宝马740Li进气VANOS故障两例？
故障症状:某2010宝马740Li轿车，搭载N54发动机，行驶里程56814km。因为突然加速，传动系统报警，来我站维修。有试车故障，出现报警时加速无力。
故障诊断:连接ISID时有以下故障码:130108 VANOS进气调节错误，位置未达到；120408增压压力调整禁止。对于故障代码120408，如果进气VANOS系统出现故障，DME将禁用增压系统，并且还要求在执行检查计划之前解决VANOS系统的故障。下面简单介绍一下VANOS系统(如图1)。
图1 VANOS调整示意图
N54发动机全部采用无级双VANOS，两个凸轮轴可以根据DME的指令实现任意位置。DME根据速度、负载信号、进气温度和发动机温度计算进气凸轮轴和排气凸轮轴的所需位置。VANOS电磁阀接收DME信号并将油分配给两个VANOS单元。VANOS单元驱动进气和排气凸轮轴在其最大调节范围内进行可变调节。当到达正确的凸轮轴位置时，VANOS电磁阀会保持调节缸两个叶片腔的油量恒定，因此进气凸轮轴可以保持在此位置。为了进行调整，可调凸轮轴控制装置需要一个关于凸轮轴当前位置的反馈信号。进气侧和排气侧有一个凸轮轴传感器，用于检测凸轮轴的位置。通过进气凸轮轴传感器，发动机控制可以识别第1缸是处于压缩阶段还是通风阶段。此外，该传感器向DME提供凸轮轴位置信号，用于调节可变凸轮轴(VANOS)。凸轮轴传感器通过固定在凸轮轴上的增量轮(凸轮轴传感器齿盘)来检测进气和排气凸轮轴的位置。增量轮有六个不同的齿面，齿面距离由霍尔传感器记录。输出信号通过齿面显示低状态，通过间隙显示高状态。当曲轴传感器出现故障时，DME根据凸轮轴转速计算发动机转速，并执行紧急操作。但是，凸轮轴传感器信号的分辨率太不准确，无法更换曲轴传感器。进气凸轮轴传感器和曲轴传感器一起为顺序喷射装置提供必要的速度信号和最佳点火时间。发动机控制器读取传感器信号，并将该信号与保存的样本进行比较。通过将传感器信号与样本进行比较，可以识别凸轮轴的正确位置或偏差。由此可以计算出凸轮轴的转速和凸轮轴的准确位置。为了起动车辆，DME会检查是否满足以下条件:曲轴传感器发送的信号没有错误，并且曲轴转速信号和凸轮轴转速信号必须按照指定的时间顺序进行识别。这一步称为同步过程。只有同步后发动机控制器才能正确控制燃油喷射，没有同步车辆无法启动。当车辆起动时，进气凸轮轴向总线端子KL处的VANOS电磁阀供电。15N处于极限位置(处于“滞后”位置)。发动机控制系统发送脉宽调制控制信号。怠速时凸轮轴调整到只有很小的气门重叠，甚至没有气门重叠，少量的残留空气会使燃烧更加稳定，所以怠速是稳定的。当达到最小气门重叠时，伴随着较大的进气角和排气角，甚至达到最大。此时，VANOS电磁阀未通电。即使发动机关闭，凸轮轴位置仍被占用。为了在高速时获得良好的动力，并且排气门稍后打开，燃烧延伸到活塞。VANOS电磁阀在上止点后打开，在下止点后关闭，因此可以利用流入空气的动态再增压效应来提高发动机功率。涡轮发动机转速较低时，增压区扫气压差为正，气门重叠角较大，可以充分实现扫气，获得更大的扭矩，流过发动机的空气燃烧更多，缸内几乎没有残余气体。
现有的油路(如图2所示)通过集成在发动机机油滤清器中的回流截止阀从油底壳经过机油泵进入发动机机油滤清器，并通过附加的开口和部件进一步扩展。
图2 VANOS液压系统基本原理图
油通过开口以4/3的比例进入VANOS电磁阀。电磁阀根据需要使VANOS调节活塞的任何一侧承受油压。通过锥齿轮啮合VANOS齿轮机构调整凸轮轴。DME通过曲轴传感器识别曲轴的位置，通过凸轮轴传感器识别凸轮轴相对于曲轴的位置。因此，DME可以通过控制电磁阀来调整凸轮轴相对于曲轴的位置，关于凸轮轴相对于曲轴位置的特性曲线存储在DME中。这些特性曲线主要考虑参数:发动机转速和节气门位置(负荷要求)。
