一辆行驶里程超2万KM的Cayenne Turbo V8 汽车。车主反映:该车冷启动时冒蓝烟。
根据故障现象判断,该车故障可能是发动机短时烧机油造成的。
首先对该车的发动机性能进行检查,检查机油液位在正常范围之内(标度线中间位置)。启动发动机,在发动机热机状态下的各运转工况,未发现有排气冒蓝烟的故障现象,打开机油口盖,未见有大量的喘气现象(由于汽缸组件过度磨损造成汽缸内压缩气体向曲轴箱内泄漏造成),并且动力性能和运转平稳性能良好(有时瞬间有轻微的发动机抖动出现)。暂时排除由于发动机机械磨损和老化导致密封件性能降低、进气涡轮增压系统造成的机油向进气系统大量渗漏故障倾向。检查正常工作时的尾气的气味没发现异常,排除了燃油造成冷启动燃烧异常的故障现象。
用PIWIS Tester进入DME控制单元检测有故障记忆:P2189 系统怠速汽缸组2、P2187系统怠速汽缸组1、P0507怠速空气控制系统转速的故障记忆,如图1所示,都为偶发故障。根据故障引导查询,提示发动机进气系统存在泄漏故障。
进行发动机检修时,发现曲轴箱通风系统油气分离器部位有机油蒸气外泄而导致的外部集尘现象。产生这种故障的原因,大多是由于密封不良或曲轴箱通风系统压力过高造成的,很有可能是这一系统故障造成车辆冷启动时排气冒蓝烟的故障现象。
为了诊断故障的准确性,再现故障现象,之后将车辆静置到冷车状态。并在此期间向车主了解故障现象出现时车辆的使用状态,该故障现象出现的条件如下:
(1)故障第一次出现时间为车辆维修日的前一天。
(2)故障出现的时间间隔是在车辆停放1~2h。
(3)故障出现在车辆启动初不到1min的时间段内。
(4)故障出现时尾气的状态为较浓烈的蓝烟。
(5)车辆在正常温机后使用性能未有明显不正常现象,如提速性能正常、机油和燃油消耗量目前没有明显增加等。
(6)车辆进厂前添加了约0.5L左右的发动机机油。
2h后,重新启动车辆,观察车辆排气口的尾气排放情况,怠速时发现有蓝色烟雾排出,漫雾状,不是很浓烈和急促,大约15s后就不能看到明显的蓝色烟雾了,但排烟味刺鼻,与过量机油燃烧的气味相同,持续1min后排气基本正常。据此,故障现象确认为短时烧机油造成。
正在发动机怠速运转状态下进行下一步故障分析诊断时,发动机部位出现明显的进气系统漏气的声音,如同进气道泄漏故障现象一样。仔细听声源的部位,是在曲轴箱通风油气分离器部位,用手感觉部件周围有轻微气流扰动的感觉,按压和转动油气分离器密封盖,漏气的声音消失了。同时也发现曲轴箱通风系统与进气管稳压室连接的管件锁止损坏时,也会出现密封性能不好的现象(由于本车配有双涡轮增压系统,当涡轮增压器工作时,没有锁止的进气系统管件容易在2bar(1bar=105Pa)左右的进气压力下而产生泄漏,这是产生故障记忆的原因)。至此曲轴箱通风油气分离器漏气的故障原因基本确定。
为确保故障原因的准确性,进行了汽缸压力和漏气率的相关辅助性检测。拆检火花塞观看其工作情况,燃烧色渍很好,没有明显的汽缸积炭;检测汽缸压力均在11bar左右,并且各缸压力差不大于1.5bar,测量数据值在标准范围内,各缸漏气率都在10%以内,属正常范围之内。
故障排除:
更换了右侧气门室盖和三通单向阀后,试车故障排除。之后为此车更换了发动机前后曲轴油封(曲轴箱通风系统性能变差是导致故障原因之一),再次试车,车辆性能恢复正常。
故障原因分析:
在发动机正常工作的状态下,总有一部分可燃混合汽和废气经活塞环窜到曲轴箱内,窜到曲轴箱内的汽油蒸气凝结后将使机油变稀,性能变差。废气内含有水蒸气和二氧化硫,水蒸气凝结在机油中形成泡沫,破坏机油供给,这种现象在冬季尤为严重。二氧化硫遇水生成亚硫酸,亚硫酸遇到空气中的氧生成硫酸,这些酸性物质的出现不仅使机油变质,而且也会使零件受到腐蚀。由于可燃混合汽和废气窜到曲轴箱内,曲轴箱内的压力将增大,机油会从曲轴油封、曲轴箱衬垫等处渗出而流失。
流失到大气中的机油蒸气会加大发动机对大气的污染。为了解决这一原因,在曲轴箱内安装了通风接口,使这些气体不会被释放到大气中,而是送回到发动机进气系统再到汽缸内进行燃烧。发动机装有曲轴箱通风装置就可以避免或减轻上述现象。
发动机曲轴箱通风装置的作用是:防止机油变质、防止曲轴油封、曲轴箱衬垫渗漏、防止各种油蒸气污染大气。
曲轴箱强制通风气体不仅含有大量的发动机机油和其他燃烧残留物,在某些情况下,还含有大量的燃油残渣。如果这些气体进入进气系统,将影响进气质量,进而影响运转平稳性、废气排放,并降低抗爆震的能力。因此有效的机油油气分离对于发动机是至关重要的。
曲轴箱通风系统油气分离器也有被脏堵的现象,或由于是硬塑料构件本身时间久了并在高温的工作状态下机械性能降低造成的局部形变,从而造成曲轴箱强制通风系统出现故障现象。本车的故障现象,是由曲轴箱通风系统故障引发的,出现发动机机油消耗量的增加,产生故障的原因:一是该系统部件油气分离性能的降低,造成机油通过曲轴箱通风系统进入发动机燃烧室内燃烧掉;二是由于曲轴箱通风系统通风不畅造成曲轴箱积压,增加进气冲程通过活塞环隙窜入发动机燃烧室的机油量增加。