1.8TSI 发动机配气机构异响

背景

车型：迈腾 行驶里程：126000km。

现象

发动机空负荷运转时有异响。噪声特点是在发动机顶部，汽缸盖处明显，声音为连续的“咔咔、咔咔”异响，冷车响声较轻而热车明显；提高发动机转速过程中异响减轻，降低发动机转速过程中异响加重；车辆行驶过程中噪声加剧，组合仪表中有“发动机故障”提示信息。

方案

用VCDS诊断仪进行自诊断检查，发动机控制单元内存储的故障信息如下：000833 ：凸轮轴位置传感器电路，范围/ 性能间歇，000017 ：A 凸轮轴位置（汽缸列1）正时过度超前或系统性能间歇结合自诊断信息及异响特点，初步分析故障原因为配气机构故障。迈腾发动机可变配气相位系统原理简介：EA888 系列发动机链条驱动的配气系统结构如图1 所示。 进排气凸轮轴是正时链条驱动的，进气凸轮轴配有“INA 凸轮轴调节系统”。排气凸轮轴由链轮直接驱动，而进气凸轮轴则是由正时链条通过“配气正时调节单元”驱动。进气凸轮轴的正时调节系统结构如图2 所示。 凸轮轴调节系统中的实际元件如图3 所示。 迈腾EA888 发动机的配气正时调节单元是液压叶片式调节器，利用机油泵提供的机油压力进行工作。调节器叶片驱动的转子与进气凸轮轴固定。“定子”与正时链轮制成一体，由曲轴通过正时链条驱动。进气凸轮轴与“定子”正时链轮之间，最大可产生60°曲轴转角的“相位差”。进气凸轮轴的旋转相位由发动机控制单元根据转速及负荷等参数进行控制。配气正时调节系统液压传动简图如图4 所示。 三位四通阀的阀芯在电磁力及弹簧力的作用下，可分别处于图4 中的三个位置：A、“滞后”调节状态，电磁阀通电电流“较小”；B、“控制”调节状态，电磁阀通电电流“中等”；C、“提前”调节状态，电磁阀通电电流“较大”。三位四通阀通过阀芯移动，将来自机油泵的机油压力以及泄油通道分配给凸轮轴正时调节单元的“提前腔”及“滞后腔”。使调节器“叶片”在机油压差的作用下，相对凸轮轴旋转方向“提前”或“滞后”转动，图5 为三位四通阀的实际油路连通情况。三位四通阀及N205 电磁阀安装在进气凸轮轴的轴端，发动机控制单元J623 通过控制N205 电磁阀的占空比，从而改变电磁阀的通电电流大小。发动机控制单元J623 根据“凸轮轴位置传感器G40” 信号，闭环控制N205电磁阀的通电占空比。发动机熄火时，由“锁止销”将调节器转子锁止在最大“延迟”位置。发动机启动后，当“提前”腔压力达到50kPa 以上时“锁止销”解锁，开始进行配气相位调节。N205 控制电路图如图6 所示。 经过询问车主得知，该车在进厂处理此故障前已经对电磁阀N205、三位四通阀、正时链条组件、机油滤清器、机油泵等部件进行过更换，故障现象没有变化。验证故障现象后，首先对机油压力进行测试，热车后怠速机油压力为140kPa 左右，发动机转速为2000r/min时机油压力可达300kPa 以上，与正常车辆对比无异常。清除发动机控制单元内的故障码试车，行驶过程中发动机有明显异响，行驶一段时间后组合仪表提示发动机系统有故障。试车过程中读取：发动机转速、规定凸轮轴调整值、实际凸轮轴调整值等数据的变化曲线，如图7 所示。 通过数据流可以看出，“规定调节值”红色曲线与“实际调节值”绿色曲线之间有较大差异。“实际调节值”是通过凸轮轴位置传感器G40 测量的，所以发动机控制单元设置了000833 故障码。由于图中的实际调节值绿色曲线波动较大，于是断开N205 电磁阀插头，使配气相位停止调节，异响消失。由此推断故障原因是配气相位调节器叶片两侧的“提前”腔及“滞后”腔机油压力波动异常，造成配气相位调节器的定子与叶片之间产生冲击，进而引起异响。分析能够引起这种故障的原因有如下几点： 01 N205 电磁阀及三位四通阀故障； 02 发动机控制单元， 控制N205 电磁阀的信号有故障； 03 三位四通阀的机油供给压力波动过大。 由于电磁阀N205 及滑阀已经更换过了，存在故障的可能性很小。所以，首先测量发动机控制单元对N205 电磁阀的控制信号。测量电磁阀插头的第二脚，1.0 li/ws 线的波形（见N205 控制电路图）。当配气相位“滞后”调节时，电压波形的占空比很小，如图8 所示。 当配气相位“提前”调节时，电压波形的占空比会不同程度地增加。发动机空负荷稳定运转时，配气相位处于“控制”调节状态，其电压波形的占空比大约为50% 左右，如图9 所示。 对比正常车辆，故障车发动机控制单元对N205 电磁阀的控制信号未见无异常。接下来重点考虑三位四通阀的机油供给。由于主油道的机油压力正常，所以怀疑为配气相位调节器提供机油压力的“轴承桥”有问题。在“轴承桥”的机油油道中有滤网及单向阀，拆解检查发现油道滤网破损，单向阀钢珠脱落，如图10 所示。 正常轴承桥的滤网及单向阀如图11 所示。 单向阀的作用是稳定三位四通阀的机油压力供给，在发动机转速波动时，尤其是当发动机转速下降，机油泵压会迅速下降时，该单向阀可防止配气相位调节器内的机油压力瞬间下降，造成调节失灵，产生异响。本车的故障原因就是单向阀失效。更换新的“轴承桥”后，故障现象消失，试车过程中进气凸轮轴调节数据流曲线恢复正常，如图12 所示。

备注

迈腾的EA888系列发动机如果保养不当，机油中混入机械杂质，容易造成“轴承桥”内的滤网及单向阀堵塞及损坏。