为了将VANOS移出其静止位置(如图3所示)，油通过油道输送到预调节压力室。
图3 Vanos单元调整示意图
在油压的作用下，锁销克服锁止弹簧的力向外压。这样，转子就可以从带有齿圈的壳体中释放出来，从而可以在油压的作用下扭转。来自延迟调整压力室的油通过油道将油送到阀室，因为油道位于VANOS油道的最高点，所以VANOS油道不会将油排空。
可调凸轮轴控制装置的正时控制系统用于提高低速和中速范围内的扭矩，为怠速和最大功率设定最合理的气门正时，以提高低速和中速范围内的扭矩。当发动机转速升高时，进气门的关闭时间向“延迟”方向移动。选择的关闭时间应尽可能保证最佳的气缸充气效果，以获得更大的功率输出。通过使用凸轮轴调节装置可以改变气门开启的重叠率，从而可以控制气缸中的残余气体量。在气缸中保留一些残余气体可以限制燃烧温度，从而减少氮氧化合物排放。无级VANOS通过改变气门开启重叠率进行内部废气再循环。在气门开启重叠阶段，废气从排气道流入进气道，因此调节进气凸轮轴主要用于提高发动机扭矩，在中低转速范围内进行内部废气再循环。转速高的时候，主要用来提高动力输出。调整排气凸轮轴用于优化怠速质量或实现最大废气再循环率。与没有无级双VANOS的发动机相比，最高可节油10%。综上所述，无级双VANOS系统的主要优点是:在中低转速范围内增加扭矩；通过降低气门重叠率，减少剩余空气量，从而改善怠速运行情况；部分负荷范围内进行内部废气再循环，减少氮氧化物；更快地加热催化转化器并减少冷启动后未处理的废气；降低油耗。
执行检验计划时出现故障代码130108。原因如下:进气凸轮轴传感器损坏，进气凸轮轴传感器电路故障，进气VANOS电磁阀电路故障，DME故障，软件程序故障，进气VANOS控制模块损坏，进气VANOS单元信号面板损坏，进气凸轮轴卡死导致VANOS单元无法调整，油压控制故障。按照从简单到复杂的顺序，首先对进气VANOS电磁阀进行冲洗和测试，故障依然存在。调整VANOS电磁阀并删除VANOS调整值后，故障仍然存在。进行车辆编程，排除软件编程的可能性，故障依然存在。怠速时，我们检查进气VANOS电磁阀电源为15.3V，正常，接地正常。怠速到5000转/分钟，快速加速时，进气VANOS电磁阀波形正常(如图4所示)。
图4进气VANOS电磁阀波形
检查进气凸轮轴传感器电源为15.2V，正常，接地正常。怠速到5000转/分，急加速时，进气凸轮轴传感器信号波形正常，检测进排气凸轮轴传感器，故障存在。会不会是进气VANOS单元的问题？我们拆下气门盖，检查气门正时和进气VANOS装置是否正常。N55和N52发动机的VANOS单元容易出问题。检查该车进气VANOS单元，信号面板正常。但是，为了安全起见，在试运行中更换进气VANOS单元是正常的。我以为故障就这样解决了，但是客户提车的时候故障又出现了。我们注意到，故障很容易在转弯和加速时出现。这次重新整理了思路，检查机油滤清器正常，无铁屑。首次保养后的新油可以消除油本身的问题。测量机油压力。热车怠速时200kPa，加到3000r/min时达到600kPa，正常。油座中有一个单独的阀来保持缸盖油的压力。会不会是它的问题？用同一辆车更换机油滤清器底座，试运转，故障存在。检查气缸盖上的进气和排气VANOS止回阀是否有污垢堵塞和异常，并对进气和排气VANOS止回阀进行互调，故障仍然存在。为了排除线路故障，切换了VANOS进气和排气电磁阀线束的针脚，故障仍然存在。切换进气和排气凸轮轴传感器线束的针脚，故障仍然存在。进气VANOS电磁阀已切换，进气凸轮轴传感器已切换，相关线路已切换。VANOS单元是新的，现在只剩下DME了。更换DME并对车辆进行编程，故障仍然存在。该解决的都解决了。发动机会有内部磨损吗？再次拆解正时机构，分解进气凸轮轴支撑杆。支撑杆未发现异常磨损，矩形环正常。检查链条张紧器和凸轮轴发现一些发夹和大量划痕，对比同车没有发夹和划痕的链条张紧器。抱着试试看的态度，把好的链条张紧器组装到车上试运行，没有异常。多次急转弯加速，故障没有出现。
