上海大众普桑BSA发动机电子节气门故障实例

所属类目:汽修故障实例 - 发布时间:2017-06-23

  过去上海大众生产的普桑AFE电控发动机采用的是拉线式节气门,节气门与加速踏板之间通过一根拉线连接。驾驶员在踩下加速踏板时,通过拉线使节气门开启相应的角度,从而控制发动机的转速。如今上海大众生产的普桑BSA发动机带有电子节气门控制系统EPC,节气门与加速踏板之间取消了拉线连接,节气门的打开是通过内部的一个步进电机进行控制的。驾驶员根据自己对发动机动力的需求踩下加速踏板,加速踏板内部的2个传感器G79、G185记录下加速踏板的位置,并将该位置转换成相应的电信号传送给发动机控制单元,发动机控制单元根据输入的信号以及内部设定的程序控制步进电机G186使节气门打开相应的角度。另外,节气门的开度不完全取决于加速踏板的位置,发动机控制单元还根据废气排放、燃油消耗等数据来控制节气门的开度。

  随着车辆使用里程的增加,电子节气门的故障也会随之而来,掌握电子节气门的原理对故障的排除能起到非常重要的作用。下面结合2个故障案例进行分析。

 

桑塔纳电子节气门分解图

 


 

故障1:凉车发动机抖动

  故障现象:一辆2007年产上海大众普桑轿车,搭载BSA发动机,行驶里程12.3万km。据用户反映,该车凉车发动机抖动,有时抖动严重并伴随发动机熄火的现象,行驶中感觉车辆加速无力。

  检查分析:首先维修人员起动发动机,并未发现用户所述故障现象,可能由于发动机已经达到工作温度,所以未出现抖动现象。经过询问用户得知,发动机在刚起动时怠速转速为1200r/min,过2 min后发动机转速下降到800r/min,大约再过1min发动机出现抖动,发动机转速表的指针在600~1000r/min上下摆动。接下来,笔者利用VAS5051/B车辆故障诊断仪对发动机系统进行故障查询,发现3个故障码,分别是:

  17972:节气门控制部件J338基本设置期间电压不足(偶发);

  17966:节气门驱动(用于电源控制EPC)G186电路中存在电器故障(偶发);

  18663:氧传感器,气缸列1,传感器1信号电路与加热电路间短路(偶发)。

  经过询问客户得知,该车首次出现故障的时候是在2个月前,客户在本站清洗过喷油器、节气门及进气道的积炭,更换过火花塞,做完以上修理项目未见明显效果。

  笔者使用故障诊断仪的读取测量数据块功能,检查发动机的动态数据流。节气门角度为2.7%,冷却液温度为102℃,蓄电池电压为14.10V,氧传感器的电压变化正常,节气门的状态为正常。尝试清除故障码,然后进行路试。在路试的过程中没有发现客户所描述的动力不足的现象,路试结束再次查询故障存储,发现未存储任何故障码。

  常规检查和路试都未出现故障,但仍不能轻易交车给用户,以免故障再次出现而导致用户的抱怨。经过反复的考虑,笔者决定还是从故障码入手进行故障排除。发动机控制单元的故障存储器中,有2个与节气门控制系统有关的故障码,有1个与氧传感器有关的故障码。如果节气门出现故障,那么仪表板上的EPC故障警报灯会报警。询问用户得知,该车在出现故障时仪表板上没有任何报警灯报警,那为什么会存储关于节气门的2个故障码呢?

  关于节气门的2个故障码,一个含义为节气门在基本设置中的电压不足,另一个含义为节气门电机G186存在电路故障。笔者分析出现这2个故障码的原因为:在节气门的基本设置过程中,由于节气门、发动机控制单元或供电等出现问题造成基本设置无法正常完成,从而存储这2个故障码。发动机控制单元对节气门的基本设置在2种情况下出现:一是打开点火开关时;二是关闭点火开关后。

  笔者打开和关闭点火开关,在节气门处可以听到其基本设置时发出的响声。利用故障诊断仪VAS5051/B进行节气门的基本设置(01-04-060),显示基本设置正常,据此可以确定现在节气门没有问题。但故障现象是偶发性的,因此不能排除在出现故障的时候节气门是异常的。现在不能轻易更换节气门,而是应先检查节气门的线束。因为如果节气门在基本设置期间,由于线束插头的虚接等问题,同样会造成节气门电机G186的电压不足而出现故障码17972。笔者拔下发动机控制单元以及节气门位置传感器的插头进行检查,插头及线束均未发现异常。

  考虑到故障现象是在凉车状态下出现,经用户同意,笔者决定将车辆在维修站放置一个晚上,以便在凉车起动时观察故障现象。第二天早晨起动发动机,发动机顺利起动并且运转平稳,怠速转速大约1200 r/min,2min后发动机转速下降到800r/min,又过1min后发动机出现抖动,转速表的指针在600~1000r/min摆动。此时笔者快速连接故障诊断仪VAS5051/B对发动机控制单元进行故障查询,在故障存储器中再次记录下了17972、17966这2个关于节气门的故障码,关于氧传感器的故障码没有出现;读取测量数据块01-08-060,查看节气门匹配的状态是否正常,数据显示节气门匹配“故障”,看来故障确实和节气门控制系统有关系。

