帕薩特8T轎車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)原理與檢修

1、帕薩特1.8T轎車廢氣渦輪增壓系統(tǒng)原理與檢修趙錦強(qiáng)（威海職業(yè)學(xué)院，山東威海 264210）41廢氣渦輪增壓系統(tǒng)的作用一般發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)空燃比達(dá)到某一值后，再增加燃 油，除了黑煙和未燃盡的燃油排到大氣中外，不會(huì) 產(chǎn)生更多的功率。發(fā)動(dòng)機(jī)供油越多，黑煙就越濃， 油耗就越高，污染就越重。為獲得更大的功率，目 前在一些較高擋次的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上陸續(xù)安裝廢氣渦 輪增壓器。廢氣渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出 廢氣的能量將進(jìn)入氣缸的新鮮空氣預(yù)先進(jìn)行壓縮， 使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更高的充氣效率，由丁增加了壓縮空 氣的量，所以允許噴入較多的燃油，使發(fā)動(dòng)機(jī)在尺 寸不變的條件下產(chǎn)生更大的功率并具有更高的燃燒 效率，降低了油耗。2廢氣渦輪

2、增壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理2.1廢氣渦輪增壓系統(tǒng)組成帕薩特1.8T轎車搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)有AWL和BGC 等，其上裝有的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)由廢氣渦輪增壓 器和增壓壓力控制系統(tǒng)組成。廢氣渦輪增壓器的實(shí)物如圖1所示，由渦輪室 和壓氣機(jī)室組成。在渦輪室上有兩個(gè)廢氣接口，一 個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣總管相對(duì)接，位置設(shè)在渦輪徑向 中心上方；另一個(gè)與三元催化器相對(duì)接，位置設(shè)在 渦輪的軸向中心部位，進(jìn)入渦輪殼內(nèi)的廢氣最終進(jìn) 入三元催化器進(jìn)行催化凈化。在壓氣機(jī)室上也有 兩個(gè)接口，一個(gè)與空氣濾活器相對(duì)接，位置設(shè)在壓 氣機(jī)葉輪的軸向中心部位；另一個(gè)接口即高壓空氣 出口，經(jīng)過(guò)壓縮的空氣提高了壓力、密度和含氧量， 通過(guò)管道進(jìn)入中冷器（增壓空

3、氣冷卻器）進(jìn)行降溫， 最終經(jīng)節(jié)氣門體、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管充入氣缸。圖1廢氣渦輪增壓器實(shí)物圖增壓壓力控制系統(tǒng)，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（J220）、增壓壓力傳感器（G31,位丁發(fā)動(dòng)機(jī)艙左 側(cè)增壓空氣冷卻器的上部）、增壓壓力限制電磁閥（N75,位丁發(fā)動(dòng)機(jī)艙齒形皮帶罩右側(cè)）、增壓壓力 調(diào)節(jié)單元、增壓器空氣再循環(huán)電磁閥（N249,位丁 發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)氣歧管下方）、機(jī)械式空氣再循環(huán)閥、真 空罐以及連接管路等組成,如圖2所示。2.2廢氣渦輪增壓器工作原理廢氣渦輪和壓氣機(jī)葉輪安裝在同一根軸上，當(dāng) 廢氣氣流沖擊渦輪時(shí)，渦輪高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)壓 氣機(jī)葉輪以相同的速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)空氣濾活器濾活的 潔凈空氣被吸入壓氣機(jī)室，壓縮

4、后壓力升高 ，通過(guò) 管道進(jìn)入中冷器冷卻，而后進(jìn)入氣缸，從而提高了 發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。1-活性碳罐；2-活性碳罐電磁閥 N80 ; 3-活性炭罐單向閥；4-空氣濾 清器；5-廢氣渦輪增壓器；6-燃油壓力調(diào)節(jié)器；7-接制動(dòng)助力器；8- 單向閥（在制動(dòng)助力器與進(jìn)氣歧管之間）；9-抽氣泵；10-單向閥；11- 真空罐；12-曲軸箱通風(fēng)裝置；13-單向閥（在活性碳罐與進(jìn)氣歧管之 間）；14-增壓空氣冷卻器（帶增壓壓力傳感器 G31）; 15-節(jié)氣門控制 單元J338; 16-增壓器空氣再循環(huán)閥 N249; 17-進(jìn)氣歧管；18-增壓壓 力調(diào)節(jié)單元；19-增壓壓力限制電磁閥 N75; 20-機(jī)械式空氣再循

