车型:尼桑350Z,装备3.5L发动机、手动变速器,点火系统为COP系统。
故障现象:发动机不着车。
该车为二手车,据车主介绍,刚买来时,发动机缺缸,只有4个缸在工作,后来维修了一下排气管,在一次高转速轰油门后,发动机不着车。
经过初步检测,发现无高压火。此车为COP点火系统,每缸1个点火线圈,每个点火线圈上有3根线。用万用表和试灯检测,发现在启动时和点火开关打开状态下,有12V实电,并且6个点火线圈都不跳火。点火线圈损坏的可能性比较小,很有可能是控制系统出现故障,没有给点火线圈送来驱动信号。
接上解码器,读取故障码,显示只有1个故障码,炭罐电磁阀线路故障,没有其他的故障码。车身系统和防盗系统也都正常。
根据以往的经验,判断此车的正时出现问题。此车的正时机构为链条式的,拆开发动机前正时罩(拆下油底壳后,有两条向上拧的螺丝固定着前正时罩),核对正时记号,发现确实是正时链条出现错齿。我们用示波器录下波形,如图6-12所示。
图6-12
从波形上看,曲轴位置传感器和凸轮位置传感器输出的信号波形都是数字式的波形,所以这两个传感器应该都是霍耳式的。
因为确认了正时已经错位,为了提前判断是否有气门被顶坏,测量了气缸压力,只有一个气缸压力较小为800kPa,其他各缸均为1000kPa以上,估计气门顶坏的可能性不大。用示波器录下来的波形也只是暂时作为原始信息保存下来,没有做过多的分析。
定购了一套新的正时链条。正时链条到货后,开始组装。组装完毕后,再启动试验,结果,发动机仍旧没有高压火。再次检查核实,发现正时链条工作正常,没有错齿。说明此车故障不仅是链条错位引起的,而且还有其他故障。
再次用示波器录下传感器波形进行分析,如图6-13所示。
看到图6-13的波形,总感觉到有些异常,到底是哪里异常呢?对照原车资料上的波形,发现了问题。凸轮位置传感器的信号波形为高电平有效的信号,其信号宽度应该与曲轴信号最小脉冲宽度有一定的比例,如图6-14所示。
图6-13
通道1为曲轴位置传感器
通道2为右侧凸轮轴位置传感器
图6-14
每个凸轮轴的正脉冲宽度对应的应该是3个曲轴正脉冲的宽度,我们实测的波形中,右侧凸轮轴的脉冲宽度,有个别符合这个特点,还有两个明显异常的波形,其宽度远远超过了3个曲轴脉冲的宽度。由此断定,右侧凸轮轴位置传感器损坏。为了一次性把货定全,同时检测了左侧凸轮轴位置传感器相对曲轴位置传感器的波形,如图6-15所示。
从信号波形上看,左侧凸轮位置传感器也损坏了,车主为了省钱,定购了两个旧的凸轮轴位置传感器。到货后,装到车上进行试验,结果仍旧没有高压火,再次用示波器测量波形,如图6-16所示。
我们看到了另外一种奇怪的波形,左侧凸轮轴位置传感器输出的信号波形是负极性的,而右侧凸轮轴位置传感器的波形是正极性的,核对零件号,发现零件号不对。
由于配件难找,我们试着把左侧凸轮轴位置传感器的信号进行反相,自制了一块电路板,如图6-17所示。
图6-15
左侧凸轮轴位置传感器(通道1)
与曲轴位置传感器(通道2)
图6-16
左侧凸轮轴位置传感器(通道2)
右侧凸轮轴位置传感器(通道1)
图6-17
按上述设计的线路图进行元件组装,完毕后,接到车上进行试验,得到波形,如图6-18所示。(www.xing528.com)
图6-18
从上述波形上看,通道1为左侧的凸轮位置传感器的波形,可以看到,它的极性已经变成了正极性信号,但右侧凸轮轴位置传感器的信号仍然存在较宽的超过3个曲轴信号宽度的波形出现,说明右侧凸轮位置传感器还有问题。
我们还发现,从天赖车上采集的波形,其左侧凸轮轴和右侧凸轮轴的信号极性是反相的,这可能是与车型相关。
也就是说,此车的波形,到底是正极性的还是负极性的。我们推断,根据最早测量到的波形,应该是正极性的。
霍耳式传感器的损坏的判定:
