余姚東江名車專修廠 葉正祥

葉正祥，Tech Gear汽車診斷學院汽車免拆診斷專家，現(xiàn)任余姚東江名車專修廠廠長兼技術總監(jiān)，被聘為哈弗汽車區(qū)域技術專家；2015年獲得首屆中國汽車診斷師大賽總決賽三等獎；2016年取得中國汽車工程學會汽車診斷專業(yè)領域中級工程師資格證書。

故障現(xiàn)象一輛2007款寶馬325i車（車型代號為E90），搭載N52發(fā)動機，累計行駛里程約為12萬km。該車因發(fā)動機起動困難、加速無力的故障現(xiàn)象在其他修理廠進行維修，維修人員根據(jù)故障檢測儀（ISTA）的提示先后更換了氣門伺服電動機和偏心軸位置傳感器，故障不但沒能排除，反而更加嚴重，現(xiàn)在發(fā)動機無法起動了，于是將車轉至我廠進行維修。

故障診斷接車后試車，起動發(fā)動機，起動機運轉正常，但發(fā)動機無法起動著機。用故障檢測儀檢測，讀得很多故障代碼，篩選出能夠引起發(fā)動機無法起動的故障代碼如圖1所示。分析故障代碼，認為該車故障是由偏心軸位置傳感器信號異常引起的。讀取偏心軸角度數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)偏心軸的實際角度和標準角度相差很大，說明偏心軸位置傳感器信號確實異常，推斷可能的故障原因有：偏心軸位置傳感器及其線路故障；發(fā)動機控制單元（DME）損壞。

圖1 與發(fā)動機無法起動相關的故障代碼（截屏）

圖2 偏心軸位置傳感器控制電路

查看維修資料得知，偏心軸位置傳感器按照磁阻效應原理工作，其內部有2個相互獨立的角度傳感器，角度信號通過串行接口傳遞至DME。查看偏心軸位置傳感器控制電路（圖2）得知，偏心軸位置傳感器導線連接器X60253上連接了8根導線，其中端子6對應供電線，端子4對應屏蔽線，端子5對應搭鐵線，剩余6根導線的作用看不出來。進一步查看維修資料得知，偏心軸位置傳感器導線連接器X60253端子1和端子3對應的導線均為偏心軸位置傳感器內部角度傳感器1的信號線（2個信號線的標注有區(qū)別，端子1標注為P_CS1S，端子3標注為T_DAT1S），端子7和端子9對應的導線均為偏心軸位置傳感器內部角度傳感器2的信號線（2個信號線的標注有區(qū)別，端子7標注為P_CS2S，端子9標注為T_DAT2S），端子8對應的導線為偏心軸位置傳感器的節(jié)拍時鐘信號線（導線標注為P_CLKS）。根據(jù)上述信息還是不明白偏心軸位置傳感器的工作原理，為避免盲目診斷，筆者決定使用示波器采集正常N52發(fā)動機的偏心軸位置傳感器信號并進行分析。

首先用示波器分別測量正常N52發(fā)動機的偏心軸位置傳感器端子1（對應P_CS1S信號）和端子7（對應P_CS2S信號）上的信號（圖3），發(fā)現(xiàn)這2個信號均是由DME發(fā)出的0 V～5 V參考信號，即使脫開偏心軸位置傳感器導線連接器，信號也不會變化；再分別測量偏心軸位置傳感器端子3（對應T_DAT1S信號）和端子9（對應T_DAT2S信號）上的信號（圖4），發(fā)現(xiàn)這個2信號均為偏心軸位置傳感器反饋的0 V～5 V信號，一旦脫開偏心軸位置傳感器導線連接器，信號就會消失，且這2個信號發(fā)生的區(qū)間是在P_CS1S信號和P_CS2S信號處于低電平的時候；再同時測量偏心軸位置傳感器端子3（對應T_DAT1S信號）、端子8（對應P_CLKS信號）和端子9（對應T_DAT2S信號）上的信號（圖5），發(fā)現(xiàn)節(jié)拍時鐘信號是由DME發(fā)出的0 V～5 V的信號，即使脫開偏心軸位置傳感器導線連接器，信號也不會變化，且T_DAT1S信號和T_DAT2S信號發(fā)生的區(qū)間與節(jié)拍時鐘信號相對應。

總結上述測量結果可知，偏心軸位置傳感器端子1、端子7和端子8負責接收DME的輸入信號，這3個信號在脫開偏心軸位置傳感器導線連接器或加速時不會發(fā)生變化；端子3和端子9負責向DME發(fā)送偏心軸位置信號，這2個信號在加速時會發(fā)生變化，在脫開偏心軸位置傳感器導線連接器時消失，并且這2個信號發(fā)生的區(qū)間要與端子1、端子7和端子8上的信號同步。

