故障现象 一辆2011年产的雅阁2.4新车,行驶里程为3 km。该车发动机故障灯常亮,(车辆稳定性控制系统)VSA灯常亮,VSA激活指示灯常亮(VSA激活时,VSA激活指示灯闪烁,可使用VSA开关将VSA功能关闭;此外,在VSA功能失效时,VSA激活指示灯也会点亮)。
故障诊断 接车后,试车验证故障,发现故障确实存在,起动发动机发现发动机故障灯确实常亮。连接HDS检测仪读取故障代码,发现发动机系统有故障代码“56-2 VTC系统故障”(图1);ABS系统有故障代码“83-11PCM故障(发动机)”(图2)。查阅DTC的说明可知,产生故障代码“56-2 VTC系统故障”的原因可能为VTC机油控制电磁阀堵塞或反应迟缓;VTC执行器堵塞或反应迟缓;VTC机油控制电磁阀线路短路。而产生故障代码“83-11 PCM故障(发动机)”的原因可能是ECM/PCM故障。
图 1 发动机系统故障代码截屏
图 2 ABS系统内的故障代码(截屏)
记录并试图清除故障代码,发现故障代码可以清除。但是故障代码清除后,试车约10 km故障又会出现。而在故障灯亮时,不论车速为低速、中速或高速均无明显异常感觉。再次清除故障代码并对VTC系统进行功能测试(图3),测试结果未能通过,且显示为“系统故障:VTC机油控制电磁阀卡滞或堵塞,油路泄漏、堵塞或有空气存留”。
图 3 故障车的VTC系统功能测试(截屏)
查阅相关资料可知,VTC系统的作用是根据发动机的工况,改变进气门的正时,也就是改变进气凸轮轴的相位。优化气门正时可以使发动机产生最大的功率,VTC系统能提前凸轮轴转角以获得EGR作用并减少泵气损失,而迅速关闭的进气门可以减少混合气进入进气口,并提高冲注效果;在怠速时,系统提前减小凸轮轴转角使燃烧稳定并降低发动机转速;如果出现故障,VTC系统控制将停用并处在完全延迟的位置。VTC机油控制电磁阀根据来自ECM/PCM的信号控制VTC执行器提前室/延迟室的机油压力,该电磁阀通过G101搭铁,通过C23线上电压变化来工作,从而控制VTC执行器工作油压的大小。该电磁阀的占空比是根据ECM/PCM发出的信号指令经常变化的,可以将进气凸轮的正时提前,也可以将进气凸轮的正时延迟。
根据以上的测试结果可以判定产生故障的原因如下。
(1)VTC油路控制电磁阀线路故障。
(2)VTC油路控制电磁阀阀芯卡滞或其滤网堵塞等故障。
(3)发动机机油压力过低。
(4)机油油路堵塞。
(5)VTC执行器故障。
于是按照由简到繁的原则排除故障。首先根据电路图(图4),断开VTC油路控制电磁阀的连接器,接通点火开关至ON位置,用万用表的直流电压挡测量连接器端子2(蓝/白色线)的电压,电压为0.02 V,正常;用万用表电阻挡测量端子1(黑色线)的搭铁,端子1与蓄电池负极间的电阻为0.2 Ω,也正常,由此可以判断VTC油路控制电磁阀的线路正常。接着用二极管试灯替换VTC机油控制电磁阀,起动发动机,将发动机转速缓慢提升至3000 r/min以上,可见试灯由暗变亮;当发动机转速下降后,试灯由亮变暗,这样反复几次,试灯的亮度都会随着发动机的转速变化而变化,说明ECM能向VTC油路控制电磁阀发出工作指令,由此可认为控制线路也无异常。因此,决定对VTC机油控制电磁阀进行检查。
图4 VTC机油控制电磁阀电路
拆下VTC机油控制电磁阀,将其端子1接蓄电池负极,反复将端子2与蓄电池正极接触和断开,能听到电磁阀工作的“嗒嗒”声,为了进一步确认该电磁阀的好坏,维修人员更换了VTC机油控制电磁阀,更换后清除故障代码并对其进行VTC系统测试,仍然无法通过测试,这样就排除了VTC机油控制电磁阀的问题,而检查的重点也就落在了机油油路上。
维修人员又找来同型号的车进行VTC系统测试,结果可以通过,在测试过程中发现气门正时是有三个变化过程的,依次约是13 °(图5)、30 °(图6)、45 °(图7),该气门正时就是所谓的可变气门正时,通过装在进气凸轮轴上的VTC执行器来实现的,而故障车的气门正时没有变化,也就是说VTC执行器没有工作。VTC执行器是依靠发动机的机油压力来工作的,于是对发动机的机油压力进行测试,测试发现怠速时发动机机油压力为300 kPa,当发动机转速达到3000 r/min以上时机油压力为600 kPa,均正常。又检查VTC机油控制电磁阀的机油滤网,很干净,对该滤网的盖子(图8)检查也无异常。至此,决定拆检VTC执行器详细检查。在拆下进气凸轮轴时发现凸轮轴上没有为VTC执行器供油的油道。
图5 正常车的VTC系统功能测试1(截屏)
图6 正常车的VTC系统功能测试2(截屏)
图7 正常车的VTC系统功能测试3(截屏)
图8VTC滤网位置
故障排除 更换进气凸轮轴并装复后,执行VTC系统功能测试,结果测试正常,试车50 km未见异常,故障彻底排除。
但是为什么该故障会造成VSA和VSA激活指示灯点亮呢?分析可知该款雅阁车使用的车载网络系统由多个车载局域网通过CAN协议构成,如ECM、PCM、VSA、仪表、自动空调系统等均为车载局域网,其信息可以通过CAN数据总线共享,且ECM、PCM和VSA之间是高速通信,连接速率为500 kbit/s,如果某个系统有异常则会反应到其他相关的系统上,即产生通信故障,所以该车发动机有VTC系统的故障也会导致VSA系统存有相关故障代码而点亮VSA灯和VSA激活指示灯。
故障总结 该车的故障原因比较特殊,是由于进气凸轮轴上没有VTC的油道造成的,这是车辆制造过程中,进气凸轮轴的加工出现问题导致的。对于这类罕见的故障,只要我们本着由简到繁的原则,不放过任何细节,仔细查找,就一定能找到故障原因。