北京現代廢氣渦輪增壓系統檢修

房宏威

（煙臺汽車工程職業學院，山東 煙臺 265500）

目前，汽車上采用廢氣渦輪增壓技術的主要目的是增大發動機的進氣量。通過發動機排氣推動渦輪旋轉，從而帶動壓氣機高速旋轉，進而對發動機進氣進行壓縮，增大其在加速和大負荷工況的進氣量，因而大大提升發動機的輸出功率。

北京現代γ發動機采用的廢氣渦輪增壓系統，能在低轉速范圍下提供極大的后備功率。該廢氣渦輪增壓器有2個通道的廢氣驅動渦輪，即雙渦輪驅動，大大降低發動機高轉速時的排氣不暢；采用RVC（再循環閥），在加速踏板是OFF狀態下保護渦輪增壓器泵輪；廢氣渦輪增壓器采用EWGA（電控廢氣門），大大提高渦輪增壓器的瞬時響應，對渦輪的增壓壓力進行精準控制，在不同工況下，準確控制廢氣旁通閥的開度。本文將從北京現代γ發動機廢氣渦輪增壓系統的結構入手，并對其工作原理進行深入研究，探討其常見故障的檢修思路。

1 廢氣渦輪增壓系統的結構

北京現代γ發動機廢氣渦輪增壓系統可以分為廢氣渦輪增壓器、增壓空氣冷卻器和控制元件等幾部分。其中，廢氣渦輪增壓器主要由渦輪殼、渦輪進口、渦輪出口和執行器等部件組成，裝配關系如圖l所示。該廢氣渦輪增壓器安裝在γ發動機兩側的排氣歧管處，進氣泵輪和排氣渦輪分別裝在該廢氣渦輪增壓器的進氣側和排氣側，可實現進氣泵輪和排氣渦輪的同步旋轉。排氣渦輪由發動機排出的高壓、高溫的廢氣驅動旋轉，通過其旋轉帶動進氣泵輪旋轉使進氣增壓，從而達到實現對進氣系統進氣進行增壓的目的。

圖1 γ發動機廢氣渦輪增壓系統結構簡圖

如圖2所示，廢氣渦輪增壓器殼體是γ發動機排氣歧管的組成部分。在γ發動機左側的廢氣渦輪增壓器為1、4缸的排氣歧管；發動機右側為2、3缸的排氣歧管。排氣道結構設計縮短，可以有效節省空間，同時使三元催化器快速達到正常工作溫度，又能促進廢氣渦輪增壓器對廢氣流快速響應，從而使增壓效果更加理想。EWGA（電控廢氣門）裝置設置在排氣渦輪葉片旁的廢氣旁通道上，排氣泵輪的廢氣流流量通過EWGA進行調整。由于汽油發動機的轉速范圍較廣，因而增加EWGA裝置可使γ發動機在特定轉速范圍內獲得比較恒定的增壓壓力。由于進氣被廢氣渦輪增壓器強制增壓后，汽油發動機氣缸內混合氣的燃燒壓力、溫度及爆燃傾向都會隨之增加，所以爆燃檢測及控制機構可用來及時調整點火提前角。在廢氣渦輪增壓器出口與進氣管間安裝有中冷器來降低壓縮氣的溫度，中冷器是一個獨立冷卻液循環系統。

圖2 γ發動機排氣歧管

1.1 再循環閥 （RCV）

北京現代γ發動機采用RCV（再循環控制閥），該控制閥有3個接口：一端與渦輪增壓器泵輪后方相連，感應的是增壓后的壓力；另一端與進氣歧管內的真空腔室相連，感應的是真空；還有一端與執行器的端口相連，感應的是增壓后的壓力或真空。RCV在節氣門關閉時打開，平衡泵輪進出氣口的瞬間壓力，不僅能夠消除喘振現象，有效地保護泵輪葉片，而且能提高渦輪增壓器對加速踏板的動態響應速度。

如圖3所示，當節氣門處于關閉狀態時，發動機則處于怠速或急減速工況，此時電磁閥執行器處于接通工作狀態，電磁線圈產生磁場力，吸引RCV銜鐵下移，此時增壓壓力端口與執行器端口相連，執行器兩端均是高壓，此時RCV閥處于關閉狀態，發動機處于進氣增壓狀態。

如圖4所示，當節氣門處于打開狀態時，發動機則處于加速工況，此時電磁閥執行器處于斷開不工作狀態，銜鐵會在彈簧力的作用下上移，執行器端口與真空端口相連，執行器一端為高壓一端為低壓，此時RCV閥處于打開狀態，發動機處于自然吸氣狀態。

圖3 RCV閥關閉圖

圖4 RCV閥打開圖

1.2 電控廢氣門執行器 （EWGA）

北京現代γ發動機采用電控廢氣門執行器 （EWGA）來控制增壓器的工作狀態，如圖5所示。該執行器由殼體、電機、蓋及齒輪組等組成。該執行器由發動機ECU控制，當汽車處于怠速狀態下，廢氣門處于完全打開的狀態，此時廢氣渦輪增壓器不增壓；當汽車處于大負荷狀態下，廢氣門完全關閉，此時渦輪增壓器處于增壓狀態。

