一辆行驶里程约16.8万km,发动机型号为BPJ型,发动机排量:2.0L为配备废气涡轮增压器缸内直喷发动机的2011年奥迪A6L 2.0T轿车。客户反映:该车辆每天在市区行驶,没有发现不正常现象,一次跑长途上高速公路行驶,发现发动机加速无力,超车时反应特别慢。下高速后在某家修理厂检查,维修师傅说三元催化器或燃油滤清器堵了都会引起加速无力,于是更换1个燃油滤清器和三元催化器,当时轰油感觉加速很好,可是回来的路上加速无力现象没有多大的改变,车辆的最高车速只能到100km/h,更换新件(燃油滤清器、三元催化器)故障现象没有排除。
故障诊断:维修人员接车后,用道通708诊断仪检测车辆,检测到3个故障码,分别是00564一增压压力控制、超出控制极限;12555一低燃油压力调节器、燃油压力超出规定;12408一节气门控制单元、怠速时气流过低。
1.确认检测到的故障码
(1)故障码12408一节气门控制单元、怠速时气流过低。
节气门过脏或节气门有故障,可以导致节气门控制单元在怠速工况进气量过小,即怠速时节气门气流过低。维修人员检查空气滤清器,没有发现过脏或堵塞情况,检查进气管及连接管路没有发现脱落、破损或漏气的地方。清洗节气门体并检查节气门位置及性能,用诊断仪清除故障码,对节气门体进行基本设定后,启动发动机,怠速运转正常,加速,发动机最高转速只能达到3800 r/min,清洗节气门之后发动机动力没有明显的改变。
(2)故障码12555一低燃油压力调节器、燃油压力超出规定。
首先对燃油的品质进行检查,燃油中无水、无杂质,加的是97号油,燃油品质没有问题。维修技师检查燃油滤清器,燃油滤清器是新换的(压力是6.0bar ),燃油滤清器没有问题。再用诊断仪读取数据流,观察低压燃油压力值为6.0bar;启动发动机后,观察怠速时的高压燃油压力值为40bar左右,急加速可达80~120bar。读取的高压、低压燃油压力读数都在正常范围内,故障码“12555一低燃油压力调节器、燃油压力超出规定”清除后不再出现。
(3)故障码00564一增压压力控制、超出控制极限。
清除故障码,进行路试验证故障现象,行驶中车速在60 km/h以下时发动机加速无异常,车速超过80 km/h或超车时车辆加速性能很差,发动机加速时动力不足,最高车速勉强达到100km/h,再踩加速踏板发动机动力不再增加,发动机噪音增大,同时发动机故障灯再次点亮,用诊断仪检测仍然出现“000564一增压压力控制、超出控制极限”的故障代码。试车确认了发动机高速行驶时动力不足,发动机有发生爆震的倾向,发动机确实有故障存在。
2.分析发动机故障系统的工作原理
(1)发动机废气涡轮增压系统组成
发动机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2部分组成,其中废气涡轮增压器由涡轮室和压气机室组成。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,经压缩后被送入气缸。
(2)基本工作原理简介(如图1所示)
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后排出。在压气机室上也有2个接口,一个低压入口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,接增压空气冷却器。经过压缩的空气提高了压力、密度和含氧量,通过管道进入增压空气冷却器进行冷却降温,经节气门体、进气总管、进气歧管进入气缸,从而提高了发动机的充气效率。
为了控制(调节)涡轮增压器的增压效果,保证发动机在不同转速和工况下都得到最佳增压值,防止发动机爆震和热负荷增加,必须对涡轮增压器增压压力进行控制。增压压力控制系统主要由发动机控制单元0220)、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)、增压压力调节单元、增压压力调节电磁阀(N75位于发动机舱齿形皮带罩右侧)、增压器空气再循环电磁阀(N249)以及连接管路等组成。
3.涡轮增压器增压压力控制系统元件的基本工作原理
(1)增压压力控制电磁阀和内循环电磁阀。涡轮增压器上有2个电磁阀(如图2所示),分别为增压压力控制(限制)电磁阀(N75)和内循环电磁阀(N249),这2个电磁阀分别在车辆高速工况状态和低速工况状态下起作用,若任一工况下,这2个电磁阀不能正常工作,系统无法泄压,涡轮增压一直处于全负荷工况,使涡轮增压器处于过度增压状态。
增压压力控制电磁阀(N75)上有3个接口(如图3所示),空气低压端(接压气机入口)、空气高压端(接压气机出口)及增压压力调节单元接口(接执行器旁通阀膜片室),通过橡胶软管分别与其连接。在中低速小负荷时,增压压力控制电磁阀的高压空气接口与执行器废气旁通阀膜片室接口常通,压力控制单元能够根据增压压力自动调节涡轮增压器的工作状态。