圖3 正常車偏心軸位置傳感器端子1和端子7的信號（截屏）

圖4 正常車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號（截屏）

既然該車故障代碼提示偏心軸位置傳感器信號異常，而現(xiàn)在已經弄明白了偏心軸位置傳感器的工作原理，那么接下來決定用示波器測量該車偏心軸位置傳感器的信號。將探頭連接在偏心軸位置傳感器導線連接器上（圖6），用示波器同時測量故障車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號（圖7），沒有發(fā)現(xiàn)異常；用內六角扳手轉動氣門伺服電動機（圖8），改變偏心軸位置，發(fā)現(xiàn)端子9的信號發(fā)生了變化，而端子3的信號無變化（圖9），異常，正常情況下這2個信號均應發(fā)生變化，由此可知偏心軸位置傳感器內部的角度傳感器1損壞，這說明維修人員更換的偏心軸位置傳感器配件質量有問題。將維修人員更換下來的原車偏心軸位置傳感器裝復后再次測量，發(fā)現(xiàn)端子3和端子9的信號起始電壓均為4 V左右（圖10），異常，正常情況下的信號起始電壓應均為0 V。診斷至此可知，原車的偏心軸位置傳感器和維修人員更換的偏心軸位置傳感器均損壞（圖11）。

圖7 故障車偏心軸位置傳感器端子1、端子3、端子7和端子9的信號（截屏）

圖8 用內六角旋具轉動氣門伺服電動機

圖9 偏心軸位置傳感器端子3的信號無變化（截屏）

圖11 損壞的偏心軸位置傳感器

故障排除重新更換偏心軸位置傳感器，偏心軸位置傳感器的信號恢復正常，說明更換的偏心軸位置傳感器正常。用故障檢測儀學習電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，發(fā)動機起動正常，且運行也正常，故障排除。

故障總結如果用萬用表診斷該車故障，診斷過程可能會是這樣的：用萬用表測量偏心軸位置傳感器的供電和搭鐵，均正常；測量偏心軸位置傳感器信號線的導通性，均正常；更換偏心軸位置傳感器（假設配件質量有問題）后試車，故障依舊；更換DME后試車，故障依舊。由于萬用表無法測量偏心軸位置傳感器的信號，再加上現(xiàn)在汽車配件市場魚龍混雜，若維修人員只會采用“故障檢測儀+萬用表+換件”的維修診斷方法，有時會感到很無奈。故障檢測儀提示某傳感器的信號異常時，涉及到信號的采集者（傳感器本身）、信號的接收和處理者（控制單元）及信號傳遞線路。一般情況下，用萬用表只能測量傳感器的供電、搭鐵及電阻，無法測量傳感器的信號，因此在排除傳感器外圍線路存在故障的可能后，選擇更換傳感器或控制單元。由于這種維修診斷方法屬于排除法，一旦更換的傳感器質量有問題，維修人員是無法察覺的，然后會把相關聯(lián)的部件都更換一遍，如果故障仍未排除，此時才會意識到更換的部件可能存在質量問題，然后再一個一個更換。多次更換同一配件后才將故障排除的經歷，大多數(shù)維修人員應該經歷過。雖然維修經驗豐富的維修人員已經對配件質量有了提防心理，但這種診斷方法還是讓他們覺得心理沒底。

運用示波器可以采集傳感器、執(zhí)行器及通信線路的工作信號，讓維修人員用控制單元的視角來診斷故障，一切用數(shù)據(jù)說話，診斷起來就不再盲目了。運用示波器診斷故障的難點在于對信號的分析，萬事開頭難，只要維修人員平時多采集信號、分析信號，時間久了，分析信號的能力自然就變強了，而在熟悉了某個傳感器或執(zhí)行器的工作信號后，在診斷相關故障時，就能夠實現(xiàn)“秒殺”。

在診斷完該車故障半個月左右，有一輛2011款寶馬730Li車（搭載N52發(fā)動機）進店維修。客戶反映，該車偶爾起動困難，且發(fā)動機故障燈異常點亮。用故障檢測儀檢測，讀得的故障代碼如圖12所示。分析故障代碼，筆者認為該車故障也是由偏心軸位置傳感器信號異常引起的。用示波器同時測量該車偏心軸位置傳感器端子1（P_CS1S信號端子）、端子7（P_CS2S信號端子）、端子8（P_CLKS信號端子）和端子9（T_DAT2S信號端子）的信號（圖13），發(fā)現(xiàn)端子9的信號異常，由此判定偏心軸位置傳感器損壞。更換偏心軸位置傳感器并學習電子氣門控制系統(tǒng)限位后試車，故障排除。

圖12 寶馬730Li車的故障代碼（截屏）

圖13 同時測量偏心軸位置傳感器端子8、端子7、端子8和端子9的信號（截屏）

圖14 寶馬可變氣門升程系統(tǒng)結構