2008款雷克薩斯ES350車發動機怠速轉速過高

余姚東江名車專修廠 葉正祥

故障現象 一輛2008款雷克薩斯ES350車，搭載2GR發動機，累計行駛里程約為16.8萬km。該車因發動機怠速轉速過高在其他維修廠維修，維修人員先后更換了節氣門總成、正時鏈條、張緊器、導軌及4個凸輪軸鏈輪等，但故障依舊，于是向筆者請求技術支持。

故障診斷 接車后試車，起動發動機，觀察組合儀表，發現發動機轉速約為1 800 r/min，確實過高。用故障檢測儀檢測，發現發動機控制模塊（ECM）中存儲有故障代碼“P0011 凸輪軸位置‘A’-正時超前或系統性能（1列）”（圖1），且無法清除。分析認為，氣缸列1的進氣凸輪軸正時調節系統有故障。

脫開靠近儀表臺側的氣缸的進氣凸輪軸位置傳感器導線連接器，讀取故障代碼，發現多出1個故障代碼“P0343 凸輪軸位置‘A’電路高輸入（1列或單個傳感器）”（圖2），由此可知，該列氣缸為氣缸列1（圖3），另一列氣缸為氣缸列2。

圖1 ECM中存儲的故障代碼（截屏）

圖2 脫開氣缸列1的進氣凸輪軸位置傳感器導線連接器后ECM中存儲的故障代碼（截屏）

圖3 故障車氣缸列的分布

用pico示波器4個通道同時測量發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進、排氣凸輪軸位置傳感器的信號波形（圖4），對比發現氣缸列1和氣缸列2的進、排氣凸輪軸位置傳感器的信號波形并不同步（有些V形發動機兩列氣缸的進、排氣凸輪軸位置傳感器的信號波形是同步的，可以通過對比進行故障判斷），由于沒有標準波形作對比，通過該組波形無法判斷氣缸列1的進氣凸輪軸正時是否正確。

圖4 故障車發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進、排氣凸輪軸位置傳感器的信號波形（截屏）

同時測量發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號和調節閥控制信號的波形（圖5），未見異常。結合進、排氣凸輪軸調節閥控制電路進行分析，可知進、排氣凸輪軸調節閥均為正觸發，即ECM向調節閥輸出供電以促動調節閥。

脫開氣缸列1進氣凸輪軸調節閥導線連接器，人為給氣缸列1進氣凸輪軸調節閥提供電源和搭鐵，同時測量發動機怠速時氣缸2的點火觸發信號（以此為波形采集的觸發信號，方便觀察2個進氣凸輪軸位置傳感器信號的變化）和氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號波形（圖6），發現氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號相位差始終約為73°曲軸轉角，幾乎無變化。脫開氣缸列2進氣凸輪軸調節閥導線連接器，人為給氣缸列2進氣凸輪軸調節閥提供電源和搭鐵，同時測量發動機怠速時氣缸2的點火觸發信號和氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號波形（圖7），發現氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號向左移動（波形向左移動為凸輪軸相位提前，向右移動為凸輪軸相位滯后），氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號相位差變為115°曲軸轉角，即氣缸列2進氣凸輪軸相位約提前了42°曲軸轉角。

通過上述測試可知，氣缸列1的進氣凸輪軸正時調節系統確實無法工作，推斷可能的故障原因有：機油壓力不足（如濾網堵塞等）；凸輪軸調節閥卡滯；凸輪軸調節執行器（鏈輪）損壞。由于故障代碼P0011提示故障為凸輪軸調節過于提前，而機油壓力不足只會導致凸輪軸調節過于滯后，因此推斷氣缸列1進氣凸輪軸調節閥卡滯在提前位置的可能性最大。

拆下氣缸列1進氣凸輪軸調節閥，人為給其供電和搭鐵（圖8），調節閥發出“噠”一聲，但閥芯無法移動，說明氣缸列1進氣凸輪軸調節閥確實卡滯。仔細檢查閥芯，發現閥芯與閥體之間卡有一小塊異物（圖9），材質像正時鏈條導板上的塑料屑。

故障排除 取出卡在氣缸列1進氣凸輪軸調節閥中的異物后，再次人為給其供電和搭鐵，閥芯能夠正常移動。裝復氣缸列1進氣凸輪軸調節閥后試車，怠速時的發動機轉速仍偏高，但故障代碼P0011消失。斷開蓄電池負極約2 min（復位ECM的應急控制策略）后裝復試車，發動機轉速恢復正常，故障排除。

圖5 故障車發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號和調節閥控制信號的波形（截屏）

圖6 人為促動氣缸列1進氣凸輪軸調節閥時相關信號的波形（截屏）

圖7 人為促動氣缸列2進氣凸輪軸調節閥時相關信號的波形（截屏）

圖8 人為促動氣缸列1進氣凸輪軸調節閥

故障總結 再次測量發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號和調節閥控制信號的波形（圖10），發現氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號相位差為116.5°曲軸轉角，維修前該相位差為73°曲軸轉角，說明維修前氣缸列1進氣凸輪軸位置傳感器信號向左移動了43.5°曲軸轉角，即氣缸列1進氣凸輪軸調節閥卡滯在了提前位置。

圖9 氣缸列1進氣凸輪軸調節閥中卡有異物

為什么氣缸列1進氣凸輪軸相位提前會導致發動機怠速轉速過高呢？分析認為，若怠速時的進氣凸輪軸相位過于提前，進、排氣門重疊角增大，會影響新鮮空氣的充氣效率，從而使氣缸燃燒不好，此時發動機容易熄火，而為了不讓發動機熄火，ECM提高了發動機轉速，以改善新鮮空氣的充氣效率。

圖10 正常車發動機怠速時氣缸列1、氣缸列2的進氣凸輪軸位置傳感器信號和調節閥控制信號的波形（截屏）