2012 款宝马 X6 xDrive35i 车 中央显示屏经常会提示“发动机异常”

汽车诊断

一、故障现象

  一辆2012 款宝马X6 xDrive35i车（开发系列号为E71），搭载N55发动机，累计行驶里程约为21.2万km。车主反映，车辆加速过程中，中央显示屏经常会提示“发动机异常”。

二、故障诊断

  接车后，进行路试，加速时中央显示屏有时的确会提示“发动机异常”（图1），特别是在急加速时更容易出现。

图1

  回厂后，用宝马专用故障检测仪（ISTA）检测，系统存储有两个与发动机相关的故障代码，分别为故障代码“002C58 增压压力调节：作为后续反应关闭”“002D9F 进气凸轮轴传感器，可信度：信号不可信”，故障代码的状态为当前不存在（图2）。对故障代码进行分析，判断故障代码“002C58”是由故障代码“002D9F”导致的连锁故障。

图2

  查阅相关资料得知，在N55发动机气缸盖上安装有进气凸轮轴传感器和排气凸轮轴传感器，分别检测进、排气凸轮轴的位置，为此在各自可调式凸轮轴（VANOS）前部固定了一个信号齿盘。如图3所示，凸轮轴信号齿盘有6个不同的齿面距离，凸轮轴传感器探测这些齿面距离，数字式发动机电子伺控系统（DME）据此计算凸轮轴转速、凸轮轴调整速度和凸轮轴的确切位置，高电位信号对应信号齿盘的缺口位置，低电位信号则对应信号齿盘的齿面位置。

图3

  进气凸轮轴传感器连同曲轴传感器一起，是全顺序喷射装置所必需的，可确保每个气缸的燃油喷射都在最佳点火时刻。另外，进、排气凸轮轴传感器还发出凸轮轴位置的反馈信号，以用于对可调式凸轮轴（VANOS）调节。

  根据故障代码的提示，结合进、排气凸轮轴传感器的工作原理分析，推测可能的故障原因有：进气凸轮轴传感器信号齿盘变形或损坏；进气凸轮轴传感器损坏；进气凸轮轴传感器与信号齿盘之间的间隙不对，如气缸盖变形、传感器没有安装到位等；进气凸轮轴传感器线路故障；DME软件或硬件故障。

  查阅进、排气凸轮轴传感器电路（图4），在进气凸轮轴传感器导线连接器X6214上连接宝马专用测量适配器612390，测量进气凸轮轴传感器的供电端子3与搭铁端子2之间的电压，为12.17 V，正常。

图4

  为了方便对比进、排气凸轮轴传感器的信号，在DME导线连接器X60003处连接宝马专用测量适配器614190（图5），使用宝马示波器IMIB R2双通道测量进、排气凸轮轴传感器的信号波形（备注：通道1红表笔接端子52，通道2红表笔接端子51，2个通道黑表笔均接车身搭铁）。

图5

  起动发动机，怠速运行时测得的进、排气凸轮轴传感器的信号波形如图6所示（绿色的信号波形为排气凸轮轴传感器信号波形，红色的信号波形为进气凸轮轴传感器信号波形），未发现任何异常。

图6

  由于故障在急加速时比较容易出现，尝试原地不断地急踩加速踏板至3000 r/min左右再松掉，同时观察进、排气凸轮轴传感器的信号波形变化，踩了七八次加速踏板后，仪表盘突然提示“发动机异常”，此时捕捉到的信号波形如图7所示，发现进气凸轮轴传感器信号波形的中间长高电位会有短暂的下拉，进气凸轮轴旋转一圈由3个高电位变成了4个高电位。


  从原理去分析波形，长高电位时，进气凸轮轴传感器探头应该位于信号齿盘的大缺口位置，在这波形长高电位的中后部突然下拉，说明在信号齿盘大缺口的位置产生了一个“齿面”，怀疑进气凸轮轴信号齿盘的大缺口位置有异物附着在上面或进气凸轮轴传感器探头上有异物。

图7

  拆检进气凸轮轴传感器，未发现传感器表面有异物附着。为了方便排查进气凸轮轴传感器信号齿盘，于是决定进一步拆卸气门室罩盖。拆下气门室罩盖，检查发现进气VANOS调整装置的复位弹簧有点逃了出来（向信号齿盘方向移动），刚好横在了进气凸轮轴传感器信号齿盘的大缺口上（图8）。

图8

  那么为何怠速时进气凸轮轴传感器信号波形正常，而在加速时有时信号波形不正常呢？观察进气VANOS调整装置的复位弹簧（图9），复位弹簧的一端固定在VANOS调整装置（即进气凸轮轴链轮）的外壳上，另一端固定到VANOS调整装置的摆动转子的轴心上（即与进气凸轮轴相连）。加速时，在机油压力的作用下进气VANOS调整装置的摆动转子带着进气凸轮轴沿发动机旋转方向调节，达到提前打开进气门的目的。当发动机熄火后，在复位弹簧的弹簧力作用下进气凸轮轴沿发动机旋转的反方向回到初始位置。


  在加速时，随着凸轮轴向提前方向调节，复位弹簧就会张得更开，意味着横在信号齿盘大缺口上的复位弹簧离进气凸轮轴传感器的探头更近，当达到一定的间隙时，进气凸轮轴传感器就会误识别到一个信号齿盘的“齿面”，这时进气凸轮轴传感器的信号波形就变成了低电位，错误的进气凸轮轴传感器信号从而导致了发动机运行故障。那复位弹簧为何会向信号齿盘方向移动呢？推测很可能是车主经常暴力驾驶车辆，再加上进气VANOS调整装置上的复位弹簧本身存在疲劳松动，导致复位弹簧慢慢产生轴向移动。

图9

三、故障排除

  更换进气VANOS调整装置（备注：新更换的进气VANOS调整装置在复位弹簧前部安装了塑料盖罩，以防复位弹簧逃出）后反复试车，上述报警提示不再出现，至此故障排除。

作者：任　超