雪佛兰科鲁兹发动机急加速时异响

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一辆行驶里程约2.5万km，配置1.6T发动机的雪佛兰科鲁兹轿车。用户反映：该车发动机急加速时有“特、特、特”的异响。
   接车后：试车发现异响只在急加速时出现，发动机转速稳定或下降时异响消失，异响出现的时间和工况很像是爆震，但声音完全不一样；仪表上的发动机故障灯不亮；用GDS2+MDI检查ECM没有设置故障码；用听诊器仔细听异响是从涡轮增压器中发出的。此车装配1.6T涡轮增压发动机（代号LLU）,它采用博格华纳（BorgWarner）带有中冷器的旁通阀式废气涡轮增压（单涡旋）系统，如图181所示。

    增压器主要由压缩机、涡轮、中央轴承及增压控制四大部分组成。其中增压控制包括两套系统：增压压力控制和超速切断控制。


   首先看一下增压压力控制系统（如图182所示），在涡轮增压器上集成有一个压差控制的，内置式排气旁通阀，又被称为排气泄压阀，它由发动机控制模块(ECM)通过脉宽调制(PWM)电磁阀进行确定，用于调节压力比，这是目前涡轮增压器中最常见的压力调整形式。在发动机较高转速或者高负荷下，排气气流的一部分通过排气泄压阀流出涡轮外，这样减少了流过涡轮的废气流量，并降低了排气背压，从而防止涡轮增压器转速超速，避免增压系统增压压力过大，使增压压力维持一个稳定值（不会长时间过高）；在发动机低转速或低负荷下，排气泄压阀关闭，所有排气流经涡轮并驱动涡轮。排气泄压阀由排气泄压阀膜片阀的膜片通过一个拉杆来操纵，而排气泄压阀膜片阀的膜片上共有三个作用力，分别为废气压力、弹簧张力和由涡轮增压器排气泄压阀执行器电磁阀调制出来的调节压力，三个作用力的合力最终控制排气泄压阀的位置。涡轮增压器排气泄压阀执行器电磁阀连接三个软管（如图183所示），分别通空气高压端（泵轮后），空气低压端（泵轮前）和排气泄压阀膜片阀，发动机控制模块(ECM)通过脉宽调制(PWM)信号控制排气泄压阀执行器电磁阀，将高压侧和低压侧的空气混合成所需调节压力的空气通往排气泄压阀膜片阀，占空比为100%时与低压侧（泵轮入口）相通，占空比为0%时或断电时与高压侧（泵轮出口）相通。

   怠速时涡轮增压器排气泄压阀参数由发动机控制模块指令至0%。在节气门全开状态下发动机负载或转速首次提高时，涡轮增压器排气泄压阀参数应瞬时指令到高达90%~100%。当增压到适当水平时，发动机控制模块将减少电磁阀的脉宽调制65%~85%。节气门一关闭，发动机控制模块将指令“涡轮增压器排气泄压阀参数恢复到0%，以便使涡轮增压器排气泄压阀根据空气压差比打开，从而降低涡轮的速度。
   排气泄压阀在怠速状态下完全关闭，所有的废气能量都通过涡轮，排气泄压阀保持关闭有三个原因：①泵轮出口压力小，倾向于关闭排气泄压阀；②膜片阀中的回位弹簧帮助保持排气泄压阀的关闭；③废气气流的能量太低，不足于克服回位弹簧的张力，如图184所示。




  正常操作期间，如果在发动机低速时请求节气门全开，则发动机控制模块将以占空比100%指令增压控制电磁阀，以使涡轮增压延迟最小。中等发动机负载且高转速时，发动机控制模块将以占空比为65%~80%指令增压控制电磁阀。歧管压力高至240kPa是可能的，图185为涡轮增压器排气泄压阀打开时状态。

   当设置特定的故障码，发动机控制模块将限制可用增压压力的大小。限制增压压力是通过发动机控制模块控制涡轮增压器排气泄压阀控制电磁阀并保持占空比为0%而实现的。这意味着发动机控制模块在较大的发动机负载时不能有效关闭排气泄压阀。此时系统限制为机械增压。机械增压意味着排气泄压阀将仍然移动，但是运动量被膜片阀中的回位弹簧的机械属性、执行器的气动属性和排气系统中排气气流的物理特性所限制。在这种操作模式下，歧管压力将达到的最大压力为140kPa。
    以上讲述的是增压压力控制系统，下面介绍一下超速切断控制系统，涡轮增压器上集成有一个增压空气旁通阀，如图186所示。

