3 4废气涡轮增压系统检修

,发动机电控系统识别,主讲人：张忠伟,延时符,汽车发动机电控系统检修课程项目三进气不良故障检修任务四废气涡轮增压系统检修,主要内容Primarycoverage,一、学习目标,1.能根据故障现象制定正确的维修计划;2.能正确选择诊断设备对废气涡轮增压系统引起的故障进行诊断;3.能使用万用表、故障诊断仪对废气涡轮增压系统的电路进行检测;4.能正确记录、分析各种检测结果并确定故障原因和故障部位;5.能按照正确操作程序进行废气涡轮增压系统的更换;6.能正确检查发动机废气涡轮增压系统故障的修复质量;7能够自主检修发动机废气涡轮增压系统引起的故障。,二、情景描述,故障现象：迈腾1.8TS轿车。用户反映：该车发动机动力不足，最高车速仅能达到80km/h。诊断与排除：连接VAS5051读取故障码，调得的故障码为17957P1549增压压力限制电磁阀（N75）断路/对搭铁短路。分析导致故障的原因可能有线束或线束插接器故障、增压压力限制电磁阀（N75）故障。接着查看数据流。进入地址01-08-115，发现怠速时进气压力实际值与理论值相符，但急加速时实际值仅为780mbar（1mbar=100Pa），正常车应该在1500mbar以上，说明没有增压效果。分析无增压效果的可能原因，有进气系统堵塞、排气系统堵塞和涡轮增压器失效几个方面。将涡轮增压器压力单元的压力软管断开后试验，故障依旧；断开N75导线侧插接器，用万用表测量T2列1上的电压，为12.2V，正常，检查相关线束插接器和线束，无异常；与正常的同型号车互换涡轮增压压力限制电磁阀试验，故障依旧；将空气滤清器、进气歧管、中冷器的连接拆开检查，也未见发现有异物堵塞进气道；拆下涡轮增压器空气循环IM（N249）检查，发现其供电端子上的电压为12.2V，正常，对N249进行通电试验，能正常吸合；拆除氧传感器，增加排气量，故障依旧，说明三元催化转化器并未堵塞；拆下涡轮增压器检查，发现废气侧涡轮轴的调节垫片断裂，将废气侧涡轮轴卡死，废气涡轮无法转动，从而导致上述故障。更换涡轮增压器总成，故障排除。分析：由于涡轮增压器总成损坏，造成发动机进气量不足，引起发动机动力不足。,三、相关知识,一、增压系统的作用视频-汽车涡轮增压器的基本构造和工作原理_标清所谓发动机增压，就是将空气进行预压缩，然后再供入气缸的一种技术措施。它通过提高进气的密度来增加进气量，从而可以使发动机的功率增加。实践证明，在小型汽车发动机上采用增压技术后，不仅可以获得良好的动力性，燃油经济性也有所提高。,三、相关知识,二、增压系统的类型涡轮增压机械增压气波增压实现空气增压的装置称为增压器。各种增压类型所用的增压器分别称为涡轮增压器、机械增压器和气波增压器。将机械增压与涡轮增压结合，可以构成多种形式的复合系统。例如，在串联复合增压系统中，空气先经过涡轮增压器增压，进入中间冷却器降温后，再经过机械增压器增压。这种增压方式主要用于高增压发动机上。并联复合增压则是机械增压器和涡轮增压器同时向发动机供给增压空气。在低速范围主要靠机械增压，而在高速范围主要靠涡轮增压。在涡轮增压系统中，涡轮增压器的涡轮位于发动机的排气管路上，被发动机排出的废气推动旋转，并带动与其同轴的压气机泵轮工作。泵轮位于发动机的进气管路上，它转动时使进气管内的空气压力升高。新鲜空气经压气机增压后进入气缸，因此气缸的进气量提髙，如图3-25所示。,图3-25废气涡轮增压系统的模型,三、相关知识,三、增压系统的工作原理1.废气涡轮增压系统的结构和工作原理迈腾1.8T发动机采用的是单涡轮增压系统，其组成如图3-26所示。该系统主要有涡轮增压器、膜片执行器、中间冷却器、排气旁通阀和机械式换气间等。系统的电控元件有发动机控制模块J623、增压压力调节电磁阀N75、增压空气再循环电磁阀N249、空气流量计G70、发动机转速传感器G28和增压压力传感器G31等。,图3-26迈腾1.8TSI发动机废气涡轮增压系统的组成,三、相关知识,()涡轮增压器涡轮增压器由涡轮、泵轮及中间体三部分组成，如图3-27所示。燃烧室尾气经过特定形状的喷管进人径流式涡轮机，然后经三元催化转化器排出。