圖5 電控廢氣門執行器

圖6 是采集的發動機怠速和加速狀態下EWGA的數據流，從數據流中，可以讀出發動機在怠速和加速狀態下的廢氣門位置傳感器的電壓值、電控廢氣門電機的占空比、廢氣門位置開度及期望的廢氣門開度和發動機轉速。從數據流中我們能夠清晰地認識EWGA的工作狀態。表1對數據流的采集進行了規整。

圖6 電控廢氣門執行器數據流

表1 電控廢氣門工作數據流

2 廢氣渦輪增壓系統的工作原理

結合上述γ發動機廢氣渦輪增壓系統的結構組成及主要部件的功用，使我們更加容易理解掌握廢氣渦輪增壓系統的工作原理，以便于分析判斷廢氣渦輪增壓器的常見故障。為此，下面將結合γ發動機廢氣渦輪增壓器工作過程，對其工作原理進行闡述，如圖7所示。

為避免γ發動機廢氣渦輪增壓器因轉速過高而導致損壞，因而需要對增壓壓力進行有效限制。γ發動機控制單元ECU通過對EWGA電機的控制，進而控制廢氣門的開啟位置，可使部分廢氣從排氣渦輪葉片旁的廢氣旁通道排出，從而起限制增壓幅度的作用。

在增壓過程中，隨著增氣壓力的增大，增壓空氣溫度會不斷升高，進而減小進氣密度，使充氣效率降低，發動機的輸出功率隨之也會減小。因此，要想使燃油得到充分燃燒，并增大進氣密度，就必須對增壓后的空氣進行冷卻，從而使發動機熱負荷減小，排氣溫度得到降低，使發動機經濟性和動力性得到提升。北京現代γ發動機的廢氣渦輪增壓器冷卻裝置是利用水來進行間接冷卻的增壓空氣冷卻器。

在進行壓力調節過程中，為保證廢氣渦輪增壓器按照既定的邏輯工作，有多個傳感器參與工作，將信號傳遞給ECU，ECU來判斷和控制增壓器工作。參與工作的傳感器主要有增壓空氣溫度傳感器、進氣絕對壓力傳感器、冷卻液溫度傳感器、增壓壓力傳感器、機油溫度傳感器、海拔高度傳感器、排氣溫度傳感器、發動機轉速傳感器、爆震傳感器等。

圖7 廢氣渦輪增壓系統的原理圖

3 故障案例解析

自北京現代汽車使用廢氣渦輪增壓技術以來，故障率極低，一方面說明廢氣渦輪增壓技術的成熟，另一方面說明北京現代技術的可靠。不過，凡事無絕對，我們一起來探討下面這個案例。

一輛2017款全新勝達，行駛里程2萬km，事故車，曾經在汽修廠維修過。車主反映，事故維修后，每次在2擋和3擋加速時，發動機便會發出“咯啦、咯啦”的無規律異常響聲。連接故障診斷儀GDS，讀故障碼：BPS增壓性能／范圍異常、渦輪增壓器性能故障。根據故障碼，排查步驟如下。

1）BPS增壓性能／范圍異常，可判斷通常是增壓管路的卡箍松動。經檢查，與廢氣渦輪增壓器渦輪出口處，卡箍松動。擰緊后，檢查其他管路正常。

2）再次連接故障診斷儀GDS，讀故障碼，渦輪增壓器性能故障依舊存在。

3）對故障車進行路試，讀取動態數據流，并著重檢查廢氣渦輪增壓器增壓壓力值。通過觀察發現，當車輛處于3擋、車速處于40 km／h的狀態下，這時進行緩慢加速，GDS顯示的增壓壓力值理論值應為101 kPa，而實際值卻是127 kPa，并且能夠清晰聽到發動機發出“咯啦、咯啦”的響聲，初步判斷該故障現象很可能是實際增壓壓力過大，導致發動機爆燃所致。

4）繼續檢驗旁通閥是否能正常開啟。測得WGA閥位電壓 （EWGA）：怠速時1.1 V,加速時3.7 V，正常。但是，對應的WGA閥位 （EWGA）：0%怠速時 （關閉）,0%加速時（關閉），不正常。

5）對RCV閥的真空管路及增壓壓力管路進行檢查，發現兩處端口接反。對調后重新試車，數據流實際增壓壓力值降為110 kPa，不再出現爆燃聲。

4 總結

2017款全新勝達廢氣渦輪增壓器廢氣增壓管路與真空管路接頭完全一樣，由于是事故車，外邊汽修廠操作不專業，將2個接頭插反，才出現上述故障。最后，對北京現代廢氣渦輪增壓系統拆檢做一下總結。

1）只需替換EWGA總成，不需要調整EWGA關閉電壓值；如果更換EWGA總成時，需要調整關閉位置電壓值。

2）只檢查廢氣門閥關閉位置學習值1次。關閉位置學習值最大偏差：±0.05 V（與之前學習值相比）；調整控制桿長度之后，重復ON／OFF點火開關，確認學習值變化與之前學習值相比是否小于0.05 V。

3）控制桿長度調整過度，導致故障。故障條件：調整到小于3.2 V或大于4.6 V，這將使ECU確定故障并且無法完成關閉學習，導致最后學習值被維護。

綜上所述，只有在掌握γ發動機廢氣渦輪增壓系統的構成及工作原理的基礎上，才能更好地針對增壓器突發的情況進行有效的診斷，進而快速完成增壓器檢修，取得客戶滿意。