2022年捷豹路虎揽胜运动版发动机抖动

2024年3月20日发(作者：smart价格 汽车之家)

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维修实例

2022年捷豹路虎揽胜运动版发动机抖动

◆文/浙江 蔡永福

故障现象

一辆2022年生产的捷豹路虎揽胜运动版，搭载AJ20-P6H

型3L发动机，VIN码为 SALWA2BU7NA******，行驶里程为

7 074km。车主反映，该车在行驶过程中发动机抖动，且仪表台

上的发动机故障灯点亮。

故障诊断与排除

故障车是被道路救援车送进店内检修的。接车后首先验证故

障现象，启动发动机发现存在严重的抖动现象，且仪表台上的发

动机故障灯亮(图1)，转速表忽上忽下地来回摆动，该故障现象一

直存在。

图1 故障车仪表台上的发动机故障灯点亮

查看维修记录，故障车无任何事故和相关的维修记录；检查

故障车，未发现有任何加装、改装的情况；查询技术网站，未发

现任何与故障车型相关的技术公告和服务活动；检查故障车发动

机机油，发现油位正常，且机油品质正常。

连接专用诊断电脑PF，发现故障车动力传动系统(PCM)控

制模块中存有多个故障码(图2)：P014500-氧传感器电路响应

过慢(第1列汽缸组传感器3)；P060647-发动机控制模块(ECM)

