故障现象

一辆2006款林肯领航员车，搭载5.4 L发动机，累计行驶里程约为26万km。该车因发动机怠速抖动故障进厂维修，维修人员更换了火花塞、点火线圈及凸轮轴位置传感器，清洗了积炭和喷油器，故障依旧，于是向笔者请求技术支持。

故障诊断

接车后试车，发动机怠速抖动严重，坐在车内能感受到明显的振动，且组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪检测，发现动力控制模块（PCM）中存储有2个与凸轮轴位置传感器相关的故障代码（图1）。

图1 PCM中存储的故障代码

用pico示波器同时测量气缸列1和气缸列2凸轮轴位置传感器的信号波形（图2），发现2个波形的形状一致，但相位不同步，由此排除凸轮轴位置传感器及其线路存在故障的可能。

图2 故障车气缸列1和气缸列2凸轮轴位置传感器的信号波形

人为依次将两列凸轮轴相位调节电磁阀搭铁，发现两列凸轮轴位置传感器信号的相位均能发生变化，且变化角度基本一致，这说明两列凸轮轴相位调节均正常，怀疑发动机正时存在偏差。从正时波形库中找到该款发动机的正时波形（图3），与图2对比可知，气缸列1和气缸列2凸轮轴位置传感器信号的相对位置有偏差，由此确定发动机正时错误。

图3 正常车发动机正时波形

拆检发动机正时，发现气缸列1的正时链条导轨断裂，导致气缸列1的凸轮轴链轮跳齿。更换正时链条套装，并重新校对发动机正时后试车，发动机依旧抖动，且发动机运转一段时间后发动机故障灯异常点亮。

用故障检测仪检测，发现PCM中存储有故障代码“P0171-FF 第一排气缸燃烧系统油量过少”（图4）。

图4 故障代码P0171-FF

读取发动机数据流（图5），发现长期燃油修正1约为28%，说明混合气过稀；长期燃油修正2约为-26%，说明混合气过浓。

图5 故障车的发动机数据流

为什么两列气缸的混合气浓度相差那么大呢？由于两列气缸共用1个空气流量传感器，排除空气流量传感器信号失准的可能性；喷油器之前已检查过，排除喷油器堵塞或泄漏的可能。推断可能的故障原因有：某一列气缸的氧传感器信号失准；两列气缸的进气量不一致。

判断氧传感器信号是否失准，需要用尾气分析仪测试混合气的真实浓度，而尾气分析仪需要预热，比较麻烦。进气量越多，对应的气缸压力越高，且通过相对压缩测试可以快速判断所有气缸的压力均衡情况，于是决定先进行相对压缩测试。

图6为相对压缩测试波形，分析可知气缸1~气缸4（气缸列1）的气缸压力基本一致，气缸5~气缸6（气缸列2）的气缸压力基本一致，但气缸列1的气缸压力明显高于气缸列2的气缸压力，由此推断气缸列1的进气量大于气缸列2的进气量，这正好与长期燃油修正反映的混合气浓度（气缸列1混合气稀，气缸列2混合气浓）对应。

图6 相对压缩测试波形

分析认为，气缸列2气缸压力偏低是由气缸列2的配气正时错误引起的，但之前已检查过发动机正时标记，均正常，且发动机正时波形也正常，于是决定测量气缸压力波形，验证实际的发动机机械配气正时情况。测量怠速时气缸列1与气缸列2的气缸压力波形（图7、图8），对比可知以下信息。

（1）气缸列1的气缸压力约为8.9 bar（1 bar =100 kPa），气缸列2的气缸压力约为7.4 bar，两者相差约1.5 bar。

（2）气缸列1的排气门约在133°曲轴转角位置开启，气缸列2的排气门约在143°曲轴转角位置开启，两者相差约10°曲轴转角，即气缸列2的排气门比气缸列1的排气门延迟了约10°曲轴转角开启。由于进气凸轮和排气凸轮在一根凸轮轴上，因此两列气缸的进气门开闭角也相差约10°曲轴转角。

（3）气缸列2的排气阶段存在明显的压力波动。

图7 怠速时气缸列1的气缸压力波形

图8 怠速时气缸列2的气缸压力波形

诊断至此，确定气缸列2的配气正时存在偏差，推断凸轮轴发生扭转变形。拆检气缸列2的凸轮轴，发现凸轮轴后端的轴承盖磨损严重（图9），由此推断凸轮轴扭转变形是由此引起的。

图9 气缸列2凸轮轴后端的轴承盖磨损严重

故障排除

更换气缸列2的气缸盖总成后试车，发动机工作恢复正常，故障排除。

故障总结

（1）发动机正时错误可能会导致混合气浓度调节异常，如果按照常规诊断思路排查，可能会走很多弯路，这点值得大家注意。

（2）即使发动机正时标记（只是便于维修人员校对正时）正确，且发动机正时波形（发动机控制单元通过曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器测得的发动机电气正时）正常，也不能代表实际的发动机机械配气正时正确，而气缸压力波形可以反映真实的发动机机械配气正时。

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