車型:全新Lavida,配置1.4T發動機、DSG變速器。
行駛里程:47739km。
VIN: LSVNX2189D2××××××。
故障現象:客戶反映車輛在市區低速行駛沒任何異常,但是在高速上行駛,一旦車速接近100km/h時,則儀表上的發動機排放燈就會點亮,同時感覺動力提速無力。
故障診斷:發動機排放燈點亮,當然是發動機控制單元監測到相關係統存在會導致排放增加的故障,才點亮故障燈提示報警。對這些故障,當然首先去讀取發動機系統故障。連線VAS6150檢測發動機系統,果然存在一個故障碼P0299增壓壓力控制沒有達到控制極限。再看故障碼的環境條件是:行駛里程47729km,優先權2,故障頻率計數器1,計數器未學習255,發動機轉速2451.00r/min,標準負荷值67.8%,車速98km/h,冷卻液溫度92℃,進氣溫度47℃,環境氣壓100kPa,端子30電壓13.735V,動態環境資料20 96 28 11 AC 05 FB 12 8C 00 00 0E 31 13 38 07 12 16 11 DD 10 10 06FC。根據故障碼的指向,接下來圍繞渦輪增壓器來做相應的檢查了。實車渦輪增壓器如圖1所示。
圖1 渦輪增壓器
首先了解下EA211系列發動機上所採用的渦輪增壓器,該渦輪增壓器相對於之前第二代的渦輪增壓,體積更小,結構也更簡單。同時渦輪轉速也更快(第二代最高100000r/min,而現款可達200000r/min),且保留了N75增壓壓力調節電磁閥,而取消了N249內迴圈電磁閥的控制,因此控制方面減少了低工況時的旁通,只保留了高工況的放氣洩壓。結構簡單了,但由此可能造成進氣的波動引起噪聲,特在進氣管部分進行了更改,其內部添加了專為降低噪音的結構腔。
接下來看看渦輪增壓的控制過程,其控制的核心在於對增壓壓力調節電磁閥N75的控制,N75上共有3根軟管(圖1中白色標註數字1、2、3),1是連線自渦輪增壓進氣口,和增壓之前的進氣相通;2是連線渦輪增壓後的高壓空氣管路,其內部壓力和增壓壓力完全一致;3是連線至增壓調節器,該調節器為一個膜片盒,當發動機控制單元通過G31監測到增壓壓力過大,則將N75電磁閥通電,2和3被導通,高壓氣體通過3進入調節器,推動連線杆開啟,於是發動機的一部分排氣通過蝸桿推開的旁邊通道直接進入三元催化器(如圖2所示),渦輪的轉速降低,從而達到降低增壓空氣的目的。
圖2 N75工作示意圖
再分析下系統的故障碼,增壓壓力控制沒有達到控制極限,筆者的個人理解是發動機控制單元檢測到渦輪增壓實際壓力和其系統設定曲線值存在偏差。可能原因包括:
1.電子方面故障
(1)增壓感測器G31存在故障,提供給發動機控制單元一個不正確的訊號(過大或過小)。
(2)增壓壓力調節電磁閥N75本身故障或者其連線線路故障。
(3)發動機控制單元本身存在故障,得到G31正確的訊號,但無法有效調節N75。
2.機械方面故障
(1)N75電磁閥上的管路鬆脫、漏氣或彎折,導致相應管路無法正常暢通。
(2)渦輪增壓內部機械故障,如渦輪或葉輪的軸鬆曠。
(3)增壓壓力調節器膜片損壞,或其推杆變形,或蝸桿髮卡等。
(4)其他原因,如三元催化器堵塞,導致排氣不暢等。
故障排除:連線好VAS6150B,筆者親自試車,發現該車加油門遲鈍,動力明顯比正常車輛差(但客戶只是反映高速動力不夠)。當發動機車速接近100km/h時候,排放燈好像提前預約好了一樣準時點亮,讓人驚歎軟體設計者的高明。讓副駕駛人員觀察該時速加油門時115組渦輪增壓器的資料流,發現不管筆者如何急加速,渦輪增壓資料流都無法超過120kPa,而在筆者的印象中正常渦輪增壓資料最高能達到160kPa,由此可以說明渦輪增壓壓力明顯偏低,符合故障碼指向。
由於VAS6150B讀取出來的資料是發動機控制單元通過G31測算出來的資料,因此如果G31或者發動機控制單元兩者任一存在異常,那麼VAS6150B顯示的資料也是不正確的。為了萬無一失,筆者接上渦輪增壓測試儀VAG1397A,原地靜止狀態通過反覆踩加速踏板來測試渦輪增壓實際壓力,發現VAG1397A顯示屏資料最大都沒超過120kPa,與VAS6150B讀取資料完全吻合,至此說明該車渦輪增壓壓力確實偏低,那麼其他方面的原因可以不予考慮,故障原因可能就是渦輪增壓器本身上面了。
讓維修技師拆掉渦輪增壓器,同時和全新渦輪增壓器對比(如圖3所示),明顯可以看出兩者的蝸臂角度明視訊記憶體在區別,用手去推連線杆,發現故障車輛的蝸桿已經無法推動,明顯示卡死了,用遊標卡尺測量新舊兩個連線杆的長度,新的為12.23cm,而故障車的則為12.82cm,兩者相差接近6mm。查詢維修手冊標準資料:該型號為04E 145 702G的渦輪增壓器,行程額定值為7.50mm±1mm,說明故障車輛的渦輪增壓器已經卡死在高工況時的放氣洩壓階段,因此導致渦輪增壓壓力始終達不到額定要求而過低了。
圖3 新舊渦輪增壓比較
更換全新的渦輪增壓器之後,再次用VAG1397A測量渦輪增壓壓力(如圖4所示),在加速瞬間,資料能達到150kPa,該資料屬於正常狀態。接著再次路試,車輛加油迅速,動力非常充足。試車加速到100km/h、120km/h時,提速沒感覺到任何遲鈍,同時發動機排放燈再也不會點亮。回站後測試發動機系統,顯示一切正常,至此故障徹底排除。
圖4 正常渦輪增壓壓力
故障總結:首先該車為啥在100km/h時才會點亮排放燈,而在市區低速工況不會點亮呢?筆者的理解是廢氣渦輪增壓器的工作是完全依靠廢氣推動渦輪的高速轉動才得以增壓,當發動機低轉速時,同樣廢氣流速較低,較低的廢氣流速不足以讓渦輪推動葉輪產生增壓作用,因此在市區低速工況下行駛時候,渦輪增壓器的作用小。而本文中渦輪增壓雖然出現故障,但是並沒影響排氣的暢通,在某種意義上說,反而會促進排氣更暢通,因此發動機控制單元當然無法監測出來。而一旦發動機高轉速行駛時,像圖4中的增壓壓力要達到150kPa,但由於渦輪增壓蝸桿髮卡,其資料達不到規定值,發動機控制單元就很輕易監測到增壓壓力和實際存在較大的偏差,就順理成章的報出增壓壓力沒達到控制極限了。