故障現(xiàn)象

一輛2007款寶馬325i車（車型代號為 E90），搭載N52發(fā)動(dòng)機(jī)，累計(jì)行駛里程約為12萬km。該車 因發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、加速無力的故障現(xiàn)象在其他修理廠進(jìn)行維修，維修人員根據(jù)故障檢測儀（ISTA）的提示先后更換 了氣門伺服電動(dòng)機(jī)和偏心軸位置傳感器，故障不但沒能排除，反而更加嚴(yán)重，現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)了，于是將車轉(zhuǎn)至我廠進(jìn)行維修。

故障診斷

接車后試車，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，起動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)著機(jī)。用故障檢測儀檢測，讀得很多 故障代碼，篩選出能夠引起發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的故障代碼如 圖1所示。分析故障代碼，認(rèn)為該車故障是由偏心軸位置傳感器信號異常引起的。讀取偏心軸角度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏心軸 的實(shí)際角度和標(biāo)準(zhǔn)角度相差很大，說明偏心軸 位置傳感器信號確實(shí)異常，推斷可能的故障原因 有：偏心軸位置傳感器及其線路故障；發(fā)動(dòng)機(jī)控 制單元（DME）損壞。

查看維修資料得知，偏心軸位置傳感器按 照磁阻效應(yīng)原理工作，其內(nèi)部有2個(gè)相互獨(dú)立 的角度傳感器，角度信號通過串行接口傳遞至 DME。查看偏心軸位置傳感器控制電路（圖2） 得知，偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器X60253上 連接了8根導(dǎo)線，其中端子6對應(yīng)供電線，端子4 對應(yīng)屏蔽線，端子5對應(yīng)搭鐵線，剩余6根導(dǎo)線的作用看不出來。進(jìn)一步查看維修資料得知，偏心軸位 置傳感器導(dǎo)線連接器X60253端子1和端子3對應(yīng)的導(dǎo)線均 為偏心軸位置傳感器內(nèi)部角度傳感器1的信號線（2個(gè)信號線的標(biāo)注有區(qū)別，端子1標(biāo)注為P_CS1S，端子3標(biāo)注為 T_DAT1S），端子7和端子9對應(yīng)的導(dǎo)線均為偏心軸位置傳 感器內(nèi)部角度傳感器2的信號線（2個(gè)信號線的標(biāo)注有區(qū) 別，端子7標(biāo)注為P_CS2S，端子9標(biāo)注為T_DAT2S），端子8 對應(yīng)的導(dǎo)線為偏心軸位置傳感器的節(jié)拍時(shí)鐘信號線（導(dǎo)線 標(biāo)注為P_CLKS）。根據(jù)上述信息還是不明白偏心軸位置傳 感器的工作原理，為避免盲目診斷，筆者決定使用示波器采 集正常N52發(fā)動(dòng)機(jī)的偏心軸位置傳感器信號并進(jìn)行分析。

首先用示波器分別測量正常N52發(fā)動(dòng)機(jī)的偏心軸位置傳感器端子1（對應(yīng)P_CS1S信號）和端子7（對應(yīng)P_CS2S信 號）上的信號（圖3），發(fā)現(xiàn)這2個(gè)信號均是由DME發(fā)出的 0 V~5 V參考信號，即使脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信號也不會(huì)變化；再分別測量偏心軸位置傳感器端子 3（對應(yīng)T_DAT1S信號）和端子9（對應(yīng)T_DAT2S信號）上的 信號（圖4），發(fā)現(xiàn)這個(gè)2信號均為偏心軸位置傳感器反饋的 0 V~5 V信號，一旦脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信 號就會(huì)消失，且這2個(gè)信號發(fā)生的區(qū)間是在P_CS1S信號和 P_CS2S信號處于低電平的時(shí)候；再同時(shí)測量偏心軸位置傳感器端子3（對應(yīng)T_DAT1S信號）、端子8（對應(yīng)P_CLKS信 號）和端子9（對應(yīng)T_DAT2S信號）上的信號（圖5），發(fā)現(xiàn)節(jié) 拍時(shí)鐘信號是由DME發(fā)出的0 V~5 V的信號，即使脫開偏心 軸位置傳感器導(dǎo)線連接器，信號也不會(huì)變化，且T_DAT1S 信號和T_DAT2S信號發(fā)生的區(qū)間與節(jié)拍時(shí)鐘信號相對應(yīng)。

總結(jié)上述測量結(jié)果可知，偏心軸位置傳感器端子1、端 子7和端子8負(fù)責(zé)接收DME的輸入信號，這3個(gè)信號在脫開 偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器或加速時(shí)不會(huì)發(fā)生變化；端 子3和端子9負(fù)責(zé)向DME發(fā)送偏心軸位置信號，這2個(gè)信號 在加速時(shí)會(huì)發(fā)生變化，在脫開偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接 器時(shí)消失，并且這2個(gè)信號發(fā)生的區(qū)間要與端子1、端子7和 端子8上的信號同步。

