一辆行驶里程约18万km的2008年丰田皇冠轿车。该车用途为公司用车,日常疏于维护。故障现象为:发动机表面存在大面积漏油,发动机出现烧润滑油现象,发动机故障灯亮起,加速不良。
故障分析:车况表明此车发动机存在活塞环磨损过大情况,观察及触摸润滑油质量时,润滑油比较脏,建议进行发动机大修。
故障排查:在征得车主同意后,在未解体发动机之前,试车并读取故障码(如图1所示)。分析故障码内容,位于发动机舱右侧的2列(2、4、6缸)进气凸轮轴进气正时控制相关部件出现问题,为此出现P0020及P0022两个故障码,而P0019故障码是随着上述两个故障码延伸出来的,且其状态属于待定,这就说明P0019出现的原因,此码暂且不去理会。根据故障码提示,P0022属于硬件执行问题,怀疑与润滑油杂质过多有关,同时这也与车主反映的加速性能不良吻合,故在购买发动机大修所需的配件基础上,加购一个2列的进气凸轮轴正时齿轮总成。报价给车主时,车主却说自己是搞二手车的,进气凸轮轴正时齿轮总成自己购买。
将发动机拆卸后首先进行清洗,发动机内部积碳杂质与润滑油已经“充分混合”,在发动机内部表面形成一层深铜色的覆盖物,润滑油粘度很高。拆卸活塞连杆组,发现缸壁有刮伤迹象,但不算严重,对其进行外包镗缸处理。对所有部件进行清洁后,着重针对油路进行清洗,之后组装,试车。
怠速试车过程中发现怠速过高,发动机故障灯同时亮起,但在路试过程中发现更大的问题,出现了限速的故障。此时用诊断仪再次读取故障码。如图2、图3所示。
面对此状况,有点摸不着方向了。之前是正时滞后,现在是正时提前,怠速转速上到1400r/min且限速3000r/min。P0021及P0022这两个故障码的出现是基于当发动机润滑油中的异物卡住V VTI控制系统的零件时,PCM可能会设置并且输出,即使在短时间内系统恢复正常,DTC同样会被设定。回想清洁发动机各系统部件的过程,已经着重清理油路了,故暂不作为故障点考虑。
结合车辆故障现象,分析故障原因可能有:进气系统泄漏、空气流量传感器及其线路故障、节气门总成故障、点火正时及2列凸轮轴正时控制系统相关部件故障。在发动机未卸下来之前对怀疑的部位都进行了检查。着重检查2列凸轮轴正时控制系统相关部件,凸轮轴正时润滑油控制阀的静态及动态测试都正常,检查期间还对其阀门进行再一次清洗。至此,故障点落在了新换上去的二手件凸轮轴正时齿轮总成上。但此时又不敢确定新换的二手件是否存在问题,唯有先拆开原先的凸轮轴正时齿轮总成,一窥究竟。在与另外一位师傅边拆边聊的时候,师傅说了一句,在装这个凸轮轴正时齿轮总成的时候,用“风炮”打紧时,凸轮轴正时转子(见图4箭头所示)与凸轮轴正时齿轮总成外壳相对运动了一定的角度。这句话令主修如梦初醒(当时主修刚好离开几分钟),凸轮轴正时转子居然稍微向右转动了大概15°左右的位置,这就说明凸轮轴正时齿轮总成里边的叶片也向右转动了大概15°左右的位置,正常来说凸轮轴正时转子是不可以动作的。
凸轮轴正时齿轮总成里面装有锁销,发动机停止时,锁销将进气凸止在最延迟端(此时,排气凸轮轴在最提前端,与进气端位置刚好相反),气门无叠开角,以确保发动机的正常起动,发动机起动后,油压上升,润滑油压力经过油路推动锁销接触锁止,叶板可相对于壳体在圆周方向运动。当叶片与主齿轮转动方向相反时,则为延迟状态;当叶片与主齿轮转动方向相同时,则为提前状态。估计故障部件存在叶片提前转动情况,且方向是顺时针方向,如图5所示。
经过短时间的讨论,决定解体原车的2列凸轮轴正时齿轮总成。拆卸后发现,工作腔存在润滑油淤泥,量不是很多,对工作腔各部件进行清洗后装复。将发动机再次卸下来,在拆下发动机凸轮轴正时齿轮总成二手件时,叶片随动的固定板还可以转动一点,当锁销入位后则不能再转动了。装上原车的凸轮轴正时齿轮总成,试车后,原来的P0021故障码消失了,但出现了P0018故障码,如图6所示。
在多次试车后,上述故障码消失,没有再现,发动机各方面运行参数也正常,如图7、图8所示。至此,发动机大修工作结束。
故障机理:基于上述故障排查过程,推测是凸轮轴正时齿轮总成内部的油阀没有回位导致其可以转动,在起动一瞬间就已经提前了,也就是说,凸轮轴正时齿轮总成内部的叶片一直处在提前的位置,当一着车,不该提前的时刻提前了,硬性故障肯定会导致P0021故障码。后来更换回原车的凸轮轴正时齿轮总成后还出现了“P0018曲轴位置传感器一凸轮轴位置相关性”的故障码,属于待定,这与之前报P0019正式滞后故障码的性质一样。在换上原车的凸轮轴正时齿轮总成后,PCM还在存储对比相关输入数据,在试车一段时间后,对比数据没有问题,自然而然故障码消失,也与故障码状态属于待定对上号。
对此维修过程进行小结’:首先,对于精密油路控制器件不建议采用二手件,油路过于复杂可能会给维修过程带来“意想不到”的后果。其二就是师傅在安装凸轮轴正时齿轮总成的中心螺丝时,用“风炮”来安装这些元件的螺丝,实属不妥,“风炮”扭矩大,有可能对内部的结构造成破坏。第三对于工程量较大的维修项目建议还是采用原厂配件,质量会有保障。