发动机怠速游车、抖动故障免拆诊断

故障现象

一辆2011款宝马318i车，搭载N46B20E发动机，累计行驶里程约为9.5万km。该车因发动机怠速游车、抖动在其他维修厂维修，维修人员更换了火花塞、点火线圈、空气流量传感器、VANOS（可变气门正时系统）电磁阀、气门升程电动机及偏心轴位置传感器，校对过发动机正时，清洗了发动机积炭，升级了发动机控制单元（DME），并用烟雾测试仪检测了进气管路，未发现漏气现象，至此没有了维修思路，于是将车开至我厂请求技术支持。

故障诊断

接车后试车，起动发动机，发动机转速明显上下波动（俗称“游车”），运转一会后发动机转速波动现象消失，但发动机还是偶尔抖动。用故障检测仪检测，无相关故障代码存储。用pico示波器测量曲轴位置传感器信号，并进行频率计算，确认起动后发动机转速明显上下波动（图1），运转10 s左右发动机转速波动现象消失（图2），但偶尔还会出现波动（图3），导致发动机抖动。

结合故障现象分析，排除单个气缸工作不良导致故障的可能，怀疑故障是由混合气浓度调节异常引起的，可能的故障原因有：喷油控制异常，如燃油压力异常、空气流量传感器信号异常及氧传感器信号异常等；进气控制异常，如气门升程异常、进气管泄漏、排气管堵塞及发动机正时错误等。

由于之前的维修人员已更换了空气流量传感器，对进气管路进行过烟雾测试，且校对过发动机正时，暂时排除空气流量传感器信号异常、进气管泄漏及发动机正时错误的可能。测量燃油压力，未见异常；读取发动机数据流，观察进气量、氧传感器信号电压、混合气调校等数据，均未见异常。用尾气分析仪测量发动机怠速时的尾气，空气过量系数（λ）为1，说明经过发动机控制单元调校（混合气调校值为负值，说明混合气偏浓，减小了喷油量）后的混合气浓度正常；脱开前氧传感器导线连接器，复位混合气调校值后再次用尾气分析仪测量发动机怠速时的尾气，空气过量系数小于1，此时混合气偏浓，这说明前氧传感器信号正常。接着笔者决定测量气缸压力，以判断排气管是否堵塞，同时还可以验证实际发动机正时是否正确。脱开进气、排气VANOS电磁阀导线连接器，用pico示波器和压力传感器WPS500X测得发动机怠速时气缸1的压力波形如图4所示，分析可知以下信息。

（1）排气行程的气缸压力接近大气压，说明排气管没有堵塞（若排气管堵塞，排气行程的气缸压力波形会有明显的上升斜坡，且压力明显高于大气压）。

（2）排气门打开时刻约为压缩上止点后147°曲轴转角。查看N46发动机正时时间曲线（图5），得知在排气VANOS电磁阀不工作时，排气凸轮轴相位处于最大提前位置，排气门打开时刻为压缩上止点后111°曲轴转角，由此怀疑该车排气凸轮轴相位滞后了约36°（147°-111°=36°）曲轴转角。

是什么原因导致排气凸轮轴相位滞后了呢？由于更换过排气VANOS电磁阀，排除电磁阀卡滞的可能；排气VANOS电磁阀导线连接器已脱开，排除发动机控制单元控制异常的可能；而发动机正时也校对过，那还会是什么原因呢？与之前的维修人员交流得知，他在校对发动机正时时，只用专用工具校对了进气、排气凸轮轴前端相位，并没有校对进气、排气凸轮轴后端相位，这种校对方法是不严谨的，比如凸轮轴相对VANOS链轮发生偏转，此时就不会被发现，于是笔者决定重新校对发动机正时。

插入飞轮定位销，安装进气、排气凸轮轴信号盘的定位工具（图6），正常（之前维修人员通过该步骤就判断发动机正时正确是错误的，凸轮轴后端相位才是凸轮轴实际相位，因此一定要校对凸轮轴后端相位）；在进气、排气凸轮轴后端安装进气、排气凸轮轴的定位工具，发现排气凸轮轴定位工具无法安装到位（图7），可知排气凸轮轴发生逆时针偏转，即相位滞后，这与之前的推断（排气凸轮轴相位滞后了约36°曲轴转角）一致。