新的传感器到货后,我们进行检测,发现传感器信号输出与是否靠近铁磁物质没有对应关系。有时传感器没有靠近铁磁,输出的信号电压为高电压,有时为低电压,新传感器是坏的吗?又觉得不可能。后来,反复试验,发现了一点规律,虽然传感器远离铁磁物质时其输出的信号电压不确定,但其靠近铁磁物质时,一定为低电平,并且只要靠近一次,它的信号电平的翻转性是正常的。后来再进一步分析,认为传感器内部是有集成电路的,它对霍耳元件输出的信号进行放大。当铁磁物质靠近后,霍耳元件输出的信号电压变化,集成电路跟着进行输出;铁磁物质远离后,传感器内部的铁芯有剩磁,依然会使霍耳元件有信号输出。但如果装到位置后,磁场相对有了变化,可能信号极性的翻转就恢复正常了,所以并不影响使用,新传感器没有损坏。
图6-19
左侧凸轮轴通道1,右侧凸轮轴通道2(左侧为新传感器)
图6-19中左侧为新凸轮轴位置传感器波形,右侧为旧传感器波形。从图6-20看,正时对正关系正常。
图6-20
后来车主找来了一辆同款天籁轿车,我们经过对调点火线圈,发现故障车上有两点火线圈是损坏的,不能跳出高压火。
经过试验,发现这辆可以正常启动的车,当拔下一个凸轮轴位置传感器时,可以勉强着车,但启动时间较长,并且加不上油门。
这辆正常的车上的波形如图6-21所示。
图6-21
1通道右侧凸轮轴信号是正极性信号
从波形上再次寻找规律,发现是这样的对正关系:右侧凸轮轴信号为正极性信号,左侧凸轮轴信号为负极性信号,两个凸轮轴的输出信号都是1、1、2、2的顺序进行输出,它们之间从时间上是错开的,左侧的第一个1出现时对正右侧的第一个2;右侧的第一个1出现时,对正的是左侧的第一个2。
我们又利用这辆能够发动着车的信号,将其直接牵了3个信号线(左、右凸轮轴和曲轴信号)以及信号线的负极,送给故障车上,同时拔下故障车上的3个传感器。打开点火开关状态下,启动正常车,因为送来了正常的曲轴与凸轮正时信号,故障车的发动机电脑应该能够驱动点火线圈正常跳火。但实际情况是,插上点火线圈后,点火线圈冒烟了。我们插上的是4缸点火线圈插头。经过测量,发现此缸点火线圈插头上的信号有2.6V的电压,而其他点火线圈的信号线上,在不启动车辆时,电压为0。
说明4缸点火线圈有错误的驱动信号送来。再进一步到发动机电脑插头处找到4缸点火线圈信号线,然后切断此信号线。再用万用表测量,发现来自发动机电脑的一侧仍旧有2.6V的电压,则线束方向电压为0V。由此说明,此车的发动机电脑4缸点火线圈的驱动信号线相关的电路损坏。
再试着插上1缸点火线圈,启动正常车,仍旧是没有高压火出现,说明发动机电脑确实损坏。
又经过几天的维修,我们拆开发动机电脑更换了该车的控制点火的两个芯片,L9302-AD 992W8 VH 99 610 MYS。
焊上新的芯片后,装车试验,发动机各缸都有高压火,启动顺利着车。但还存在启动时间过长的问题。再进一步检查,确认左侧凸轮轴位置传感器有故障。再次更换一个新的凸轮轴位置传感器后,发动机可以顺利启动着车。
发动机着车后,还有缺缸现象,用解码器读取故障码,显示为1缸缺火。进一步检查,确认是发动机电脑内部故障,接着沿电脑插针位置往电脑内部检查,确认我们焊接的芯片,有一个引脚没有焊好,刚好就是这个1缸点火线圈的信号线,重新补焊后装车试验,发动机缺缸故障解决。
经过试车,加速性能良好。回厂后再次检测,无故障码,系统正常。到此,此车故障终于彻底排除。
总结:该车故障是因为轰油门时正时链条过松而跳齿,引起发动机无法着车。发动机电脑损坏是因为3缸点火线圈损坏,造成电脑内部集成电路损坏,进而引起发动机电脑无高压火。
通过维修此车,确认当3个正时传感器中有1个凸轮轴位置传感器损坏后,发动机可以着车,但启动时间比较长。
在维修此车的过程中还发现,如果把2缸、4缸的点火线圈插头插反后,会引起发动机控制单元报凸轮轴位置传感器的故障码。而实际上把插头对调正确后,凸轮轴位置传感器的故障码会自动消失。后来在维修天籁时还发现,3缸点火线圈的信号线断路,引起发动机缺缸,同时也报出凸轮轴位置传感器的故障码。
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