一辆行驶里程约135000km,搭载了AWL废气涡轮增压发动机和五挡手动变速器的帕萨特领驭 1.8T轿车。车主反映,该车在换挡后加速行驶的最初会感觉发动机动力有迟滞现象。
1.常规诊断
接车后先对该车进行路试,发现当急收油门换挡后再加速时,确有发动机瞬间动力不足现象。找朋友借了一辆年代相近且型号相同的无故障车做对比试验,两车一对比故障车故障现象更加明显。接下来我们进行了如下检测与诊断:
将金奔腾“彩圣”JBT-CS538T 汽车故障检测仪与该车的自诊断插座连接,接通点火开关,操作检测仪进入发动机系统,调取故障码,仪器显示系统正常。起动发动机,当水温正常后读取怠速时数据流(见表 1)。从表 1 可知发动机怠速时发动机水温、喷油时间、点火提前角、空气流量计检测的进气量等都正常。
拆下发动机上盖板,检查各线路连接、各管路安装情况,未发现异常;拆下空气滤清器检查进气通道,也未发现异常。
检查点火系统。该车发动机点火系统属于无分电器单缸独立点火方式。拆下 4 个点火线圈和火花塞,目视检查点火线圈外观及插头,未发现异常,检查火花塞电极间隙及颜色也正常;拔出 4 个喷油器插头,把火花塞装到点火线圈上并让其外壳搭铁,插好导线,打起动机检查火花塞的跳火情况,结果是 4 个火花塞都有强烈火花,由此可以确定点火系统工作正常。
测量缸压。将气缸压力表装入火花塞座孔, 拔下曲轴位置传感器的电插头(此时点火和燃油系统均不工作),将油门踩到底并打起动机,测得4 个气缸的缸压均在 10 ~13bar 之间,正常,这也说明配气相位正常。测量燃油压力。帕萨特领驭轿车AWL 发动机燃油系统属于有回流式。将燃油压力表装在燃油滤清器(在车底下)与燃油分配管之间的管路上,起动发动机怠速运转,测得的燃油压力为 3.5kgf/cm2,急加速时可迅速上升到约 4kgf/cm2,燃油压力正常,并且听车主讲,汽油滤清器刚换不到半个月,由此可确定燃油系统也正常。
2.数据流分析诊断
找一同型号完好车辆与故障车进行路试,测量动态数据流做对比试验。将金奔腾解码器与车辆诊断插座连接好,测量换挡后加速行驶时空气流量和增压压力的变化情况,两车在测试条件相同的情况下反复试验对比,最终我们发现:故障车换挡后加速行驶时,空气流量和增压压力的变化相对完好车辆总是慢一拍。由于该车发动机装有废气涡轮增压系统,推断故障可能是因增压系统工作不良致使发动机进气不足引起。
3.废气涡轮增压系统结构及工作原理
1)组成
AWL 发动机上装有的废气涡轮增压系统由废气涡轮增压器和增压压力控制系统组成。废气涡轮增压器由涡轮室和压气机室组成。在涡轮室上有 2 个废气接口,一个与发动机的排气总管相对接,位置设在涡轮径向中心上方;另一个与三元催化器相对接,位置设在涡轮的轴向中心部位,进入涡轮壳内的废气最终进入三元催化器进行催化净化。在压气机室上也有 2 个接口,一个与空气滤清器相对接,位置设在压气机叶轮的轴向中心部位;另一个接口即高压空气出口,经过压缩的空气提高了压力、密度,通过管道进入中冷器(增压空气冷却器)进行降温,最终经节气门体、进气总管、进气歧管充入气缸。增压压力控制系统主要由发动机控制单元(J220)、增压压力传感器(G31,位于发动机舱左侧增压空气冷却器的上部)、增压压力限制电磁阀(N75,位于发动机舱齿形皮带罩右侧)、增压压力调节单元、增压器空气再循环电磁阀(N249,位于发动机舱进气歧管下方)、机械式空气再循环阀、真空罐以及连接管路等组成。
2)废气涡轮增压器的基本工作原理
废气涡轮和压气机叶轮安装在同一根轴上,当废气气流冲击涡轮时,涡轮高速旋转,同时带动压气机叶轮以相同的速度旋转,经空气滤清器滤清的洁净空气被吸入压气机室,压缩后压力升高,通过管道进入中冷器冷却,而后进入气缸,从而提高了发动机的充气效率。
3)增压压力控制系统工作原理
增压压力调节单元安装在涡轮增压器前端,通过橡胶软管经增压压力限制电磁阀(N75)与增压器压气机外壳出口相连接,涡轮室内的废气旁通阀由增压压力调节单元的膜片阀通过推杆控制。当冲击涡轮的废气量增加,涡轮转速加快,增压压力提高,当增压压力达到一定值时,增压压力调节单元内膜片阀移动,通过推杆和杠杆使废气旁通阀打开一个角度,此时冲击涡轮的废气量减少,涡轮转速下降,相应地增压压力也下降(如图 1 所示)。如增压压力继续增大,则旁通阀开度也增大,从而实现对增压压力的自动调节。
增压压力限制电磁阀(N75)上有 3 个管口 A、B、C,通过橡胶软管分别与增压器压气机出口、增压压力调节单元及低压进气管(压气机入口)相连接,如图 2 所示。发动机控制单元根据需要以占空比方式给增压压力限制电磁阀通电,改变加在增压压力调节单元膜片阀上的气压以调节增压压力。在中低速小负荷时,增压压力限制电磁阀的 A 端与 B 端连通,允许增压压力调节单元自动调节增压压力;在加速或高速大负荷时,该电磁阀由发动机控制单元以占空比的方式供电,低压通气端与另两端连通,使加在增压压力调节单元膜片阀上的压力下降,废气旁通阀开度减小,增压压力提高,占空比越大增压压力越高。