記號對不代表正時對—因果分析方法在汽車故障診斷中的應用

www.kedao6.net 來源：互聯網作者：wl04qc1b 類別：汽車構造維修時間：2006-12-22

    事物現象之間都是相互聯系、相互依賴、相互制約的。如果某個現象的存在必然引起另一個現象的發生，那么這兩個現象之間就具有因果關系。其中，引起某一現象產生的現象叫做原因，而被某一現象引起的現象叫做結果。因果關系具有以下幾個特點：
    1．現象間的因果聯系是普遍存在的。任何現象都有其產生的原因，任何原因都必然引起一定的結果。沒有無因之果，也沒有無果之因。無原因的結果和無結果的原因都是不存在的。
    2．原因和結果在時間上是前后相繼的。原因總是在結果之前，結果總是在原因之后。在探索因果聯系的時候，必須在被研究現象出現以前存在的各個情況中去尋找他的原因，在某個現象出現以前存在的情況稱為先行情況。也必須在被研究現象出現之后才發現的各個情況中去尋找他的結果，在某個現象之后產生的情況叫作后行情況。但兩個現象在時間上前后相繼，不一定就存在著因果關系。前后相繼只是因果關系的必要條件，不是充分條件。如果只是根據兩個現象間在時間上的前后相繼，就做出他們具有因果關系的結論，就會犯“先后為因果”的邏輯錯誤。
    3．因果聯系是確定的。客觀世界的原因和結果的關系是復雜多樣的。某一現象發生的原因可能是另一現象所引起的結果，某一現象的結果可能又是引起另一現象的原因。原因和結果的關系構成了客觀世界的因果關系鏈條。但是，在一定的因果鏈條上，在一定的因果環節上，原因和結果的關系有是確定的，原因就是原因，不是結果；結果就是結果，不是原因。如果把原因當成結果，把結果當成原因就會犯“因果倒置”的邏輯錯誤。上述因果關系在汽車故障診斷中應用非常廣泛，下面我們以配氣正時為例來說明因果分析方法在汽車故障診斷中的具體應用。
    “配氣正時（相位）”到底指的是什么？根據吉林工業大學陳家瑞主編的《汽車構造》（第三版，人民交通出版社）上的定義：“配氣正時（相位）就是進、排氣門的實際開啟時刻”。為了提高發動機的充氣系數，提高發動機的動力性，進、排氣門的開啟和關閉均有一個提前和遲后角度。在講到氣門傳動組時，《汽車構造》中指出：“氣門傳動組的作用，是使進、排氣門能按配氣正時（相位）規定的時刻開閉，且保證有足夠的開度。”“凸輪軸用以使氣門按照一定的工作次序和配氣正時（相位）及時開閉，并保證氣門有足夠的升程。”“發動機工作時，凸輪軸的變形會影響配氣正時（相位）。”凸輪軸上的“凸輪的輪廓應保證氣門開啟和關閉的持續時間符合配氣正時（相位）的要求，且使氣門有合適的升程及其升降過程的運動規律。”凸輪軸是由曲軸通過正時帶或正時鏈條或正時齒輪驅動的，因此，“在裝配曲軸和凸輪軸時，必須將正時記號對準，以保證正確的配氣正時（相位）和發火時刻。”
    通過上面的描述我們可以看出，正確的配氣正時（相位）是發動機正常工作的必備條件，一旦配氣正時（相位）錯了，將影響發動機的正常工作。其實“對準正時記號”和“配氣正時（相位）正確”兩者之間就是一對因果關系。“對準正時記號”是原因，“配氣正時（相位）正確”是結果。在正常的情況下，裝配時必須將正時記號對準，因此，正時記號對準是配氣正時（相位）正確和發火順序（點火正時）正確的前提條件，就是說，要想配氣正時（相位）和發火順序（點火正時）正確，必須正時記號對準。但是，值得注意的是，正時記號對準并不是配氣正時（相位）正確和發火順序（點火正時）正確的充分條件，也就是說，即使正時記號對準了，配氣正時（相位）和發火順序（點火正時）也并不一定正確。這是因為，正時傳動系統中有許多零件，曲軸通過鍵傳動或過盈配合方式帶動曲軸正時齒（鏈）輪，再通過正時帶或正時鏈帶動凸輪軸正時齒（鏈）輪，凸輪軸正時齒（鏈）輪在通過鍵傳動或過盈配合方式帶動凸輪軸，凸輪軸再通過挺柱、挺桿、搖臂驅動或直接驅動氣門開閉，這中間存在許多環節，其中的任何一個環節出現問題，例如，鍵錯位、正時帶老化、正時鏈條磨損、凸輪軸變形或磨損、氣門間隙錯誤或液壓挺柱故障等均會最終影響“進、排氣門的實際開啟時刻”，也就是影響了配氣正時（相位），從而導致故障。