迈腾轿车起动后发动机短时剧烈抖动故障1例

2010-06-25 21:35:46 故障案例 0 FavoriteLoading收藏

  故障现象:一辆2008年产一汽-大众迈腾1.8TSI轿车,搭载09G-6自动变速器,行驶里程1.4万 km。用户反映,该车起动后,发动机有短时的剧烈抖动,行驶中顿车,油耗显示偏高。

  检查分析:该车在其他服务站维修过,但未能排除故障。接车后,维修人员用故障诊断仪VAS5052A进行检测,网关列表里的发动机故障信息为:00010  P000A  000——进气凸轮轴调节过慢,偶发故障。清除故障码,并将车放置20 min后试车,故障码再次出现。在车辆起动70 s后,发动机剧烈抖动(几乎熄火)7 s左右恢复正常。路试,将发动机转速提升到3 000 r/min后减速,当转速降到1 000~2 000 r/min时,有明显的顿车现象。在车辆减速过程中观察油耗显示,与其他车相比,明显偏高。这与用户反映的情况完全相符。

  图1

  反复试车发现,在发动机出现抖动时,听到有继电器开始工作的声音。找到此继电器,并确定为冷却液循环泵继电器。它与抖动有什么关系呢?将其拔掉后试车,故障现象无变化。对其他车辆试车,发现该继电器也是在发动机起动70 s后吸合,于是排除了这个疑点。按故障码提示,尝试替换了凸轮轴调整机构,但故障依旧。

  图2

  与用户沟通后得知,故障是在3 000 km换机油保养后出现的。开始只是凉车时发动机抖动,热车正常,经其他服务站维修后变成现在的状况。那么换机油与故障有什么关系呢?凸轮轴调整机构是以机油压力来驱动的,所以要重点检查机油油路。由于迈腾车机油滤清器是垂直向下安装(图2),所以怀疑在更换时有异物掉进油道,导致机油流量降低。拆下机油滤清器座,检查通往缸体的油道及通往缸盖的单向阀,未发现异物。拆下机油压力开关,连接机油压力表测量机油压力,怠速时机油压力为120~160 kPa,2 000 r/min时机油压力为270~450 kPa,都在正常范围内。

  图3

  图4

  为进一步诊断故障,先要了解一下相关系统的工作原理。迈腾发动机通过改变进气凸轮轴的位置来改变进气相位,相位变化范围为60°。当发动机熄火时进气凸轮轴处在最滞后相位,并由锁止销锁止。当机油压力超过50 kPa时,锁止销解锁,进气相位由发动机控制单元控制。起动发动机时,进气相位滞后到最大值,以利于起动。怠速时,进气相位滞后34°,使发动机运转平稳。部分负荷和急加速时,进气相位提前,以提高发动机输出扭矩。全负荷时,进气相位滞后,以提高发动机输出功率。发动机控制单元通过对发动机转速信号、凸轮轴位置信号、水温信号及负荷信号等的处理,得到目标相位,并通过凸轮轴调整机构控制实际相位跟随目标相位。凸轮轴调整机构(图3)中,凸轮轴调整叶片带动凸轮轴转动,叶片两侧为提前腔和滞后腔,通过改变这两个腔的压力,可使叶片位置改变,从而改变进气凸轮轴的位置即改变进气相位。提前腔和滞后腔的压力由4/3通道阀(图4)控制。进气凸轮轴正时调节阀N205推动4/3通道阀的中央阀位移,从而改变提前腔和滞后腔的压力(图5)。N205由发动机控制单元输出的占空比信号控制,占空比小时,衔铁缩回,4/3通道阀的中央阀受弹簧推动左移,滞后腔压力增加,提前腔压力减小,叶片向滞后方向转动,进气相位滞后。占空比大时,衔铁顶出,4/3通道阀的中央阀右移,提前腔压力增加,滞后腔压力减小,叶片向提前方向转动,进气相位提前。

  图5

  图6

  图7

  用USB电脑连接线获取故障车发动机091组数据流(图6),与正常车发动机091组数据流(图7)对比,发现在图中所标注的位置有明显的差异。在1号位,发动机控制单元额外输出了一个相位调整指令。正是这一指令使发动机转速降至400 r/min,并产生持续7 s的剧烈抖动。在这一过程中,目标相位并无变化,说明这是发动机控制单元对故障的特殊响应。在2号位,相位滞后调整过程中,实际相位的变化速率低于目标相位的变化速率。也就是相位滞后调整过慢,跟不上目标相位的变化。由图6可见,到相位调整结束时,实际相位比目标相位迟后了10 s,这与发动机故障码所表述的故障是一致的。那么找到导致相位滞后调整过慢的原因,就成为解决问题的关键。

  图8

  图10

  笔者先假设油道中存在节流现象,因为系统工作压力正常,只有实际流量低于设计流量,才会导致相位调整过慢。于是把检查重点放在油道上,首先搞清了油道的对应关系(图8),可是暂时未发现问题。但在检查4/3通道阀时发现了异常,4/3通道阀与电磁阀N205有接触的痕迹(图9)。如果它们之间没有间隙(图10),那么在电磁阀N205尚未工作的情况下,4/3通道阀的中央阀已经被推动了,滞后调整油道几乎关闭,而此时该油道的开度应为最大。这就证实了开始的假设,油道中的确存在节流现象。正常情况下,4/3通道阀与电磁阀N205应留有一定的间隙,以保证油道的正确开度(图11)。

  查看装配关系(图12),发现4/3通道阀与电磁阀N205的间隙是由密封环4决定的。固定螺栓1的标准紧固扭矩为9 N·m,如果扭矩过大就会使密封环4变形,甚至使N205安装平面变形,导致4/3通道阀与电磁阀N205的装配间隙消失。

  图11

  图12

  故障排除:更换密封环4,校正N205安装平面,按标准扭矩紧固螺栓1。试车观察,故障彻底排除。

  回顾总结:此故障属人为故障。开始可能是由于加了劣质燃油,导致发动机凉车严重抖动。由于机油压力不稳,发动机控制单元判别到凸轮轴调整机构偶发故障。维修人员查到故障码后,直接拆卸清洗凸轮轴调整机构,但安装时没有按标准扭矩紧固螺栓,导致了本故障产生。通过本案例看出,在故障诊断中,故障码要与数据流结合起来使用,这样能更准确地分析失效机理,找到故障点。此外在维修过程中一定要严格按照维修手册的标准进行操作,否则由于操作不当产生的人为故障往往是很难查找的。

(安文涛)

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