排气流过涡轮机的喷管（管径由粗变细，图中未示出）时降压、降温、增速、膨胀，其势能和内能转变为动能，推动涡轮机旋转，并带动增压器轴和压气机泵轮一起旋转。新鲜空气经进气道进入压气机。离心式压气机旋转时，空气在离心力的作用下，沿着压气机叶片流向泵轮周边。其流速、压力和温度均有较大的增高,然后进入扩压管（管径由细变粗，图中未示出)。空气流经扩压管时速度下降，压力升髙，大部分动能转变为势能，温度也有所升高。,图3-27涡轮增压器及膜片执行器,三、相关知识,(2)膜片执行器膜片式控制阀的右室通大气，内有弹簧作用在膜片上。左室则连到增压压力控制电磁阀N75。与膜片连接的联动杆用来控制排气旁通阀的开启与关闭。当左室压力低时，弹簧推动膜片左移，并带动联动杆将排气旁通阀关闭。当左室压力髙时；膜片右移，并通过联动杆将排气旁通阀打开，使部分排气直接排入大气，从而降低涡轮机转速和增压压力,三、相关知识,(3)增压压力控制电磁阀增压压力控制电磁阀N75是一种两位三通式电磁阀，其位置图和结构分别如图3-28和图3-29所示。其三个管口分别通高压空气端（增压器下游）、低压空气端（增压器上游）和增压器膜片执行器。增压压力控制电磁阀N75的通断由发动机控制模块J623控制。当电磁阀断电时，膜片执行器的左室与低压空气端连通。当电磁阀通电时，膜片执行器的左室与高压空气端连通。,图3-28增压压力控制电磁阀75的位置图,图3-29增压压力控制电磁阀75结构图,三、相关知识,(4)增压空气再循环电磁阀和机械阀大负荷行驶时，突然松开加速踏板，节气门开度迅速减小，而涡轮转速仍然较高，若不加以控制，增压空气继续流向节气门，可能造成节气门的损坏。此时，ECM将增压空气再循环电磁阀（N249）打开，接通空气再循环机械阀的真空回路，如图3-30所示。这样，增压气体在管路中形成局部循环，避免了增压空气冲击节气门。,图3-30废气涡轮增压系统的怠速和超速切断控制,三、相关知识,(5)增压压力的调节增压压力与增压器转速有关，而增压器转速又取决于废气能量。发动机在高速大负荷时的废气能量多，增压压力高；在低速小负荷时的废气能量少，增压压力低。因此，涡轮增压发动机的低速转矩小，加速性差。为了获得低速大转矩和良好的加速性，轿车用涡轮增压器的设计转速常为标定转速的40%。这样，在高速时的增压压力将会过高，增压器可能超速。同时，还会使汽油机的热负荷过大并发生爆燃，为此必须对增压压力进行调节。发动机运转时，控制模块J623根据空气流量、发动机转速、增压压力等传感器的信号，对增压压力控制电磁阀N75的通断进行控制，改变膜片室中的压力，使排气旁通阀动作。当实际进气压力低于理论值时，旁通阀门关小；当实际进气压力高于理论值时，旁通阀门开大。有的系统还能按照预先编制好的程序，在急加速时，允许增压压力在短时间内超出限定值，以提高发动机的加速性。另外还有一种设计，就是调节涡轮叶片的角度，通过阻力的改变来调节涡轮的转速，从而改变增压量。汽油机采用增压技术后，爆燃的倾向增大。为了获得较好的效果，很多系统将点火正时调节与增压压力调节相结合来进行控制。因为如果只是单一地降低增压压力，则会引起发动机运行性能降低；另外由于涡轮增压发动机的排气温度较高，也不宜单独采用调节点火正时的方法来控制爆燃，否则高温废气对涡轮有不利影响。通常，对于爆燃的第一反应是减小点火提前角，一旦达到点火延迟极限（该极限随废气的温度而改变）后，为进一步减少爆燃倾向，采取降低增压压力的方式。当爆燃消失时，又将点火提前角调节至最佳值，以使发动机输出更大可能的转矩。当点火提前角达到最佳时，再慢慢地增加增压压力。,三、相关知识,2.机械增压系统结构和工作原理在机械增压系统中，增压器由曲轴经齿轮增速器驱动如图3-31所示。或由曲轴经同步齿形带及电磁离合器驱动。旋转的增压器叶轮将空气压缩后送入气缸。机械增压系统能有效地提高发动机功率，与涡轮增压相比，其低速增压性能好。另外，机械增压器与发动机容易匹配，结构也比较紧凑。但是，由于驱动增压器需要消耗发动机功率，因此燃油消耗率比非增压发动机略高。,图3-31机械增压示意图,三、相关知识,图3-32所示为一种电控机械增压系统。空气按下列顺序流过系统各部件：空气滤清器空气流量计节气门体机械增压器中间冷却器气缸。