  笔者反复打开、关闭点火开关,此时听到不正常的节气门基本设置的声音(声音类传于齿轮被卡住),看来故障很有可能是由于节气门内部卡滞造成的。于是笔者将节气门位置传感器插头拔掉,插在新的节气门体上,然后再进行反复打开、关闭点火开关的操作,此时听到了正常的基本设置的声音,利用故障诊断仪VAS5051/B对节气门进行基本设置也成功完成。

  笔者将新的节气门体装上,并将车辆再停放一天,到下午凉车起动发动机,起动后运转正常,运转10min未出现上述故障现象,故障存储器中未存储任何故障码,对车辆进行路试,发动机动力充足。

  故障排除:更换节气门体,故障彻底排除。

 


 

故障2:车辆行驶中发动机抖动

  故障现象:一辆2008年产上海大众普桑轿车,搭载BSA发动机,行驶里程6.9万km。用户反映车辆在行驶中发动机抖动,感觉车辆发颤,而且油耗明显增加。

  检查分析:笔者首先连接故障诊断仪VAS5051/B对发动机控制单元进行故障查询,未发现故障码;后观察发动机的动态数据流,各项数据均在正常范围内。与用户沟通得知,该故障是在车辆行驶中车速达到60km/h左右才会出现。笔者在用户陪同下进行路试,经过一段时间的路试故障现象仍未出现,于是决定由用户亲自驾车进行路试,经过一段时间的路试故障终于出现。然后笔者模拟用户的驾车习惯进行路试,经过一段时间总结出故障发生时的特点:当车辆在3挡或4挡时以较低的速度行驶,将发动机的转速保持在大约1300r/min,发动机会出现抖动、车身出现颠簸现象。

  笔者分析出现该故障的原因可能是节气门摆动造成发动机转速忽高忽低,那么是什么原因导致了节气门摆动呢?可能的原因包括加速踏板传感器内部磨损、发动机控制单元故障以及节气门体内部的齿轮磨损等。假如是由于加速踏板传感器内部磨损导致的该故障现象,发动机控制单元会存储相关故障记录,因为加速踏板内部只有2个传感器(G79和G185),使用2个传感器是为了最大程度保证信号的可靠性,发动机控制单元通过传感器提供的可靠信号,来控制节气门的开度。2个传感器均为滑动电位计形式,它们共同安装在同一个轴上,在G185上安装有串联电阻,使得G79输出的电压信号为G185的2倍,在数据组062的3-4通道上可以读出,这对于可靠性和功能自测试是必须的。

  将加速踏板踩到底,同时观察故障诊断仪VAS5051/B上加速踏板的数据,该数据随着加速踏板的位置变化而变化。如果加速踏板的传感器损坏,那么在发动机控制单元的故障存储器中会记录相应的故障码,并且激活仪表板上的EPC故障报警灯。发动机控制单元内没有故障,仪表板的EPC故障报警灯也没有激活,数据也正常,据此可以判断加速踏板没有出现问题。

  对发动机控制单元而言,试车中发动机起动正常并且怠速时运转平稳,从车辆起步到急加速等工况都没有问题,发动机的各项数据均正常,而其单在1300r/min这一个点出现故障的可能性基本为零。

  现在最大的嫌疑就是节气门了。笔者决定在路试的过程中,当发动机出现故障时,利用故障诊断仪对加速踏板和节气门位置传感器的数据进行对比,如果加速踏板的数据不变而节气门位置传感器的数据变化,就可以确定故障是由于节气门内部的齿轮在发动机转速1300r/min时发生驱动故障造成的。由于当时只有1台故障诊断仪VAS5051/B,不方便拆装,于是笔者将节气门体总成替换并进行基本设置,然后进行路试,故障没有再出现。

  故障排除:更换节气门体总成并进行其本设置,故障彻底排除。

 

电子节气门二级减速齿轮图

 

  回顾总结:以上2个案例都是由于节气门故障造成的。随着车辆使用里程的增加,节气门和进气道的积炭也会增加,通常在维修、保养时,采用免拆洗方法对节气门、进气道进行清洗,在清洗时会洗掉节气门附近沉积的灰尘,洗掉的灰尘有一部分随着节气门轴渗入到节气门内部的齿轮中,久而久之,污垢会永久地粘在齿轮表面。随着清洗次数的增加,节气门齿轮内部沉积的灰尘越来越多。这样在节气门进行基本设置或是怠速时,由于节气门的步进电机所通过的电流较小,不容易克服齿轮表面所沉积污垢的阻碍,造成不能完成基本设置以及在怠速时车辆发抖。随着发动机的温度升高,齿轮表面沉积物就会随着温度的升高而软化,怠速就趋于平稳。另外,当发动机的怠速转速下降时,发动机控制单元会增加节气门的开度来提高发动机的转速,使发动机尽量达到平稳的状态。

  当点火开关打开、关闭时,节气门内部的响声是节气门进行基本设置时发出的,车辆在行驶一段时间后,由于环境的因素造成节气门处沉积的灰尘增加,在关闭点火开关时节气门的电机会瞬间向相反的方向旋转,然后再释放电机的电流,目的就是使发动机控制单元重新识别节气门脏到什么程度,另一个目的是清洁掉节气门附近沉积的灰尘,为下一次起动修正怠速时的节气门角度,使发动机运转平稳。一旦节气门脏到一定的程度,发动机控制单元就会报故障码。

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