對于現代電控汽車而言，發動機ECU還要利用曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器等來檢測曲軸和凸輪軸的位置，以確定正確的噴油時刻和點火時刻，那么曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器信號不準也會導致發動機ECU監測的“配氣正時（相位）不正確。對于現在采用可變氣門正時系統的車輛，像廣州本田雅閣轎車的VTEC、i-VTEC系統，豐田系列轎車采用的VVT-i系統，大眾/奧迪車系采用的可變配氣正時（相位）系統等，可變氣門正時系統發生故障，最終也是影響了“進、排氣門的實際開啟時刻”，導致配氣正時（相位）錯誤。在上述部件和系統出現故障的情況下，正時記號再對準，配氣正時（相位）也是錯的，車輛照樣出現故障。因此，我們一定要記住：
    1．要想配氣正時（相位）和點火正時正確（結果正確），必須對準正時記號（原因正確）。
    2．在系統正常的情況下，正時記號對準（原因正確），配氣正時（相位）和點火正時一定正確（結果正確）。
    3．正時記號對準（原因正確），并不代表配氣正時（相位）和點火正時正確（結果正確）。而配氣正時（相位）和點火正時正確（結果正確），則正時記號一定正確（原因正確）。
    因此我們在進行車輛故障診斷中，當懷疑車輛的“配氣正時（相位）錯誤”（即懷疑結果錯誤）時，不應該僅僅去檢查“正時記號是否對準”（檢查原因是否存在）。而應該首先確認“配氣相位是否正確”（結果是否正確），當“結果”確實錯誤的時候，我們再來確認“原因”是否正確（正時記號是否對準）。也就是當懷疑“因果關系”發生問題時，應該首先確認“結果”是否正確，在“結果”確實錯誤的情況下，再來確認“原因”是否錯誤。這樣才能對車輛的故障進行精確定位。
    但是在維修實踐中，維修技術人員常常是在懷疑“配氣相位”錯誤時，第一反映是檢查“正時號”是否對準，的確“正時記號沒有對準”（原因錯誤）會導致“配氣正時（相位）錯誤”（結果錯誤），但是維修人員卻忽略了“正時記號對準”（原因正確）卻仍然會出現“配氣相位錯誤”（結果錯誤）的客觀事實，其實是犯了將“原因（正時記號對準）”當成了“結果（配氣相位正確）”的“因果倒置”的邏輯錯誤。
    下面讓我們來看一個非常典型的維修案例：
    切諾基越野車高速時嚴重回火
    故障現象：一輛1999年生產北京切諾基BJ6420越野車（裝配直列4缸多點電控燃油噴射式發動機）只要在發動機轉速超過2500 r/min時加速，無論是急加速還是勻速，發動機都會出現進氣管回火現象，并且隨著發動機轉速的升高，回火現象會更加嚴重，轉速再高時，發動機便會熄火，發動機轉速無法超過3500 r/min。但是車輛在怠速至中速狀態下運轉基本正常，只是車輛急加速明顯反應遲鈍。當變速器換入5擋后，發動機動力不足，車速只能保持在100 km/h左右，無法繼續提速，這時發動機嚴重回火。該車因此故障已經兩次到不同維修廠進行修理。先后更換了大量的電控系統元件，其中包括——發動機ECU、MAP（進氣器管絕對壓力）傳感器、TPS（節氣門位置）傳感器等，然后又更換了汽油濾芯、燃油泵、分電器總成、高壓線、火花塞等大部分外圍元件，該車的點火正時和配氣正時（相位）先后校對過三次，并研磨過氣門一次，也更換過液壓挺柱，故障一直未能排除。
    某維修人員的現場維修過程：維修人員接車后首先使用故障故障檢測儀調取該車故障碼，故障檢測儀顯示發動機電控系統正常，無故障代碼記錄。
    隨后維修人員對汽缸壓力、點火正時、配氣正時（相位）、燃油壓力、各缸動力平衡試驗等各項進行檢測，檢測結果也都在規定的范圍之內，沒發現任何異常現象。
    接下來維修人員又檢測了TPS傳感器和MAP傳感器的電壓信號，TPS傳感器信號正常，但是發現MAP傳感器的信號電壓在發動機怠速到2500 r/min之間時正常，但當發動機轉速超過2500 r/min時，MAP傳感器的信號電壓劇烈跳變，數字電壓表已經無法正常顯示其信號電壓，此時發動機出現回火現象。據此分析，可能是因發動機回火導致了進氣歧管內的氣壓波動，從而影響了MAP傳感器的信號電壓，使之隨進氣岐管內的壓力的波動而跳變。這個信號并不能說明故障的原因所在，并且與之有關的電控元件已在其他修理廠更換過。由于ECU自診斷系統也沒有故障碼記錄，維修人員初步判斷問題可能不在電控系統。于是將檢查重點放在了機械部分上。
