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故障現象

一輛2012 款寶馬X6 xDrive35i車（開發(fā)系列號為E71），搭載N55發(fā)動機，累計行駛里程約為21.2萬km。車主反映，車輛加速過程中，中央顯示屏經常會提示“發(fā)動機異?！?。

故障診斷

接車后，進行路試，加速時中央顯示屏有時的確會提示“發(fā)動機異?！保▓D1），特別是在急加速時更容易出現。

圖1

回廠后，用寶馬專用故障檢測儀（ISTA）檢測，系統(tǒng)存儲有兩個與發(fā)動機相關的故障代碼，分別為故障代碼“002C58 增壓壓力調節(jié)：作為后續(xù)反應關閉”“002D9F 進氣凸輪軸傳感器，可信度：信號不可信”，故障代碼的狀態(tài)為當前不存在（圖2）。對故障代碼進行分析，判斷故障代碼“002C58”是由故障代碼“002D9F”導致的連鎖故障。

圖2

查閱相關資料得知，在N55發(fā)動機氣缸蓋上安裝有進氣凸輪軸傳感器和排氣凸輪軸傳感器，分別檢測進、排氣凸輪軸的位置，為此在各自可調式凸輪軸（VANOS）前部固定了一個信號齒盤。如圖3所示，凸輪軸信號齒盤有6個不同的齒面距離，凸輪軸傳感器探測這些齒面距離，數字式發(fā)動機電子伺控系統(tǒng)（DME）據此計算凸輪軸轉速、凸輪軸調整速度和凸輪軸的確切位置，高電位信號對應信號齒盤的缺口位置，低電位信號則對應信號齒盤的齒面位置。進氣凸輪軸傳感

圖3

器連同曲軸傳感器一起，是全順序噴射裝置所必需的，可確保每個氣缸的燃油噴射都在最佳點火時刻。另外，進、排氣凸輪軸傳感器還發(fā)出凸輪軸位置的反饋信號，以用于對可調式凸輪軸（VANOS）調節(jié)。根據故障代碼的提示，結合進、排氣凸輪軸傳感器的工作原理分析，推測可能的故障原因有：進氣凸輪軸傳感器信號齒盤變形或損壞；進氣凸輪軸傳感器損壞；進氣凸輪軸傳感器與信號齒盤之間的間隙不對，如氣缸蓋變形、傳感器沒有安裝到位等；進氣凸輪軸傳感器線路故障；DME軟件或硬件故障。

查閱進、排氣凸輪軸傳感器電路（圖4），在進氣凸輪軸傳感器導線連接器X6214上連接寶馬專用測量適配器612390，測量進氣凸輪軸傳感器的供電端子3與搭鐵端子2之間的電壓，為12.17 V，正常。

圖4

為了方便對比進、排氣凸輪軸傳感器的信號，在DME導線連接器X60003處連接寶馬專用測量適配器614190（圖5），使用寶馬示波器IMIB R2雙通道測量進、排氣凸輪軸傳感器的信號波形（備注：通道1紅表筆接端子52，通道2紅表筆接端子51，2個通道黑表筆均接車身搭鐵）。

圖5

起動發(fā)動機，怠速運行時測得的進、排氣凸輪軸傳感器的信號波形如圖6所示（綠色的信號波形為排氣凸輪軸傳感器信號波形，紅色的信號波形為進氣凸輪軸傳感器信號波形），未發(fā)現任何異常。

圖6

由于故障在急加速時比較容易出現，嘗試原地不斷地急踩加速踏板至3000 r/min左右再松掉，同時觀察進、排氣凸輪軸傳感器的信號波形變化，踩了七八次加速踏板后，儀表盤突然提示“發(fā)動機異?！?，此時捕捉到的信號波形如圖7所示，發(fā)現進氣凸輪軸傳感器信號波形的中間長高電位會有短暫的下拉，進氣凸輪軸旋轉一圈由3個高電位變成了4個高電位。從原理去分析波形，長高電位時，進氣凸輪軸傳感器探頭應該位于信號齒盤的大缺口位置，在這波形長高電位的中后部突然下拉，說明在信號齒盤大缺口的位置產生了一個“齒面”，懷疑進氣凸輪軸信號齒盤的大缺口位置有異物附著在上面或進氣凸輪軸傳感器探頭上有異物。

圖7

拆檢進氣凸輪軸傳感器，未發(fā)現傳感器表面有異物附著。為了方便排查進氣凸輪軸傳感器信號齒盤，于是決定進一步拆卸氣門室罩蓋。拆下氣門室罩蓋，檢查發(fā)現進氣VANOS調整裝置的復位彈簧有點逃了出來（向信號齒盤方向移動），剛好橫在了進氣凸輪軸傳感器信號齒盤的大缺口上（圖8）。

圖8

那么為何怠速時進氣凸輪軸傳感器信號波形正常，而在加速時有時信號波形不正常呢？觀察進氣VANOS調整裝置的復位彈簧（圖9），復位彈簧的一端固定在VANOS調整裝置（即進氣凸輪軸鏈輪）的外殼上，另一端固定到VANOS調整裝置的擺動轉子的軸心上（即與進氣凸輪軸相連）。加速時，在機油壓力的作用下進氣VANOS調整裝置的擺動轉子帶著進氣凸輪軸沿發(fā)動機旋轉方向調節(jié)，達到提前打開進氣門的目的。當發(fā)動機熄火后，在復位彈簧的彈簧力作用下進氣凸輪軸沿發(fā)動機旋轉的反方向回到初始位置。在加速時，隨著凸輪軸向提前方向調節(jié)，復位彈簧就會張得更開，意味著橫在信號齒盤大缺口上的復位彈簧離進氣凸輪軸傳感器的探頭更近，當達到一定的間隙時，進氣凸輪軸傳感器就會誤識別到一個信號齒盤的“齒面”，這時進氣凸輪軸傳感器的信號波形就變成了低電位，錯誤的進氣凸輪軸傳感器信號從而導致了發(fā)動機運行故障。那復位彈簧為何會向信號齒盤方向移動呢？推測很可能是車主經常暴力駕駛車輛，再加上進氣VANOS調整裝置上的復位彈簧本身存在疲勞松動，導致復位彈簧慢慢產生軸向移動。