动力总成控制模块(PCM)处理器的看门狗/安全微控制器故障；

P030400-检测到4缸缺火；P349A71-汽缸3禁用性能，执行

器卡滞；P031600-启动时检测到发动机缺火(第一个1 000r)；

P030300-检测到汽缸3缺火；P030600-检测到汽缸6缺火；

P349A64-汽缸3禁用性能，信息合理性故障；P030000-检测

到随机失火。

使用专用诊断电脑PF删除故障车PCM模块内的故障码后，

重新启动发动机，故障依旧，再次读取故障码，发现故障车

PCM模块内依旧存储有多个故障码，除了之前已出现过的故障

码P014500、P349A71、P349A64、P030400、P030600、

图2 故障上存储的故障信息

P030300、P030000外，还新增了故障码P060C01-内部控制

模块主处理器一般电气故障。

使用专用诊断电脑PF读取故障车失火率情况(图3)，发现3缸

存在明显的失火记录，3缸平均值高达46，而其他缸的平均值只

有0或1。

根据故障码P349A71、P349A64的故障含义分析，该车连

续可变气门升程单元CVVL的控制系统可能存在故障。CVVL是

一个电动液压系统，它允许发动机在任何转速或负载条件下尽可

能有效地产生最大功率和扭矩。CVVL连续调节进入汽缸的空气

流量，使发动机能够根据需要实现流畅的功率传送。当发动机处

于低扭矩需求时，CVVL会提供较低的进气门升程；随着扭矩需

求的增加，CVVL会提供逐渐增高的气门升程。这使得发动机以

最大效率进行“呼吸”，油门响应得到显著提高，同时减少二氧

化碳排放。如果CVVL电磁阀发生故障，相关汽缸上的气门升程

将会完全消失，发动机将进入自我保护模式，利用剩余的汽缸来

运行，驾驶员将会体验到缺火和性能下降。

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图5 故障车可变气门升程数据流

图3 故障车发动机汽缸失火识别结果

故障车型使用了两个CVVL单元，每个CVVL单元包含3个

电磁阀，每个汽缸进气门上均装有1个电磁阀。每个电磁阀都有

PCM提供的专用电源和接地，并使用脉宽调制(PWM)控制方式

来调节其位置。因此，导致该车故障的可能原因有以下几点：

1.发动机控制模块连接器插头O_T_CVLH3或O_T_

CVLL3的插头针脚断开、接头针脚退出、接头针脚腐蚀、进水或

松动。

2.传动系控制模块(PCM)内部故障。

3.发动机3缸连续可变气门升程电磁阀(CVVL)的接线故障，

对地短路、对电源短路、断路或高电阻。

4.发动机3缸连续可变气门升程电磁阀(CVVL)本身故障。

5.发动机机油中燃油过多、机油内部有气泡或空气、机油品

质不达标、机油压力过低。

在发动机怠速(690r/min)状态下，读取故障车的机油压力数

据(图4)，为2.94bar(1bar=100kPa)，在正常压力范围内。

使用专用诊断电脑PF读取故障车可变气门升程过渡时间的数

据流(图5)，并对比1、2、3、4、5、6各个汽缸的气门升程的数

据，未发现数据存在差异的情况。

根据图6所示的故障车型可变气门升程CVVL系统电路图，

使用PICO的B通道检测2缸CVVL电磁阀信号端C1E109F-19

的波形，C通道检测3缸CVVL电磁阀信号端C1E109F-24的波

形，并将2、3缸CVVL电磁阀的波形进行对比(图7)，未见异常。

图6 故障车型可变气门升程系统电路图

使用PICO 的B通道检测3缸CVVL电磁阀信号端

C1E109F-24的波形，C通道检测3缸CVVL搭铁C1E109F-20

的波形，D通道检测3缸CVVL的工作电流，如图8所示。从检测

结果可以看出3缸CVVL的工作电压和工作电流正常，说明发动机

模块的CVVL控制输出和3缸CVVL电磁阀及线路工作正常。

使用万用表测量1缸、2缸、3缸CVVL电磁阀的电阻，均为

0.5Ω(图9)，在正常范围内。

图4 故障车发动机怠速时的机油压力数据流图7 故障车2、3缸可变气门升程电磁阀波形对比

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图10 故障车2缸和3缸的汽缸压力

图8 故障车3缸可变气门升程波形

图9 故障车1、2、3缸可变气门升程电磁阀电阻

图11 故障车1缸和3缸的漏气率

使用汽缸压力表检测2缸和3缸的汽缸压力，分别为

15.5bar、3bar，如图10所示。

使用汽缸漏气率检测仪检测1缸和3缸的漏气率，分别为

7%、4%，如图11所示。

使用内窥镜检查3缸内部情况，未发现有拉伤等异常情况

发生。

从故障码P349A71和P349A64的含义可以看出，故障车

3缸CVVL系统存在故障。通过上述检查发现，机油量、机油品

质均未见异常，PCM模块的3缸CVVL控制输出和线路均正常，

3缸的漏气率也在正常范围内，但3缸的缸压力严重过低。由此可

以判断，该车故障是由于3缸的CVVL电磁阀卡滞在关闭位置所

致，使得3缸的气门无法打开进气，从而引起3缸失火的故障。

更换发动机3缸侧的CVVL控制单元，并使用诊断电脑删除

所有故障码后，启动发动机试车，发动机工作平稳，且仪表台上

的发动机故障灯不再点亮。重新读码，未发现任何故障码，读取

发动机各缸的失火率，均为0，至此该车发动机抖动、发动机故

障灯亮的故障已被彻底排除。

流会让电磁阀预先磁化，但不会让其动作。为了确保快速准确地

完成通电程序，在精确的开关时刻，会对其施加增大的电流。这

个时刻由 PCM 根据当前工作条件的传感器的输入来确定。在电

磁阀完全激活后，电流会减少至保持电流，该电流会将电磁阀保

持在关闭位置。根据工作条件，PCM 软件会再次控制电磁阀打

开的时间点，此时系统将完全断开保持电流。整个工作过程的波

形如图12所示。如果 CVVL 电磁阀发生故障，相关汽缸上的气

门升程将会完全消失，发动机将进入自我保护模式，利用3个剩

余的汽缸来运行，此时驾驶员将会感受到发动机缺火和性能下

降。需要注意的是：CVVL电磁阀无法单独更换，如果电磁阀发

生故障，必须连同CVVL控制单元一起更换。

维修小结

本案例中，故障车型使用了连续可变气门升程(CVVL)技

术。为了让电磁阀能够快速动作，CVVL 采用了特殊的工作策

略，即工作时电流要尽可能小。这导致电流波形被分为几个阶

段。当电磁阀处于静止状态时，它没有电流供应，处于打开位

置。在激活的第一个阶段，电磁阀得到电流供应。在此阶段，电

1-预先磁化阶段；2-开关阶段；3-保持阶段。

图12 故障车型CVVL正常波形

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CVVL总成(图13)是一个不可维修的单元，6缸发动机使用

