汽車診斷分析：寶馬640i電子氣門故障

一款2011年的寶馬6系雙門轎跑車.最近由於機油壓力報警在車間進行維修_先後對此車更新了大小軸瓦_機油泵以及相關的密封件維修包之後裝復試車_維修人員發現了在喚醒(比如：打開、關閉點火開關_拉開車門和解鎖、上鎖)DME(數字發動機電子控制單元的簡稱)的時候可以聽見大約在發動機部位有“吱吱”聲.

故障排除：測試_該車可以正常發動行駛_但是“吱吱”異響一直存在_由於是維修之後還未完工的車子_上面的發動機飾板等一些相關聯的外圍件沒有安裝_在聽見異響之後初步鎖定在缸頭.對異響的來源進行了簡單的分析：由於發動機沒有發動的時候可以聽見異響_所以排除了氣門腳、皮帶輪等一些常見的異響來源_結合該發動機采用了較為先進VALVETRONICIII機構_故將重點轉移到伺服電機.將伺服電機線路拔下之後再次測試沒有聽到異響_為此確定了異響來源.

我們對車輛執行ISTA診斷_發現存有“電子氣門伺服電機：位置傳感器對地短路或斷路”故障碼_這從另外一方面增加了筆者對自己的判斷.根據給出的提示_需要做如下檢查：1．檢查軟件版本_如果過低_則需要對車輛進行編程_提升軟件版本；2．檢查伺服電機到DME之間的線束；3．更新伺服電機.依據給出的提示_檢查了車輛的軟件版本高於給出的值_故不需要對車輛進行編程；我們也檢查了兩者之間的線束_測量了導線導通良好_PIN腳無銹蝕、松動_線與線之間不存在互相斷路等不良狀況_此外_我們將這跟線束和別的車的線束進行了對調_故障現象沒有因此而轉移_從而進一步證實了線束是正常的；根據給出的提示檢查伺服電機和偏心軸位置傳感器.

該車采用的是VALVETRONICDI系統_電機采用的是直流無刷電機(BLDC)_並在伺服電機上集成了5個霍爾式的傳感器用來監測伺服電機的位置.根據檢測計劃_我們測量伺服電機供電電壓為車載電壓_測量電子氣門控制伺服電機相位U、V、W之間的電阻小於1Ω_在標准范圍內.檢查了伺服電機轉動靈活無卡滯_檢查了伺服電機的蝸桿和偏心軸的扇齒正常無磨損的情況_由於伺服電機的位置傳感器我們沒有辦法進行檢測其好壞_再者偏心軸的角度目前也無法以“數據流”的形式被讀出_我們只好采用替換法_將新的電機插到原來伺服電機的線束上之後能夠刪除掉故障代碼_綜上我們確定了伺服電機損壞.

但是這個聲音是怎麼發出的呢？伺服電機的損壞與異響之間又有什麼聯系呢？由於氣門室罩蓋的存在_導致我們無法看見異響的真實情況_我們將氣門室覃蓋拆下來_將6個噴油器的高壓油軌安裝到位(防止汽油噴出)_把伺服電機插頭插上之後_通過再次實驗_摘下了“異響之源”的神秘面紗.

當喚醒DME時_伺服電機就會向最大升程方向旋轉_由於采用的是蝸桿扇齒傳動機構_伺服電機的一端是與扇齒相連的蝸桿_伺服電機旋轉帶動蝸桿推動扇形齒輪將偏心軸向著最大升程方向旋轉_由於一開始偏心軸就已經處在最大位置(即偏心軸被卡在最大位置)_而伺服電機繼續旋轉將偏心軸向最大升程方向旋轉_偏心軸的扇形齒輪脫開了伺服電機的蝸桿之後_又在扭轉彈簧的作用下將偏心軸向最小升程方向壓回_當扇齒與蝸桿相接觸的時候又被伺服電機向最大升程方向推出……如此反復就造成了我們聽到的異響.

我們分析異響的原因可能為：伺服電機傳感器在偏心軸處於最大升程時向數字發動機電子控制單元(簡稱DME)報告了一個錯誤的位置信息_DME就誤認為偏心軸的位置不對(即不在最大升程位置)_所以在喚醒DME的時候_DME就會按照預先的程序驅動伺服電機將偏心軸調整到最大升程位置(初始位置).由於實際上偏心軸已經在最大位置了_故伺服電機旋轉將偏心軸向最大升程方向推出_推出的偏心軸在扭轉彈簧的作用下被壓下_敲在伺服電機的扇形齒輪上_就造成了我們聽到的那個“吱吱”聲.為了驗證這個現象_我們手動旋轉伺服．電機_將偏心軸旋轉在最小升程的情況下激活伺服電機_此時伺服電機會通過扇形齒輪驅動著偏心軸向最大升程位置旋轉.從中可以分析出了伺服電機位置傳感器沒有發送正確的信號.由於伺服電機和位置傳感器是集成在一起的_所以進一步驗證了伺服電機損壞.

故障排除：拆卸安裝氣門室罩蓋以及4個噴油器之後_更新伺服電機_完成之後進行極限位置匹配_然後測試正常_異響消失.

背景知識：

VALVETRONIC是寶馬獨家采用的一個電子氣門升程調節裝置的一個簡稱_它不僅能夠改善尾氣排放值、節省燃油_還可以提高發動機的動力輸出.這個技術從2001年開始使用到目前已發展到第三代.

在傳統的發動機上_輸出功率的控制幾乎完全依靠節氣門對進氣進行“節流”而實現_在此過程中會不可避免地損失一部分動力.與之相比_VALVETRONIC電子氣門控制技術能夠使發動機負荷變化和循環管理需求降到最低_從而確保了極高的燃油利用率以及更出色的發動機響應速度.其他優點還包括提高了發動機運轉平穩性以及最大限度地降低了廢氣排放.在發動機正常運行的情況下_節氣門幾乎保持全開_與通過節氣門進行控制不同_空氣不必首先吸入進氣集氣管和進氣管_而是通過VALVETRONIC在沒有任何延遲的情況下進氣.

第一代的VALVETRONIC(VALVETRONICI)的中間推桿裝有用於偏心軸的滑動軸承._氣門行程為0.3～9.7mm_主要運用在N42等發動機上.

第二代的VALVEC車站(VALVEIRCNCII)與VALVETRONICI負荷控制原理相同_通過改變氣門機構、更改伺服電機和調整VANOS單元的調節范圍進行了系統優化_主要運用在N52等發動機上.

主要區別是：

1．中間推桿上用於偏心軸的滑動軸承被一個滾柱軸承替代.從而減小了氣門機構內的摩擦.

2．中間推桿的導向更准確.現在僅需一個用於引導和支撐中間推桿的彈簧.

3．氣門機構的移動質量減少了13%.

4．改善了進氣門的行程范圍.最大行程增至9.9mm_而更重要的是最小行程降至0.18mm.

第三代的VALVETRONIC(VALVEIRONICIII)與VALVETRONICII的區別是VALVETRONIC伺服電機和VALVETRONIC傳感器的布置_VALVETRONICIII通過定向和遮蔽_在壓縮結束時進一步提高渦流程度(與VALVETRONICII相比)_從而優化混合氣形成_主要運用在N55、N20等最新發動機上.