故障排除:更换链条张紧器，反复试运转，排除故障。
故障总结:该车车主调整进气VANOS单元出现错误主要是因为链条张紧器卡死，但为什么只报告了进气凸轮的调整故障？当发动机加速时，进气VANOS比排气VANOS调节得更多。在这种情况下，只会报告进气VANOS故障。
案例二:2012宝马740Li(F02)进气凸轮轴支撑杆磨损，导致传动系统报警。
故障症状:某2012宝马740Li(F02)搭载N54发动机，行驶里程92586km。来我厂维修，因为传动系统报警，无法加速。收车后出现试车故障，急加速时传动系统报警，无法加油。
故障诊断:使用宝马原厂诊断设备ISID，故障代码为120408:增压压力调节禁止；130108: Vanos进气调节错误，未到达位置。增压压力故障检测计划的实施提示首先解决VANOS进气调节故障。该故障原因包括VANOS单元故障、VANOS信号面板损坏、进气凸轮轴磨损卡死、VANOS单元燃油供给系统问题、VANOS电磁阀本身及其电路问题、DME问题。理论上讲，急加速过程中传动系统出现故障时，燃油是加不进去的。DME出于安全保护停止使用增压系统，但不排除增压系统出现问题的可能，所以需要先解决VANOS故障。按照从简单到复杂的顺序，首先用ISID清洗进排气VANOS电磁阀，为试车删除故障代码。故障码在急加速时出现，但此时增压故障没有出现，证明先解决进气VANOS故障是正确的。切换进排气电磁阀后试运行，故障依然存在。怠速时，检查进气VANOS电磁阀电源为14.08V，插头、接地、引线正常。怠速时，进气凸轮轴传感器电源为14.2V，插头、信号线、接地线均正常。检查进气VANOS电磁阀的波形是否正常，检查进气凸轮轴传感器的波形是否正常。检查后可以排除DME、相关管路和进气VANOS电磁阀。由于进气VANOS电磁阀的波形正常，进气凸轮轴传感器的波形也正常，测量电压的接地导体也没有异常，也就是说进气VANOS电磁阀、进气凸轮轴传感器、DME以及它们之间的线路都正常，只剩下机油压力和进气VANOS系统的机械部分。检查油的质量。颜色粘度正常(1000km前客户保养的机油)，无杂质，无铁屑。检查油压。冷车启动时压力为600kPa，15min后降至400kPa，之后缓慢降至200kPa。热车怠速时，200kPa。加到3000转/分时，油压达到600kPa，油压正常。拆下链条张力器检查，发现链条张力器伸缩有发卡。在调整新的链条张紧器后，测试失败仍然存在。检测中仍存在进气VANOS调节错误，位置未达到故障代码。现在剩下的就是气门正时和内部机械零件。拆下气门盖，检查气门正时、进气VANOS装置和信号面板是否正常。拆下进气凸轮轴支撑杆，发现进气凸轮轴支撑杆矩形圈接触部分磨损严重(如图5)，最终查明故障原因。怠速时，因为油压比较低，进气VANOS单元可以正常调节；急速加速时，油压升高；由于支撑杆与矩形环连接处磨损严重，无法密封油路，油压降低，降低的油压无法正常驱动进气VANOS单元，所以加速微弱，发动机故障灯报警。这也是怠速试车正常，加速急时出现故障的原因。
图5磨损位置
故障排除:更换新的进气凸轮轴和矩形环，删除故障代码，反复试车排除故障。