   增压空气旁通阀由发动机控制模块通过增压空气旁通阀电磁阀进行控制，当超速切断工况（大负荷行驶时，突然松开加速踏板）时节气门开度迅速减小，而涡轮增压器有滞后性，转速仍然较高，增压空气继续流向节气门，若不加以控制，被阻障的高压空气会形成较大的气流冲击振动，可能造成节气门、泵轮叶片和进气管路的损坏。此时，发动机控制模块将增压空气旁通阀电磁阀打开，接通增压空气旁通阀的真空回路，使其打开，增压气体在涡轮增压器中形成局部循环，避免增压空气冲击节气门，并且可以保持涡轮增压器处于一个较高的转速，以优化涡轮增压响应性。
   增压空气旁通阀电磁阀是个开关阀，在进气歧管旁边有一个增压空气旁通阀真空罐，当节气门突然关闭，也就是进入超速切断工况时，如果增压器的压力比超过标定压力比极限，ECM会立即驱动增压空气旁通阀电磁阀通电打开，接通增压空气旁通阀与真空罐的管路，并持续1s以上，真空罐的作用是提供瞬时真空源，使得增压空气旁通阀动作，打开旁通气道。当ECM不通电时增压空气旁通阀电磁阀与进气歧管相通，但因真空度不够，增压空气旁通阀处于关闭位置，只有在急减速时才会打开，这是一种冗余设计，也就是在增压空气旁通阀电磁阀失效时超速切断控制系统也能起到一定的保护作用，避免机件的损坏。
   发动机控制模块首先确认节气门位置传感器、发动机转速传感器和增压压力传感器的完整性，之后根据这3个传感器的信号计算出一个的模拟空气流量，并将这个计算结果与空气流量(MAF)传感器实际测量的空气流量值进行比较，来判断增压空气旁通阀是否卡在关闭位置。如果发动机控制模块比较测得的空气流量和模拟的空气流量，检测进气系统的一系列脉动超过了标定阈值，就会设置故障码P2261涡轮增压器进气旁通阀卡滞。
   根据上述增压压力控制和超速切断控制系统工作原理分析，异响出现在发动机加速的过程中，用听诊器倾听声音来自涡轮增压器内部；观察排气泄压阀在加速时打开，减速以后会立即关闭，尝试用钳子夹住排气泄压阀的拉杆，使其不能完全关闭，结果异响不出现了，说明异响可能与增压压力控制系统失控或气流的变化有关。
   首先通过目视和互换对比的方法检查增压压力控制系统的排气泄压阀膜片阀、排气泄压阀执行器电磁阀，没有问题，检查膜片阀连杆的调整螺栓也不松，软管也没泄漏现象；然后用同样的方法检查了超速切断控制系统的增压空气旁通阀真空罐、增压空气旁通阀电磁阀及其控制软管均未发现异常；拆下涡轮增压器检查发现泵轮和涡轮的浮动轴承间隙与新件对比无异常，叶片也没有与壳体碰擦卷边现象；排气泄压阀阀门也开关自如，没有泄漏现象；拆下增压空气旁通阀检查发现，内部的橡皮阀破裂了，如图187所示。

    故障排除：因为没有单独的增压空气旁通阀备件，只能更换涡轮增压器总成，异响消失，故障排除。
   分析异响产生的原因是加速时泵轮转速迅速增加，泵轮后的进气高压端压力随之迅速增加，增压空气通阀两侧的压差增大，气流冲击增压空气通阀内部的橡皮阀产生“特、特、特”的异响。
   排气泄压阀属于增压压力控制系统，而损坏件增压空气旁通阀属于超速切断控制系统，分属于增压控制的两个系统，为什么用钳子夹住排气泄压阀的拉杆，使其不能完全关闭，结果异响就消失了呢？这是因为用钳子夹住排气泄压阀的拉杆，使排气泄压阀开度大一些，增大旁通的废气流量，加速时涡轮转速就不会迅速上升，泵轮转速也就不会迅速上升，泵轮后的进气高压端压力没有大的提高，气流的冲击力不大，所以异响不会出现。

爱宁宁

    

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