既然該車故障代碼提示偏心軸位置傳感器信號異 常，而現(xiàn)在已經(jīng)弄明白了偏心軸位置傳感器的工作原理，那 么接下來決定用示波器測量該車偏心軸位置傳感器的信 號。將探頭連接在偏心軸位置傳感器導(dǎo)線連接器上（圖 6），用示波器同時(shí)測量故障車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號（圖7），沒有發(fā)現(xiàn)異常；用內(nèi)六角扳手轉(zhuǎn)動(dòng)氣門伺服電動(dòng)機(jī)（圖8），改變偏心軸位置，發(fā)現(xiàn)端子9的信號發(fā)生了變化，而端子3的信號無變化（圖9），異 常，正常情況下這2個(gè)信號均應(yīng)發(fā)生變化，由此可知偏心軸 位置傳感器內(nèi)部的角度傳感器1損壞，這說明維修人員更換 的偏心軸位置傳感器配件質(zhì)量有問題。將維修人員更換下 來的原車偏心軸位置傳感器裝復(fù)后再次測量，發(fā)現(xiàn)端子3 和端子9的信號起始電壓均為4 V左右（圖10），異常，正常 情況下的信號起始電壓應(yīng)均為0 V。診斷至此可知，原車的 偏心軸位置傳感器和維修人員更換的偏心軸位置傳感器均 損壞（圖11）。

故障排除

重新更換偏心軸位置傳感器，偏心軸位置 傳感器的信號恢復(fù)正常，說明更換的偏心軸位置傳感器正 常。用故障檢測儀學(xué)習(xí)電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，發(fā) 動(dòng)機(jī)起動(dòng)正常，且運(yùn)行也正常，故障排除。

故障總結(jié)

如果用萬用表診斷該車故障，診斷過程可 能會(huì)是這樣的：用萬用表測量偏心軸位置傳感器的供電和 搭鐵，均正常；測量偏心軸位置傳感器信號線的導(dǎo)通性，均 正常；更換偏心軸位置傳感器（假設(shè)配件質(zhì)量有問題）后 試車，故障依舊；更換DME后試車，故障依舊。由于萬用表 無法測量偏心軸位置傳感器的信號，再加上現(xiàn)在汽車配件 市場魚龍混雜，若維修人員只會(huì)采用“故障檢測儀+萬用表 +換件”的維修診斷方法，有時(shí)會(huì)感到很無奈。故障檢測儀 提示某傳感器的信號異常時(shí)，涉及到信號的采集者（傳感 器本身）、信號的接收和處理者（控制單元）及信號傳遞線 路。一般情況下，用萬用表只能測量傳感器的供電、搭鐵及 電阻，無法測量傳感器的信號，因此在排除傳感器外圍線 路存在故障的可能后，選擇更換傳感器或控制單元。

由于 這種維修診斷方法屬于排除法，一旦更換的傳感器質(zhì)量有 問題，維修人員是無法察覺的，然后會(huì)把相關(guān)聯(lián)的部件都 更換一遍，如果故障仍未排除，此時(shí)才會(huì)意識到更換的部 件可能存在質(zhì)量問題，然后再一個(gè)一個(gè)更換。多次更換同一配件后才將故障排除的經(jīng)歷，大多數(shù)維修人員應(yīng)該經(jīng)歷 過。雖然維修經(jīng)驗(yàn)豐富的維修人員已經(jīng)對配件質(zhì)量有了提 防心理，但這種診斷方法還是讓他們覺得心理沒底。

運(yùn)用示波器可以采集傳感器、執(zhí)行器及通信線路的工 作信號，讓維修人員用控制單元的視角來診斷故障，一切用 數(shù)據(jù)說話，診斷起來就不再盲目了。運(yùn)用示波器診斷故障的 難點(diǎn)在于對信號的分析，萬事開頭難，只要維修人員平時(shí)多 采集信號、分析信號，時(shí)間久了，分析信號的能力自然就變 強(qiáng)了，而在熟悉了某個(gè)傳感器或執(zhí)行器的工作信號后，在診 斷相關(guān)故障時(shí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)“秒殺”。

在診斷完該車故障半個(gè)月左右，有一輛2011款寶馬 730Li車（搭載N52發(fā)動(dòng)機(jī)）進(jìn)店維修?？蛻舴从?，該車偶 爾起動(dòng)困難，且發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈異常點(diǎn)亮。用故障檢測儀檢 測，讀得的故障代碼如圖12所示。分析故障代碼，筆者認(rèn)為 該車故障也是由偏心軸位置傳感器信號異常引起的。用示 波器同時(shí)測量該車偏心軸位置傳感器端子1（P_CS1S信號 端子）、端子7（P_CS2S信號端子）、端子8（P_CLKS信號端 子）和端子9（T_DAT2S信號端子）的信號（圖13），發(fā)現(xiàn)端子9的信號異常，由此判定偏心軸位置傳感器損壞。更換偏心軸位置傳感器并學(xué)習(xí)電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，故障排除。

作者介紹：

葉正祥，Tech Gear 汽車診斷學(xué)院汽車免拆 診斷專家，現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長兼技 術(shù)總監(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術(shù)專家；2015 年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎(jiǎng)；2016 年取得中國汽車工程學(xué)會(huì)汽車診斷專業(yè)領(lǐng) 域中級工程師資格證書。

寶馬可變氣門升程系統(tǒng)簡介

寶 馬 可 變 氣 門 升 程 系 統(tǒng) ，又 稱 為 電 子 氣 門 （Valvetronic）系統(tǒng)，主要是通過在其配氣機(jī)構(gòu)上增加 偏心軸、氣門伺服電動(dòng)機(jī)、中間推桿等部件（圖14）來改變 氣門升程。DME根據(jù)凸輪軸位置傳感器、加速踏板位置 傳感、曲軸位置傳感器及空氣流量傳感器等信號計(jì)算氣門 開啟時(shí)刻和氣門升程，然后通過占空比控制氣門伺服電動(dòng) 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；氣門伺服電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)會(huì)驅(qū)動(dòng)偏 心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門。偏心輪 旋轉(zhuǎn)的角度不同，凸輪軸通過中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門產(chǎn) 生的升程也不同，從而實(shí)現(xiàn)對氣門升程的控制。