      多个气缸中同时发生多个压缩过程
  •      磨损的正时链条和正时齿轮

以上所述的事情对正时链条上的负载造成了一定的改变,这会在磨损的正时链条/齿轮上呈现不规则的反弹导致气门正时产生戏剧性的转变。

我认为这里值得一提的是在使用相关的正时齿轮锁工具进行静态气门正时的检查时可能会存在的误差。在以上的案例中我们有一个1/2齿的气门正时转变,由于磨损的正时链条/齿轮中的间隙,在定位锁止挂钩和凸轮轴校准工具时,像这样小的误差是可以被克服的。在磨损的正时链条/齿轮的布置上具有一定程度的运动和反弹,这影响到正时齿轮锁紧工具的准确定位,表明气门正时是正确的!

同样的使用凸轮轴和曲轴信号来进行动态气门正时的检查,虽然我们能够检测到曲轴和凸轮轴相关的轻微误差,当处理多个凸轮轴发动机时,我们必须保持对凸轮轴传感器位置的意识。

在以上的例子中,凸轮轴传感器能够检测出进气门凸轮轴的位置,并且能够假设正确安装排气门凸轮轴的位置。诊断中必须不存在假设

对气门正时的真实评价是这是一个三重的过程,使用动态和静态的综合检查以及缸内压力测试来确认独立汽缸气门正时。

1、静态气门正时将会使用锁定销来保证凸轮轴和曲轴的正确位置。然而,根据这些轴的锁止方式,得出轴和正时齿轮间的关系可能是不正确的。记住对于过大的缝隙,安装凸轮轴和曲轴锁止工具也是可以的。
2、动态气门正时检查(测试曲轴和凸轮轴信号)能够确认正确的气门正时和展示只与凸轮轴传感器相关的缝隙。对于以上我们提到的车辆,凸轮轴位置传感器只检测到进气凸轮轴的位置而没有检测到排气凸轮轴的位置
3、缸内测试会确认正确的动态气门正时,允许缝隙并且不考虑凸轮轴和曲轴传感器的位置。不仅如此,我们能够证实每一个独立气缸的动态气门正时。

当我们证实曲轴和凸轮轴的位置、零缝隙以及所有正时齿轮和轴之间的关系正确后,为什么还需要测量个别气缸的气门正时?

气门间隙怎么样?(可以看一下斯巴鲁案例研究来获得更多信息:
http://www.qichebo.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=66442&page=1&extra=#pid88948)

那这些问题呢:磨损的凸轮轴叶片、凸轮轴的安装和校准不够好、坏的/不安全的摇杆、压缩液压举升机或凸轮轴叶片从凸轮轴上分离开来?所有这些条件都可以调整每个汽缸的独立气门正时。

另一个需要考虑的因素:发动机利用可变气门正时!在这里我们需要关闭相关的阀门执行器来恢复默认的发动机气门正时位置(通常最大的迟滞安全气门正时位置)。随着气门正时固定,个别气缸的气门正时才能够被测量。

与上所述,我们是否能够破坏一个进气或排气阀门作为阀齿轮和活塞之间“碰撞”的结果?我们的缸内压力波形可能不会展现这个信息即我们能够在压缩冲程产生超过13bar的压力,并且在排气冲程再一次产生10bar的压力。(畸形的阀门将会产生零压缩值)

客户允许我们检查正时齿轮/链条总成磨损情况,并且提供一个维修成本的评估。
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像任何气门正时故障一样,我们知道可能是气门损坏了,所以在确定只需维修一个正时链条前,立刻运行发动机并确认气门齿轮的完整性,这个过程看起来是合乎逻辑的。为了运行发动机,油底壳被重新安装过了,并且加满油来维持油压,同时用一个撬杆来掌握正时链条的张紧,确保零缝隙。

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获得的结果至少说明发动机将不会起动,伴有过度的起动速度和通过进气和排气系统的敲击,可以确定这个发动机的结束,是这样吗?

压缩试验的结果比建议压缩损失和个别进气气门正时误差都要小!然而,在膨胀冲程的基础上形成膨胀袋确定了进气和排气阀门是安放正确的,因此没有变形!
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我在这篇案例一开始提到了“在诊断结果指向一个特殊的零件时抓住证据就很容易得出结论。在这个阶段我们应该评估状况并且在提交我们的诊断结果前再考虑一下。”

我也提到了怎样“及时在正确的位置退后一步节省时间”,这里就是了。

在诊断最紧迫的时候以及到目前为止收集到的结果,我几乎立刻提议移除汽缸盖进行下一轮测试,直到我的同事给出以下建议:

这些新的症状是否归因于手动凸轮轴旋转液压挺柱/阀门的间隙特征,其作为在油压不足的情况下手动凸轮轴旋转来补充挺杆的结果?如果是这样,我们怎样证明这种情况?

临时安装上正时链条,同时摇动起动发动机并且在液压挺住补给的过程中监测气缸压力,这个方法怎么样?这值得一试!

看一下下面的波形,我们发现峰值压缩在起动3分钟后从2.7bar上升到7.6bar。这归因于单个气门正时和阀门座的逐步调整,是液压气门挺柱补给最直接的结果。使用传统的真空压缩计来测试压缩时间同时设想这个事件是非常困难的。这里我们需要使用证据来支持更换正时链条/正时齿轮(汽缸盖是完整的)。
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客户同意更换正时链条,通过重新组装,车辆能够正常运行,没有任何故障码并且恢复了动力。
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以上波形突出了我们的缸内压力和在怠速修理后的缸内气门正时,以及凸轮轴和曲轴的相关性(在起动后修复)。

总结:
1、我们受到污染的MAP传感器是造成最初症状的原因,但使用Pico示波器清理和重置后发现MAP传感器不是必须的。
2、过度的正时链条“敲击”和间隙造成了难以置信的歧管压力值,并作为临时气门正时的误差,也造成了PCM燃油修正和切断。使用Pico示波器测试动态气门正时突出了正时链条的磨损问题。
3、记住PCM没有报出凸轮轴/曲轴相关的故障,并且使用解码器也没有检测出故障!
4、使用WPS500X压力传感器最初得到了很小的气门正时误差,随后,在诊断过程中主要的气门正时误差也理所当然的出现。但是用传统的真空压缩计就检测不到这些误差。
5、在我们的发动机整体测试中,继续使用WPS500X压力传感器可以避免发动机盖不必要的移动。
6、一旦修理完成,使用WPS500X压力传感器进行诊断,确认发动机的效率,并提供给客户文件证明,让他们来完成诊断和维修的费用。

引人深思的事情

内燃机的进化和降低拥有成本的需求使得链条驱动发动机增加,并且最可能形成了发动机的定时链随时间延长的模式,随着可疑的张紧装置效率呈现曲轴和凸轮轴相关性问题,链条驱动发动机就没有那么频繁了。

不管这是否是由于在制造期间使用的零部件、长期的服务间隔、劣质机油或只是一个激情的驾驶方式造成的结果,我不确定。在这个案例研究中,为了获得被测发动机的正时齿轮信号,我认为在日常维护中动态气门正时检查是有实际意义的。

捕捉的这些波形能够用来监测正时链条随时间的磨损情况,并且在每一个既定的服务上保护客户和工厂同时表现出潜在的维修机会。

我们能否看到这样的时刻即根据建议更换的时间间隔恢复链条驱动发动机?

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