5、環(huán)閥； 21-曲軸箱通風(fēng)壓力調(diào)節(jié)閥圖2廢氣渦輪增壓系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置情況2.3增壓壓力控制系統(tǒng)工作原理增壓壓力調(diào)節(jié)單元安裝在渦輪增壓器前端，其 膜片式控制閥通過(guò)橡膠軟管經(jīng)增壓壓力限制電磁閥 （N75）與增壓器壓氣機(jī)外殼出口相連接，渦輪室 內(nèi)的廢氣旁通閥由增壓壓力調(diào)節(jié)單元的膜片閥通過(guò) 推桿控制。當(dāng)沖擊渦輪的廢氣量增加，渦輪轉(zhuǎn)速加 快，增壓壓力提高，當(dāng)增壓壓力達(dá)到一定值時(shí)，增 壓壓力調(diào)節(jié)單元內(nèi)膜片閥移動(dòng)，通過(guò)推桿和杠桿使 廢氣旁通閥打開(kāi)一個(gè)角度，此時(shí)沖擊渦輪的廢氣量 減少，渦輪轉(zhuǎn)速下降，相應(yīng)地增壓壓力也下降（如 圖3所示）。如增壓壓力繼續(xù)增大，則旁通閥開(kāi)度也 增大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)增壓壓力的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

6、接增壓壓力限制電磴閥町5接增壓壓力限制電磁閥N75圖3渦輪增壓器結(jié)構(gòu)示意圖增壓壓力限制電磁閥（N75）上有三個(gè)管口 A、 B、C,通過(guò)橡膠軟管分別與增壓器壓氣機(jī)出口、增 壓壓力調(diào)節(jié)單元及低壓進(jìn)氣管（壓氣機(jī)入口）相連 接，如圖4所示。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)需要以占空 比方式給增壓壓力限制電磁閥通電，改變加在增壓增壓壓力限制電磁閥電插頭通高壓空氣3端）圖4增壓壓力限制電磁閥 N75壓力調(diào)節(jié)單元膜片閥上的氣壓以調(diào)節(jié)增壓壓力。在 中低速小負(fù)荷時(shí)，增壓壓力限制電磁閥的A端與B 端連通，允許增壓壓力調(diào)節(jié)單元自動(dòng)調(diào)節(jié)增壓壓力； 在加速或高速大負(fù)荷時(shí)，該電磁閥由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單 元以占空比的方式供電，低壓通氣端與另兩

7、端連通， 使加在增壓壓力調(diào)節(jié)單元膜片閥上的壓力下降，廢 氣旁通閥開(kāi)度減小，增壓壓力提高，占空比越大增 壓壓力越高。機(jī)械式空氣再循環(huán)閥并聯(lián)安裝在壓氣機(jī)出口的 軟管與低壓進(jìn)氣管之間。如圖5所示，該閥有3個(gè) 管接頭，兩根粗管A、B分別與增壓器壓氣機(jī)出口 的高壓軟管和壓氣機(jī)入口的低壓進(jìn)氣管相連接，細(xì) 管C通過(guò)真空管與增壓器空氣再循環(huán)電磁閥 N249 相連接。閥內(nèi)有真空膜片，當(dāng)膜片室的真空度較小 時(shí)，機(jī)械式空氣再循環(huán)閥不開(kāi)啟，當(dāng)有較大真空度接壓氣機(jī)人口(8端)(a)實(shí)物圖接任氣機(jī)出口端)接再循環(huán)閥N249 3端接壓氣機(jī)入口(8端) /(b)結(jié)構(gòu)示意圖圖5機(jī)械式空氣再循環(huán)閥作用丁膜片上時(shí)，閥開(kāi)啟，增壓后的

8、部分空氣乂返 回低壓進(jìn)氣管。增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249安裝在進(jìn)氣歧 管下面。如圖6所示，閥上的三個(gè)管接頭A、B、C 分別與進(jìn)氣歧管、機(jī)械式空氣再循環(huán)閥和真空罐相 連接。該閥受發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制，不通電時(shí)進(jìn)氣 歧管與機(jī)械式空氣再循環(huán)閥的膜片室相通，通電時(shí) 真空罐與機(jī)械式空氣再循環(huán)閥的膜片室相通。在發(fā) 動(dòng)機(jī)怠速或小負(fù)荷工況時(shí)，進(jìn)氣歧管的真空度較大， 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不需要增壓，此時(shí)增壓器空氣再循環(huán)電 磁閥不通電，進(jìn)氣歧管的真空度作用丁機(jī)械式空氣 再循環(huán)閥使閥開(kāi)啟，增壓器壓氣機(jī)出口的高壓空氣 流回到低壓端，此時(shí)增壓器不起作用；在車輛高速 行駛急減速時(shí)，節(jié)氣門突然關(guān)閉，瞬間增壓器需要 卸荷。因此時(shí)進(jìn)氣歧

