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2009年产宝马740Li急加速时发动机故障警报灯点亮

  • 2013-06-09
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故障描述:

一辆2009年产宝马F02 740Li轿车,配置N54型6缸涡轮增压和高精度喷射直列发动机,行驶里程2.1万km。据用户反映,车辆行驶中急加速时仪表中的发动机故障警报灯点亮,中央信息显示屏(CID)中出现“发动机功率下降”的提示,此时感觉急加速无力,稍微慢一点加速感觉没有什么影响,发动机运转正常,怠速时没有明显的抖动现象。

故障分析:

图1 N54发动机的涡轮增压系统

N54型发动机的涡轮增压系统采用的是双涡轮增压器,为了便于理解故障,有必要先对双涡轮增压系统的相关组件和工作过程进行简要说明(图1)。

(1)废气涡轮增压器的功能是提高发动机燃烧室的进气量,而涡轮增压器的响应速度对于发动机来说很重要,不允许对驾驶员的要求(即加速踏板位置)做出延迟反应,即不能让驾驶员感觉到“涡轮效应滞后”,因此在N54型发动机上采用2个并联的小型涡轮增压器解决这个问题。由气缸列1的气缸1、2和3的排气驱动废气涡轮增压器(23),由气缸列2的气缸4、5和6的排气驱动废气涡轮增压器(24)。之所以采用小型涡轮增压器,其优点在于加速过程中的涡轮转动惯量较小,可以更快达到较高的增压压力。

(2)涡轮增压器的增压压力与到达涡轮处的废气流量有直接关系,而气流的速度和流量取决于发动机的转速和负荷。发动机管理系统通过废气旁通阀(19和21)调节增压压力,废气旁通阀由真空执行机构(20和22)操纵,这些执行机构由发动机管理系统通过电子气动压力转换器EPDW(3)来控制,通过废气旁通阀可将全部或部分废气气流输送至涡轮处,达到所需的增压压力时,废气旁通阀开始打开,部分气流通过旁通通道排出,这样可以防止涡轮增压器的转速持续提高,以满足发动机不同工况的要求。例如发动机处于怠速工况时,2个涡轮增压器的废气旁通阀均关闭,这样可以使全部废气气流在这个发动机低转速阶段都用于压缩机加速。N54型发动机的负荷控制通过节气门和废气旁通阀实现,在发动机的所有运行工况下,废气旁通阀都根据特性曲线参与负荷控制过程。

(3)涡轮增压压力控制与下列参数有关:进气温度、发动机转速、节气门位置以及大气压力。发动机控制单元根据这些参数控制电子气动压力转换器EPDW,通过达到的增压压力(测量节气门前的压力)可以检查该控制结果。随后将达到的增压压力与特性曲线的规定数据进行比较,必要时可以根据比较结果校正控制参数,因此系统在运行过程中始终对自身进行控制和监控。如果涡轮增压器运行时的增压压力高于发动机的设计允许限值,可能会造成发动机运行温度过高。如果运行过程中出现功能故障、不可信数值或与涡轮增压调节相关的传感器失灵,废气旁通阀的控制会被切断,阀门完全打开,因此不再进行增压,并通过EML指示灯和CID信息显示提示驾驶员。

图2 增压压力调节电磁阀

通过对双涡轮增压器工作过程的了解,对分析该车的故障有很大帮助。连接故障诊断仪ICOM,通过ISID读取的DME系统故障存储为“30FE DME废气涡轮增压器,增压压力过高;3100 DME增压压力调节关闭”。按照ISID的检测计划逐步进行检查,最终分析结果判断为2个电子气动压力转换器EPDW同时有故障,即与电子气动压力转换器一体的2个增压压力调节电磁阀(图2)有故障。拆下2个电磁阀,通过万用表测量电磁阀有几欧姆的电阻,并没有断路。对电磁阀通电,检查真空管的连接两端导通,关闭和导通正常。这时发现电磁阀上面有个方形小塑料盖,打开后内部有滤网,可以看到滤网上沾满了细小的灰尘。

会不会是滤网堵塞导致了故障呢?再分析增压压力调节电磁阀的用途,其作用就是控制通往废气旁通阀执行机构的真空压力。由上述介绍可知,在发动机的所有运行工况下,废气旁通阀都根据特性曲线参与负荷控制过程,具体就由增压压力调节电磁阀控制,这就要求电磁阀能够快速响应DME的指令,根据需要改变管路中的真空压力。如果电磁阀根据需要从较大的压力控制阶段向较小的压力控制阶段转换时,就需要借助外界的大气压力来帮助快速泄压,以达到快速响应来调节废气旁通阀执行机构,改变涡轮增压压力的目的。而电磁阀对外的泄压孔就是过滤网口,如果过滤网口堵塞,将会直接影响电磁阀对废气旁通阀执行机构的控制速度,就会导致发动机的进气压力高于实际的需要,即增压压力过高。DME通过增压空气压力和温度传感器(11)检测到压力过高,就会对废气旁通阀进行控制,阀门完全打开来关闭增压,因此涡轮增压效果将会受到影响。由此可以确定,故障的根源就是增压压力调节电磁阀的滤网堵塞引起的。

故障解决:

使用压缩空气吹干净2个电磁阀滤网上的灰尘,安装电磁阀并清除故障码,路试故障现象消失。(肖扬)

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