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奥迪Q7 3.0 TDI柴油发动机预热指示灯闪烁

  • 2013-06-25
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故障现象:一辆2011年产奥迪Q7 3.0 TDI运动型多功能车,行驶里程1.2万km,搭载V型6缸高压共轨柴油发动机,发动机型号CRCA,功率180 kW,匹配8挡自动变速器(0C8)。

用户反映该车怠速时仪表上燃油预热指示灯闪烁,行驶中发动机动力不足,发动机转速始终不能超过2 500 r/min。

检查分析:笔者连接大众专用故障诊断仪VAS-5052A对车辆进行检测,发现存在2个故障码,分别为:P046C00,废气再循环传感器1信号不可信;P040300,废气再循环阀功能失效。笔者分析以上2个故障码的环境条件(数据帧)。从废气再循环位置控制器高压来看,2个故障码的环境条件中,实际原始电压(废气再循环电磁阀位置开度传感器电压)一个是1 075.0 mV,另外一个是2 546.2 mV,但它们的废气再循环(EGR)电磁阀均处于打开状态,且均为偏置打开-1.82%。由此说明阀门实际开度与其传感器反馈电压不符,所以在发动机电控系统中存储故障码。

图1  废气再循环系统工作原理图

图1 废气再循环系统工作原理图

图2  废气再循环系统结构

图2 废气再循环系统结构

在此有必要介绍一下废气再循环的工作原理(图1)。该款车型的发动机废气再循环系统经过优化并形成紧凑型模块结构(图2),废气再循环阀、废气再循环冷却器和旁通阀集成在一个模块内,可控式废气再循环冷却器(无节温器,无附加水泵)。废气再循环就是将一部分废气再送回燃烧室燃烧的过程,废气再循环降低了燃油与空气混合气中的氧气浓度,从而延迟燃烧过程,降低燃烧过程的最高温度,也就相应降低氮氧化物的排放量。在废弃再循环系统中,有一个废气再循环冷却器,它的作用是对再循环的废气进行降温,从而进一步降低燃烧温度。

废气再循环量由废气再循环系统根据发动机控制单元的特性曲线来控制。废气再循环率控制策略取决于海拔高度,冷却液和环境温度,以及车辆的工况,其中包括怠速、部分负荷和全负荷。 废气再循环量过多会增加颗粒物排放,过少会增加NOX排放。

该车型的废气再循环阀是由伺服电机V338操纵的,该电机为无级调整。根据车辆空燃比(λ)传感器信号,可调节废气再循环量来修正污染物排放。通过精确的λ值控制 (使发动机在λ为 1.3 或更稀的混合气状态下工作) ,废气再循环率可达到烟度极限,使发动机在很高的废气再循环率下工作。 同时λ传感器信号也作为空气流量计的可靠性检查依据,控制单元内的计算模块根据λ传感器值计算出空气质量,然后与空气流量计的值进行比较。

该车采用通过控制系统进行修正的带有可调节加热器的宽带型氧传感器。它所产生的反馈电压信号传递给控制单元,计算出柴油喷射量,再经过燃油匹配曲线进行精确喷油量修正,让柴油发动机工作在λ值为1.3 或更稀状态,这样柴油发动机总是工作在富氧状态下。通过空燃比传感器的监测,废气再循环率可以得到精确的调整。由废气再循环阀伺服电机执行有效控制,并让其位置传感器将电压信号反馈给控制单元,来确认阀门开度大小。这样,在没有粒子过滤器的情况下,车辆的尾气排放也可以达到欧Ⅳ标准。

图3 废气再循环阀总成

图3 废气再循环阀总成

笔者检查废气再循环伺服电机V338及传感器电路,供电、搭铁、位置传感器信号及废气再循环伺服电机线路连接均正常。于是,笔者从废气再循环阀总成中(图3),单独拆下废气再循环伺服电机V338(带位置传感器),进一步检查机械阀门及其传动机构是否卡滞或异常。检查发现,中间阀片与轴端部已部脱开,阀片已经有些偏斜。

当时用户急于用车,要求简单处理一下。笔者就用手指将阀片对准轴端部用力按下,阀片与轴基本按牢,然后用手指在其内侧向外推阀片,怎么也推不动,以为没问题了。装复试车,刚起动发动机时怠速工况正常,踩下加速踏板后仪表板中预热指示灯开始闪烁,故障依旧。用户只好将车留下,要求尽快解决问题。

图4  脱落的阀片

图4 脱落的阀片

第2天,笔者再次将废气再循环阀伺服电机V338拆下来检查,发现阀片已经彻底从阀杆轴上脱落,卡在一边(图4)。仔细观察发现,盘片中间孔与轴不是铆接,焊接工艺好像是摩擦焊接。由于焊接质量问题,2个工件之间焊接不牢固。废气再循环阀伺服电机V338转动,带动蜗轮与蜗杆运动使阀盘轴伸缩。而此时阀片与轴脱开,导致阀片被卡在一侧,因此废气再循环阀始终处于开启状态,大量废气涌入进气道,混合气变稀,导致发动机动力下降,尾气中有大量的颗粒物排放。集成于伺服电机的废气再循环阀开启位置传感器所反馈的开度电压与废气再循环阀调节的废气量实际值不符。由于车辆λ传感器信号始终不能按控制单元系统特性曲线脉谱图数值来调节废气再循环量,以修正污染物排放,所以发动机控制单元存储故障码,同时仪表板中燃油预热指示灯闪烁报警。

故障排除:由于是新车,出现这种质量问题令用户非常不满,而且用户急于用车,要求必须在3天内修复或更换新件。但是,废气再循环阀伺服电机当时全国供货商都无货。为了尽快解决问题,维修人员与用户协商后,决定先修复装车,再等新件。

图5  焊接修复

图5 焊接修复

从有问题的废气再循环阀中取出阀片,将废气再循环电磁阀的2号与6号脚通过2根导线分别连接供电和搭铁端,使伺服电机转动,带动传动机构将电机轴缩回。然后将阀片孔对准电机轴插进去,用CO2气体保护焊在其轴和盘片中间孔接触端面焊接2个点(图5)。检查确认2工件焊接牢固后,装复试车。

起动发动机,燃油预热指示灯不再亮了,经过长距离路试,发动机运转正常、动力强劲。查看数据流,在低、中速工况下行驶,废气再循环电磁阀打开数值为-17.28%,其传感器开度电压1 065.2 mV;而在发动机高速运行工况下,废气再循环电磁阀处于关闭状态,数值为12.97%,位置电压791.6 mV,数据正常。交车一段时间后,电话回访,用户表示到目前为此,再也没出现故障。

回顾总结:该车的故障源于配件质量问题,而且在维修过程中配件供应也无法满足要求,导致用户强烈抱怨,给维修人员的维修工作提出了苛刻要求。好在维修人员及时制定可行的修复方案,解决了难题。修复中采取了焊接修复方案,以解燃眉之急。同时,该故障案例对维修人员而言也是很好的学习过程,使他们对高压共轨柴油发动机以及废气再循环阀的工作原理有了进一步的认识。

本文有评论 1 条

  1. 汽车族

    加油 🙂

    汽车族 2013 年 6 月 25 日 下午 5:59

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