故障现象
一辆2016款保时捷Macan车，搭载CYP发动机，累计行驶里程约为11.2万km。车主进厂反映，发动机故障灯异常点亮。
故障诊断
接车后试车，发动机怠速无明显异常，组合仪表上的发动机故障灯异常点亮。用故障检测仪检测，发现发动机控制单元（DME）中存储有故障代码“P11A600 气缸2排气门升程调节A-信号不可信”（图1）。
图1 DME中存储的故障代码
查看维修资料得知，该车发动机进气门的气门升程不可以调节，但排气门的气门升程可以进行两级调节，工作原理与奥迪可变气门升程系统（AVS）一样。如图2所示，凸轮块安装在排气凸轮轴上，可以轴向移动。紧密相邻的是2个外形不同的凸轮，一个升程小，一个升程大。改变凸轮块位置，就可以按负荷状态来控制排气门的升程。
图2 排气凸轮轴的结构
凸轮块的轴向移动由2个带金属销的升程调节执行元件控制。如图3所示，左侧凸轮轴调节执行元件工作，伸出金属销，插在凸轮块上的螺旋凹槽内；由于凸轮轴调节执行元件的位置是固定的，随着凸轮轴转动，伸到螺旋滑槽内的金属销迫使凸轮块左移，与气门摇臂滚子接触的凸轮由大升程凸轮切换至小升程凸轮；凸轮切换完成后，依靠螺旋滑槽轮廓迫使金属销回位。同理，右侧凸轮轴调节执行元件工作，凸轮块右移，气门摇臂滚子接触的凸轮由小升程凸轮切换至大升程凸轮。
图3 气门升程的调节过程
值得注意的是，升程调节执行元件工作时伸出金属销，停止工作时金属销无法自动回位，是依靠螺旋滑槽轮廓迫使金属销回位的，且在回位瞬间，随着升程调节执行元件内部永久磁铁（图4）的运动，电磁线圈感应出一个电压信号（图5），并反馈给DME，DME据此判断金属销已回位。
图4 升程调节执行元件内部结构示意
图5 升程调节执行元件控制线上波形示意
如图6所示，凸轮轴轴承起到挡块的作用，限制凸轮块的行程，同时凸轮轴内有一个弹簧加载的钢珠，用于调节完成后锁止凸轮块。
图6 凸轮块限位和锁止结构
正常情况下，起动时使用大升程凸轮，小负荷时使用小升程凸轮，大负荷时使用大升程凸轮，熄火时切换至大升程凸轮。如果一个或多个升程调节执行元件失效了，那么DME首先会多次试图去切换到另一个凸轮轮廓。如果无法实现这个调整，那么这个无法调节的凸轮块就保持原位，所有其他的凸轮块都会切换到大升程的凸轮轮廓上。
了解该车排气门的气门升程调节原理后，再来分析故障代码“P11A600 气缸2排气门升程调节A-信号不可信”，推断气缸2排气门的气门升程调节A（负责调节气门小升程）异常，可能的故障原因有：升程调节执行元件A损坏；凸轮块损坏；相关电路故障；DME损坏。
用虹科pico示波器同时测量气缸2的2个升程调节执行元件控制线上的波形（图7），发现升程调节执行元件A连续工作3次后，升程调节执行元件B（负责调节气门大升程）工作1次。
图7 起动发动机时气缸2的2个升程调节执行元件控制线上的波形
放大升程调节执行元件B控制线上的波形（图8），有明显的回位信号，正常。
图8 放大后的升程调节执行元件B控制线上的波形
放大升程调节执行元件A控制线上的波形（图9），发现回位信号出现在DME停止控制的瞬间，由此推断升程调节执行元件A停止工作后金属销立即回位，异常。
图9 放大后的升程调节执行元件A控制线上的波形
测量气缸1的2个升程调节执行元件控制线上的波形（图10），发现升程调节执行元件B和升程调节执行元件A交替工作3次，且均有明显的回位信号。诊断至此，确定气缸2的升程调节执行元件A工作异常。
图10 起动发动机时气缸1的2个升程调节执行元件控制线上的波形
测量气缸2的升程调节执行元件A供电、控制信号及电流波形（图11），发现供电正常，工作电流约为1.2 A，也正常。与其他气缸的相关波形进行对比，发现就是升程调节执行元件A的回位信号位置不对，由此排除升程调节执行元件A及其相关电路故障，推断故障发生在机械部分。
图11 气缸2的升程调节执行元件A供电、控制信号及电流波形
拆下气缸1和气缸2的升程调节执行元件（图12），从安装孔观察发现，气缸1和气缸2的凸轮块位置不一致。
图12 拆下气缸1和气缸2的升程调节执行元件
拆下气门室罩盖（图13），发现气缸1的凸轮块处于小升程位置，其他气缸的凸轮块均处于大升程位置，且气缸1和气缸3均掉落1个排气门摇臂，其中气缸3掉落的气门摇臂，刚好卡在了气缸2与气缸3的凸轮块之间（图14）。
图13 拆下气门室罩盖
图14 摇臂卡在气缸2与气缸3的凸轮块之间
由此推断这影响了气缸2凸轮块的移动，以致气缸2的升程调节执行元件A工作异常。进一步检查发现，凸轮磨损严重，且掉落的气门摇臂的滚子轴承损坏。
故障排除
更换气门摇臂和排气凸轮轴后试车，故障未再出现，故障排除。
杭州捷盛行汽车服务有限公司 乐 翔
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