◆文/广东 余仁飞
一辆2018款广汽本田凌派,搭载P10A3型发动机,行驶里程为56 732km,一直正常保养,使用也较正常。前期出现一次比较严重的追尾事故,经修理厂维修后不久,出现了急加速时发动机故障灯亮的故障。车主先后多次到维修厂进行了维修,并更换了涡轮增压器、ECU、中冷器等零部件,但故障仍无法解决。
维修技师接车后,连接诊断仪进行试车,发现缓加速不需要大的增压压力时,目标压力和实际增压压力较一致,车辆正常。当急踩加速踏板进行急加速时,发现加速无力,最高车速无法超过75km/h,实际增压压力无法达到目标压力,持续一段时间后,车辆故障灯亮。用诊断仪读取到故障码P0299-涡轮增压器增压不足故障问题。
读取急加速时的数据流发现,将加速踏板踩到底时,车速无法超过75km/h,涡轮增压的目标压力为206kPa,但进气歧管增压后的实际压力为137kPa,实际值比目标值小69kPa,且持续一段时间后仍然无法达到目标值,最终触发P0299增加不足的故障码,如图1所示。
图1 故障车急加速时增压压力数据流
查阅该车型进气系统原理图(图2),分析涡轮增压器的工作机理。
通过图2可以看出,若要控制增压压力,ECU通过涡轮增压器泄气阀控制执行器的行程载荷来改变涡轮增压器泄气控制阀的开度。涡轮增压器泄气控制阀关闭时,所有的废气从排气歧管流向涡轮,并成为作用于转动涡轮的驱动力。增加涡轮轴转速和新鲜进气的压力,可增加增压压力。涡轮增压器泄气控制阀开启时,部分废气绕开涡轮并直接进入安装在涡轮增压器下方的催化转换器。降低涡轮轴转速,可使得增压压力降低。该机构可避免增压压力增加过大,以保护发动机和涡轮增压器。
图2 凌派1.0T增压系统原理
涡轮增压器旁通控制阀由膜片、回位弹簧和阀组成,并连接至涡轮增压器旁通控制电磁阀,进行控制。旁通电磁阀通常由ECU控制其处于ON打开状态,由回位弹簧控制其处于OFF关闭状态。
节气门在增压条件下关闭时,PCM将关闭涡轮增压器旁通控制电磁阀,节气门下游的负压已通过电磁阀作用于膜片的电磁阀侧,造成膜片两侧的压力差。压力差克服回位弹簧力,阀门开启,导致通过增压器的新鲜进气泄漏到增压器的上游。可调节系统内部压力,同时防止增压器的进气阻力增加和涡轮轴转速降低,可有效改善重新加速的响应时间。
通过上述分析可以看出,导致故障车出现P0299增压不足故障码的可能原因有:
1.涡轮增压器损坏,导致无法增压(如涡轮增压器叶片损坏、轴卡死或者泄压阀卡滞),造成增压不足;
2.废气量流量不足(如排气管堵塞),不足以驱动涡轮增压器产生足够的增压压力;
3.压力传感器工作异常,导致实际压力与传感器输出压力不一致;
4.旁通控制阀泄露,膜片无法压紧,从而导致增压系统泄压;
5.进气管路泄漏,造成增压后压力泄漏,从而导致增压不足。
根据车主的反馈及实际确认,之前维修时已经更换了新的涡轮增压器,再次发生故障的可能性较低。
故障车型在增压管路和进气歧管均布置了压力传感器(图3),这两个传感器型号完全相同,但线束是分开连接的,从加速时的数据来分析,增压压力信号和歧管压力信号基本一致,因此压力传感器异常的可能性也很小。
图3 进气歧管压力传感器和增压压力传感器电路
针对涡轮增压器旁通控制阀泄漏的可能性无法排除,需要优先进行验证。对进气管路进行外观检查,未发现明显的破损以及安装异常,如果需要准确确认,需要将整段进气管路全部拆下进行逐一检查,工时量较大,所以优先对涡轮增压器旁通控制阀泄露问题进行确认。
检查涡轮增压器旁通控制阀是否泄露最好的方法是在行驶的过程中,向涡轮增压器旁通控制阀内加压使膜片处于压紧状态,但在路试过程中无法接入压缩空气,所以退而求其次。找一辆正常车辆,断开涡轮增压器旁通阀处用于平衡压力的软管(图4),使其无法平衡增压后的压力,人为造成涡轮增压器旁通阀泄压,然后进行路试并检测相关数据,最后将这些数据与故障车辆进行比较。
图4 断开涡轮增压器旁通阀控制软管
通过路试,断开软管后的正常车辆出现了与故障车相同的故障现象,最高车速只能达到80km/h左右(图5),且持续一段时间后,系统内也存储了故障码P0299。
图5 正常车断开涡轮增压器旁通阀控制软管后的测试数据
由此判断故障车辆用于控制涡轮增压泄压阀的软管存在故障,用风枪向图6所示的小管内加入压缩空气进行检查,发现该管路堵塞,但由于管径较小,无法确定堵塞的原因,也无法进行清理。该段管路在整个进气管中所处的位置如图7所示。
图6 泄压旁通阀控制管堵塞
图7 整车进气管路分布
至此,已经可以明确该车故障原因是由于涡轮增压器旁通阀控制阀内由于没有增压后的压力进行平衡,导致膜片无法压紧,增压后的压力出现了泄漏,从而造成增压不足。更换新的管路后试车,并检测相关数据(图8),该车故障被彻底排除。
图8 更换管路后的增压压力数据
在增压时,由于旁通控制电磁阀处于打开位置,进气管路的高压空气经过旁通控制电磁阀,作用在泄压阀膜片的两端,而处于平衡状态,膜片在弹簧作用下处于压紧状态。出现故障时,虽然旁通控制电磁阀处于打开状态,但由于管路堵塞,单靠弹簧的作用力无法平衡较大的增压压力,使得膜片无法被压紧,从而引发故障。
专家点评
高惠民
为了落实工信部发布的乘用车“双积分政策”,各个乘用车制造厂一方面加大新能源汽车的开发与量产,另一方面通过减小燃油车的排量,采用小排量发动机安装增压器或使用3缸发动机。而涡轮增压系统能够直接利用废气能量,不仅不额外消耗功率,并且多数工况下还对活塞做泵气正功。可取得与自然吸气大排量发动机同等的动力性,同时大幅改善燃油经济性和尾气排放。
但是,汽油机增压会带来爆燃趋势增大、热负荷加重、动态响应延迟加大、空气流量变化范围扩大等问题,为此,许多车型采用电控增压压力系统,如进气和排气泄气、节流控制等装置等,以减少涡轮机废气入口或进入缸内的气流量,从而降低增压比,避免爆燃和过高热负荷,并有利于高、低速扭矩特性的控制。
本案例中涉及的涡轮增压器采用了电磁阀控制的空气旁通阀,就是为了防止进气系统出现“喘振现象”(减速期间进气气流反向而产生噪音的现象)。在加速踏板松开、节气门关闭时,涡轮增压器与节气门之间的压力会升高,打开空气旁通阀,可将压力转移至涡轮增压器的上游。
本案例中,由于空气旁通阀关闭不严,造成增压压力不够,影响发动机高速时的功率输出。本案例的作者在故障原理分析和诊断思路方面做得比较好,但是我个人认为,既然维修技师怀疑旁通管路有问题,为什么不对其进行静态检查,而要采取与正常车辆互换部件后再去进行试验?或许这是4S店有互换部件的便利条件所致吧。