2007年产华泰圣达菲SUV行驶中发动机动力不足

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背景

一辆2007年产华泰圣达菲SUV汽车,装备D4EA型2.0L柴油发动机,采用带可变截面涡轮增压器(vGT)的Bosch第二代共轨系统,行驶里程约2.4万km。

现象

该车行驶中发动机动力不足,最高车速只能达到120km/h。

方案

接到该车后,我们进行了以下项目的检查。 01 读取故障码 将点火开关置于“ON”位置,连接Hi-Ds-Scanner诊断仪读取故障码,仪器显示故障码为“P023F一增压压力低于控制限值”。清除故障码后重新起动发动机,运转几分钟后再次读取故障码,无故障码出现。 02 重现故障 连接故障诊断仪进行路试,在市区行驶没有感觉明显的动力不足,到郊区良好路面上高速行驶,当发动机转速达到4000r/min左右,车速达到120km/h时,继续踩加速踏板,发动机转速不能随之继续增加,出现明显的发动机动力输出不足的现象。此时读取故障码,上述故障码“P023F”再次出现。 03 检查增压压力传感器根据故障码的提示,对增压压力传感器进行检查。 增压压力传感器有3个接线端子,1号端子接ECM的C230-2插头的13号端子(信号)、2号端子接ECM的C230-2插头的12号端子(5V电源)、4号端子接ECM的C230-2插头的14号端子(地线)。 经目视检查,未发现端子针脚有腐蚀或损坏的情况。用万用表测量2号端子与4号端子之间的电压为5V左右,说明发动机ECU供电正常。 将插头装上,使发动机怠速运转,测量1号端子与4号端子之间的电压为1.6V左右(标准值为3.5~4.0V),且加速时该信号电压几乎不变化。 上述检查结果表明,增压压力传感器信号异常,其电压不在规定范围之内。 逐一检查可变截面涡轮增压器压气机侧出口到进气歧管、中冷器连接管路以及VGT的相关真空管路,均未发现管路老化及漏气之处。 04 数据流分析 连接诊断仪,读取发动机系统数据流,怠速及加速某瞬间(2860r/min)的部分数据流如表1所示。 通过表1的数据流对比可以看出,当加速踏板位置发生变化时,额定的增压压力发生变化,而实际的增压压力几乎未发生变化。更换同类车型的增压压力传感器,再次读取数据流,其数据与表1几乎相同,说明该车增压压力传感器正常。 由于该发动机装有电控可变截面废气涡轮增压器,推断故障可能源于增压系统工作不正常,使增压压力不能随发动初转速的改变而实时变化。 可变截面涡轮增压器的压气机部分与一般涡轮增压器相同,但在涡轮侧除具有涡轮转子外,还有转动叶片组、传动及操纵机构(包括膜盒式真空执行器及VGT电磁阀等),其结构如图1所示。 在涡轮转子侧的圆形固定盘上装有转动叶片组,它的几何位置由ECU通过控制VGT电磁阀、膜盒式真空执行器来控制,其控制系统如图2所示。 ECU根据发动机曲轴位置传感器、加速踏板位置传感器、冷却液温度传感器等信号,给VGT电磁阀提供不同占空比(PWM)的控制指令,使VGT电磁阀具有不同的打开、关闭频率,得到控制VGT转动叶片组不同位置所需的各种真空度,从而获得适合发动机工况需要的增压压力。 增压压力传感器实时检测VGT的增压压力,并反馈至发动机ECU,从而实现对VGT转动叶片组位置的闭环控制,使增压压力与发动机的工况良好匹配。 根据VGT的工作原理,该发动机转速变化时,增压压力变化不明显,分析其故障可能源于VGT的控制系统。 05 检查VGT系统 参考图2,将VGT电磁阀通往膜盒式真空执行器的真空软管拆下,连接手动真空枪,用手动真空枪抽取真空,同时观察拉杆位置的变化,发现随着手动真空枪的连续动作(改变真空度),拉杆可以自由运动。将拉杆运动至最外端(转动叶片组与涡轮的横截面积最小),并保持在该位置,起动发动机,使之怠速运转,用诊断仪读取发动机怠速时的数据流,实测部分数据如表2所示。 与表1对比可以看出,实际增压压力已能够发生改变,vGT能起到增压的作用。 上述检查说明,VGT的机械部件无故障,故障应在VGT电磁阀。 06 检查VGT电磁阀 VGT电磁阀有2个接线端子,2号端子接ON/ST电源,1号端子与发动机ECM的C230-1插头的24号端子相连(搭铁控制)。 拔下VGT电磁阀插头,接通点火开关,用万用表测量线束侧2号端子的电压为12V,正常:关闭点火开关,测量传感器侧2号端子与1号端子问的电阻值为15.3Ω(标准值为14-17Ω),正常:安装好插头,起动发动机,用诊断仪的示波器功能能够读到VGT电磁阀占空比波形,说明VGT电磁阀能够收到发动机ECU的控制信号。 上述检查说明,VGT电磁阀电路无故障,故障可能在电磁阀内部,因此需要更换。 更换新的VGT电磁阀,将点火开关置于“ON”位置,用诊断仪读取故障码后清除故障码。起动发动机,用诊断仪读取数据流,其实际增压压力数值能够随发动机转速的变化而改变,且与额定增压压力值接近。 上路试车,发动机动力强劲,车速能随加速踏板位置的变化而迅速改变,发动机转速达4000r/min左右时,最高车速可达150km/h。用诊断仪读取故障码,仪器显示正常,故障彻底排除。

备注

该车发动机动力不足源于VGT电磁阀内部故障,由于发动机ECU不能通过VGT电磁阀对VGT的真空度进行实时调制,使转动叶片组与涡轮间的横截面积无法改变,从而使实际增压压力与额定增压压力产生偏差,当偏差值超过设定值时,便生成了故障码“P023F”。同时,由于VGT电磁阀的控制电路正常,因此没有关于VGT系统的故障码输出,给故障排除带来一定难度。

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