    眾所周知，引起發動機回火故障的原因無非三種：混合氣過稀、點火正時不對、配氣正時（相位）不對。維修人員根據這三種故障原因，進行了相關的機械部分的檢查。為了確認進、排氣系統有無堵塞泄漏現象。首先拆掉空氣濾清器，故障依舊；接著將排氣管拆掉，故障也未見好轉。由此維修人員認為該發動機的進排氣系統正常，無堵塞、泄漏現象。
    接下來維修人員又對進氣歧管真空度進行了測量。將真空表接到進氣歧管的一個真空接頭上，測量怠速到2500 r/min時的真空度，真空表的讀數由怠速時的46 kPa隨節門開度的增大而逐漸減小。當發動機轉速達到2500 r/min以上故障出現時，真空表大幅擺動且抖動劇烈，急加速時，真空表指針讀數在接近零值與35 kPa之間激烈跳變。維修人員根據真空表測量結果發現兩處疑點：
    一是為什么怠速時的真空度比同類車型的正常值偏低些（正常值為56～64 kPa）？二是為什么高速時表針大幅擺動，而急加速時卻為劇烈跳變？這只能有一種解釋，那就是進排氣系統不暢。
    但是如果進氣系統存在漏氣，真空表的讀數會有規律地擺動；如果是汽缸和活塞磨損嚴重，那么檢測到的汽缸壓力值就應該較低。因此該車的故障只能是進排氣系統不暢，不可能是泄漏。由于先前對進排氣系統檢測的結果正常，這說明故障原因應在發動機本身。
    無奈之下，維修人員決定分解發動機進行檢查。首先拆汽缸蓋檢查氣門、挺柱、推桿、搖臂等，一切正常；接著拆下油底殼，轉動凸輪軸，這時意外發現該發動機的第2缸和第4缸的排氣凸輪高度明顯低于第1缸和第3缸的凸輪高度。取出凸輪軸后，才發現該車因潤滑不良加之使用環境較為惡劣，導致凸輪軸排氣凸輪過度磨損，從而造成排氣不暢。
    維修人員更換凸輪軸后，重新裝配試車，故障排除。
    案例點評：上述案例值得提出的是，維修人員利用檢測MAP傳感器信號電壓和利用真空表檢測各種狀態下進氣歧管真空度的變化情況，根據檢測參數進行的一切分析過程和結果判斷都是非常正確的，無可厚非。
    我們首先分析一下該車故障的發生原因。該車凸輪軸排氣凸輪過度磨損，凸輪高度的降低實質上就是改變了配氣正時（相位），從而造成發動機進氣和排氣相位的滯后。車輛在低速時，由于發動機的進、排氣量較小，燃燒時間相對充足，所以車輛沒有十分明顯的異常反應；然而當發動機在高速運轉時，便會由于進氣門開啟晚，開度小，進氣量嚴重不足，造成燃燒速度下降，同時由于排氣門開啟不足，不能及時排氣，造成發動機在下一個工作循環進氣門開啟時，而汽缸內未及時排出的廢氣從進氣門倒流，進入進氣歧管，將其內的可燃混合氣點燃，產生高速回火故障。
    因此，該車的真正故障依然是配氣正時（相位）錯誤。而從該車故障的排除過程中我們不難發現這樣的問題，從敘述中我們可以看出：在前面的兩個修理廠對“該車的點火正時和配氣正時（相位）先后校對過3次，并研磨過氣門一次，也更換過液壓挺柱，故障一直未能排除”，到了第3個修理廠，維修人員也“對汽缸壓力、點火正時、配氣正時（相位）、燃油壓力、各缸動力平衡試驗等各項進行檢測，檢測結果也都在規定的范圍之內，沒發現任何異常現象”。
    這樣看來，“點火正時和配氣正時（相位）”維修人員已經先后校對過4次了，都沒有發現問題，那么我們就不僅要問，維修人員到底是如何校對“點火正時和配氣正時（相位）”的呢？為什么明明“點火正時和配氣正時（相位）”不對，維修人員通過檢測卻沒有發現配氣正時（相位）錯誤，而最后是通過拆檢才“無意中”發現的呢？這是為什么呢？這是因為維修人員在校對點火正時和配氣正時（相位）時，往往都是通過查看“正時記號”來確認的，總認為“正時記號”對了，點火正時和配氣正時（相位）就肯定對了，其實這是一種錯誤。這個案例這充分說明了維修人員在檢查“點火正時和配氣正時（相位）”時的檢查方法存在問題。
    其實，像上面這種錯誤，維修人員在維修實踐中是經常犯的，因此我們要正確理解“因果關系”，弄清楚“因”和“果”之間的邏輯關系，才能在汽車維修實踐中起到事半功倍的效果。