2个单独的CVVL单元，每个单元都由8个螺栓固定在凸轮轴支座

的顶部。每个单元都控制3个汽缸的进气门，前单元控制汽缸

1、2和3，后单元控制汽缸4、5和6。但是，前CVVL单元上安

装的温度传感器可单独进行更换。进气门和凸轮轴之间没有机械

连接，而是通过进气凸轮轴操作6个小机油泵，这些泵为6个液压

蓄能器进行储能。它们充当凸轮轴和进气门之间的液压缓冲器。

如果不需要气门全升程，则通过电控电磁阀从每个蓄能器处释放

机油，从而降低凸轮轴的提升效果。

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1-温度传感器；2-电磁阀(汽缸 1、2 和 3)；3-电磁阀(汽缸 4、5 和 6)；

4-前CVVL 单元；5-后CVVL 单元。

图13 故障车型CVVL总成结构

专家

点评

高惠民

对于一般汽

车维修工来说诊

断传统燃油发动

机失火故障还是

(包括形状和幅值)，被调制的信号可以是

任意形状的波形。PWM控制技术的重要

理论基础是：冲量相等而形状不同的窄脉

冲加在具有惯性的环节上，其输出效果基

本相同。冲量即窄脉冲的面积，效果基本

相同是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

即当面积(冲量)相等的窄脉冲(图15)分别加

在具有惯性的同一个环节上时，其输出响

应基本相同。简单说就是脉冲波形在时间

图14 可变气门升程与正时气门升程曲线

比较困难的。因为它涉及汽油发动机产生

动力的3个基本要素如下：

1.良好的空气-燃油混合汽；

2.很高的压缩压力；

3.正确的点火正时及强烈的火花。

为了同时达到这三个要素，要严格保

证燃油供应、点火、进气等系统都能正常

工作。所以发动机失火故障的诊断就要从

这些系统考虑。这也是本文开始故障诊断

的要点。好在现代发动机失火故障有故障

码和数据流的支持，使失火故障诊断有了

程序可循，而作者在这方面做的很有序，

彰显扎实的功夫。

本案例的故障真因是发动机第3缸进气

门可变升程控制(CVVL)执行电磁阀卡死，

导致发动机运转失火，属于典型的机电故

障。传统发动机配气机构的凸轮曲线和传

动机件是固定不变的，因此，其气门正时

和升程也是固定不变的，因而只能优化发

动机在某一工况下的性能，无法对全工况

范围进行调节和优化。为适应车用发动

机工况变化频繁且复杂的特点，可变气

门正时和可变气门升程技术可以实现在

不同工况下为发动机匹配合适的气门正

时和升程，是改善发动机动力性能 、提

高燃油效率和减少有害排放的一种重要

途径。图14展示了可变气门升程与正时气

门升程曲线。由于气门的升程可变，在发

动机低负荷运转时，适当减小气门升程，

使缸内负压增加，气流通过气门时流速

增大，增加缸内紊流和涡流强度，改善油

气混合，提高燃烧速度，增加发动机低速

扭矩和冷启动性能；而在发动机高负荷运

转时，则适当增大气门升程，减小泵气损

失，提高充气效率和进气量，从而提高发

动机在高转速、大负荷时的功率输出和燃

油经济性，降低 HC、NOx的排放。

可变气门升程依靠机电和液压来执

行，通过发动机PCM输出指令，由气门升

程电控单元输出脉宽调制信号(PWM)控制

气门升程电磁阀，然后控制液压执行系统

作动。

对于PWM控制技术，我们一般的维

修工可能都有所了解，但并不完全清楚其

工作原理。在电力电子控制电路中，如

何将信息电路计算出来的输出参考信号

转换成对应的控制信号，来控制电力半

导体器件的导通与断开，从而得到期望

的输出信号？脉冲宽度调制(Pulse Width

Modulation，PWM)技术可以实现这一功

能。PWM控制就是通过对一系列脉冲的宽

度进行调制，来等效地获得所需要的波形

轴上的宽与窄，代表了输出电压或电流的

大小。PWM控制技术在新能源汽车的逆

变与整流电路应用非常广泛，因为它可以

滤掉高频的谐波。所以我们在维修工作中

要学会利用示波器测量和比较PWM波形

变化。本文故障案例中作者采用示波器来

检测CVVL电磁阀的工作电流，可以发现

电磁阀卡死的故障。

图15 PWM波形的基本原理

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