9、管內(nèi)的真空度不足以開(kāi)啟機(jī)械 式空氣再循環(huán)閥，故發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元將立即給增壓 器空氣再循環(huán)電磁閥N249通電，使真空罐與機(jī)械 式空氣再循環(huán)閥接通，在真空罐強(qiáng)大的真空吸力作 用下閥開(kāi)啟，增壓器被卸荷。增壓器卸荷的目的是 使增壓器壓氣機(jī)室至節(jié)氣門前存在的高壓壓力瞬間 被卸掉，使壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)的阻力不致過(guò)大 ，這樣 一是減輕高壓氣體對(duì)壓氣機(jī)葉輪的沖擊，二是能使 渦輪增壓器保持在較高的轉(zhuǎn)速，使增壓器在需要時(shí) 能更迅速地向發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需的增壓壓力，減小渦 輪增壓器的“遲滯”現(xiàn)象。圖6增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249增壓空氣冷卻器安裝在廢氣渦輪增壓器之后、 節(jié)氣門之前，其作用是將增壓后的較熱空氣進(jìn)行冷 卻以增加

10、密度，提高進(jìn)氣量。增壓壓力傳感器(G31) 安裝在空氣冷卻器出口處，用丁檢測(cè)冷卻后的進(jìn)氣 壓力。3故障診斷廢氣渦輪增壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障會(huì)造成增壓壓力降 低，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量減少，功率降低。而導(dǎo)致增壓 壓力低的故障經(jīng)常有：1. 增壓壓力限制電磁閥損壞；2. 增壓壓力調(diào)節(jié)單元損壞或連接管路損壞；3. 機(jī)械式空氣再循環(huán)閥損壞；4. 增壓器空氣再循環(huán)電磁閥損壞或連接管路損 壞；5. 廢氣渦輪增壓器與進(jìn)氣管之間漏氣；6. 廢氣渦輪增壓器自身?yè)p壞。重要部件的檢查方法如下：(1) 檢查增壓壓力限制電磁閥N75和增壓器空 氣再循環(huán)電磁閥N249將金奔騰“彩圣” JBT-CS538T汽車故障檢測(cè)儀 與該車的自診斷插座

11、連接，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，操作檢 測(cè)儀，鍵入01-4進(jìn)入測(cè)試執(zhí)行元件功能菜單，依 次激活兩個(gè)電磁閥，正常的話每個(gè)都應(yīng)能聽(tīng)到咔嗒 咔嗒的響聲。從增壓壓力限制電磁閥N75上拔下連接軟管和 電插頭，用萬(wàn)用表測(cè)量線圈阻值，正常值應(yīng)為：25 35Q,如圖7所示；直接給電磁閥供12V電(注意 極性要與實(shí)車相同)并同時(shí)用軟管吹氣檢查，正常 情況下不通電時(shí)A與B應(yīng)通，通電時(shí)A、B、C應(yīng) 互通。用萬(wàn)用表測(cè)量增壓器空氣再循環(huán)電磁閥N249的阻值，正常值應(yīng)為：2730Q;直接給電磁閥供 12V電，正常情況下不通電時(shí) A、B兩端應(yīng)相通， 通電時(shí)B、C兩端應(yīng)相通。(2) 檢查增壓壓力調(diào)節(jié)單元及連接管路讓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)5min

12、，之后急踩油門使發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速迅速升高到5000r/min,增壓壓力調(diào)節(jié)單元的 推桿應(yīng)能正常移動(dòng)，無(wú)卡滯現(xiàn)象。(3) 檢查機(jī)械式空氣再循環(huán)閥從車上拆下機(jī)械式空氣再循環(huán)閥，通過(guò)軟管將 該閥真空管接頭(C端)與手動(dòng)真空泵連接，扳動(dòng) 真空泵產(chǎn)生吸力，此時(shí) A、B兩端應(yīng)相通，放開(kāi)真 空泵解除真空,A、B兩端應(yīng)迅速截止且密封良好。圖7 增壓壓力限制電磁閥 N75線圈電阻的測(cè)量4正確使用與維護(hù)渦輪增壓器工作轉(zhuǎn)速很高(最高可達(dá) 180000r/min),所以對(duì)潤(rùn)滑和自身活潔度的要求很 高。多年的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，造成渦輪增壓器故障的 主要原因是潤(rùn)滑問(wèn)題，例如潤(rùn)滑油供油滯后、節(jié)流、 缺少、變質(zhì)或油里有雜質(zhì)等；其次是外來(lái)雜物進(jìn)入 壓氣機(jī)葉輪或廢氣渦輪，因此既要有良好的維護(hù)保 養(yǎng)習(xí)慣，特別是對(duì)空氣濾活器和機(jī)油濾活器的維護(hù) 保養(yǎng)，同時(shí)也要有良好的駕駛習(xí)慣：(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不可立即急踩油門踏板起步 運(yùn)行，應(yīng)先怠速運(yùn)