,图3-32电控汽油喷射式发动机械增压系统1-空气滤清器2-空气流量计3-节气门及其位置传感器4-怠速控制阀5-旁通阀6-机械增压阀7-中间冷却器8-喷油器9-爆燃传感器10-冷却液温度传感器11-电磁离合器12-曲轴带轮13-氧传感器14-15-分电器16-点火线圈17-ECU,三、相关知识,3.气波增压气波增压器中有一个特殊形状的转子，由发动机曲轴带轮经过传动带驱动，如图-33所示。在转子中发动机排出的废气直接与空气接触，利用排气压力波使空气受到压缩，以提高进气压力。气波增压器结构简单，加工方便，工作温度不高，不需要耐热材料，也无需冷却。与涡轮增压相比，其低速转矩特性好，但是体枳大，噪声也大，安装位置受到一定的限制。由于这种增压器只能在低速范围内使用，因此目前气波增压器多限于柴油机。,图3-33气波增压示意图,四、任务实施,一、涡轮增压系统常见故障为了防止涡轮增压器停转和早期损坏，发动机的润滑油油面高度必须符合规定，并定期更换润滑油及机油滤清器。空气滤清器及进气系统必须保持良好的状态，否则进入发动机的灰尘将损坏压气机叶轮的叶片。保持冷却系统状态完好，以保证正常的增压器寿命。当涡轮增压系统发生故障时，车辆会出现加速无力、达不到最高车速、油耗上升、排气冒黑烟、排气冒蓝烟、润滑油消耗异常等现象。涡轮增压系统可能产生的故障如下：1.电气系统故障增压压力控制电磁阀可能会出现线圈老化、断路等故障。控制电路可能会出现断路、短路和接触不良等故障。发动机控制模块可能会出现程序错乱、硬件损坏等故障。2.机械故障增压压力控制电磁阀可能会出现卡死、堵塞等故障。膜片执行器可能会发生损坏的故障。涡轮增压器可能会出现卡死、烧毁等故障。3.管路故障管路故障主要是发生空气泄漏。,四、任务实施,二、检测增压控制1)选择“读取测量数据块”（功能08)及显示组25，屏幕显示:,读取测量数据块257.40ms7.10ms7.05ms67%,2)全负荷（节气门全开）进行路试，发动机转速为4000r/min时查看显示区4(增压控制电磁阀占空比)：,读取测量数据块257.40ms7.10ms7.05ms67%,读取测量数据块257.40ms7.10ms7.05ms67%,3)显示区域4的规定值为75%95%。如没有达到规定值，通过改变发动机转速使占空比在规定范围内。4)查看显示区2（经校正的发动机规定负荷），其规定值为0.008.00ms。屏幕显示：,5)查看显示区3（发动机实际负荷），其规定值与显示区2中经校正的发动机规定负荷相同（公差为-0.3ms+0.3ms）。,读取测量数据块257.40ms7.10ms7.05ms67%,四、任务实施,发动机实际负荷超出公差范围，可能是下列故障造成的：增压压力控制电磁阀有电气故障。增压压力控制系统的软管松动，漏气或阻塞。增压压力控制电磁阀N75阻塞。涡轮增压器与进气歧管之间有漏气之处。旁通阀机构发卡或不灵活。涡轮增压器损坏（涡轮被异物卡死）。,四、任务实施,从增压压力控制电磁阀（N75)上拆下软管，接上辅助软管，起动执行元件诊断，并触发增压压力控制电磁阀，屏幕显示：,执行元件诊断增压压力控制电磁阀N75,电磁阀将发出咔嚓声，并打开和关闭（通过向辅助软管吹气检査）。如果电磁阀无咔嚓声应对增压压力控制电磁阀进行电气检查。当没有电信号时，电磁阀常闭。如电磁阀有咔嚓声但不正常地打开和关闭，应更换新的增压压力控制电磁阀。,四、任务实施,四、增压压力控制电磁阀的电气检测1.增压压力控制电磁阀电阻的检测拔下电磁阀的导线插接器，用数字万用表的电阻档进行测量，如图3-34所示，其值应在2535之间。如超出规定范围，更换新的增压压力控制电磁阀。如果在规定范围内，应检查增压压力控制电磁阀的供电。,四、任务实施,2.增压压力控制电磁阀供电的检测将数字万用表的电压测量档串接在搭铁及端子1，（图3-35）之间，使起动机短时工作，其电压规定值为蓄电池电压。如没有达到规定值，检测端子1通过熔丝到燃油泵继电器的导线是否断路或短路及增压压力控制电磁阀的触发情况。,图3-34检测增压压力控制电磁阀图3-35增压压力控制电磁阀的插座,四、任务实施,3.检查增压压力控制电磁阀的触发情况拔下电磁阀的导线插接器，将二极管试灯串接在端子1和端子2之间，起动执行