檢修雪佛蘭克魯茲渦輪增壓控制故障

通用雪佛蘭克魯茲發動機采用了博格華納(Borg Warner)帶有中冷器的旁通閥式廢氣渦輪增壓(單渦旋)系統.渦輪利用發動機排出的高壓廢氣驅動作高速運轉_帶動同軸的壓氣機壓縮吸入的空氣_從而顯著提高發動機進氣效率_達到提高輸出功率、降低排放、提高燃油經濟性的目的.增壓器(圖1)主要由壓氣機、渦輪、中央軸承及增壓控制系統四大部分組成.增壓控制系統包括增壓壓力控制和超速切斷控制兩套系統(圖2).

增壓壓力控制是通過在渦輪增壓器上集成一個壓差控制的內置式排氣旁通閥(Internal Wastegate Actuator)_又被稱為排氣洩壓閥.它由發動機控制模塊(ECM)通過脈寬調制(PWM)電磁閥進行控制_用於調節壓氣機的增壓值_這是目前應用的渦輪增壓器中最常見的壓力調整形式.在發動機處於較高轉速或者高負荷下_排氣氣流的一部分通過排氣洩壓閥流出渦輪外_這樣減少了流過渦輪的廢氣流量_降低了排氣背壓_從而防止渦輪增壓器轉速超速_避免增壓系統增壓壓力過大.在發動機低轉速或低負荷的情況下_排氣洩壓閥關閉_所有排氣流經渦輪並驅動渦輪.排氣洩壓閥由排氣洩壓閥膜片通過一個拉桿來操縱.排氣洩壓閥膜片上共有三個作用力_分別為廢氣壓力、彈簧張力和排氣洩壓閥執行器電磁閥調制出來的調節壓

力_三個作用力的合力最終控制排氣洩壓閥的位置.圖3所示_排氣洩壓閥執行器電磁閥連接三根軟管_分別通空氣高壓端(泵輪後)、空氣低壓端(泵輪前)和排氣洩壓閥膜片閥.發動機控制模塊通過脈寬調制信號控制排氣洩壓閥執行器電磁閥_將高壓側和低壓側的空氣混合成所需調節壓力的空氣通往排氣洩壓閥膜片_占空比為100%時與低壓側(泵輪入口)相通_占空比為0時或斷電時與高壓側(泵輪出口)相通.

發動機怠速時_發動機控制模塊對渦輪增壓器排氣洩壓閥的參數指令為0.節氣門全開狀態下(發動機負載)或轉速首次提高時_發動機控制模塊對渦輪增壓器排氣洩壓閥參數指令到高達90%～100%.當增壓壓力到達適當水平時_發動機控制模塊將電磁閥的脈寬調制控制在65%～85%.節氣門關閉後_發動機控制模塊將指令渦輪增壓器排氣洩壓閥參數回復到0_以便使渦輪增壓器排氣洩壓閥根據空氣壓差比打開_降低渦輪的速度.

排氣洩壓閥在怠速狀態下完全關閉_所有的廢氣能量都通過渦輪(圖4).排氣洩壓閥保持關閉有三個原因：①泵輪出口壓力小_傾向於關閉排氣洩壓閥；②膜片閥中的回位彈簧幫助保持排氣洩壓閥的關閉；③廢氣氣流的能量太低_不足於克服回位彈簧的張力.

如果在發動機低速時請求節氣門全開_則發動機控制模塊將以占空比100%指令增壓控制電磁閥_使渦輪增壓延遲最小.中等發動機負載且高轉速時_發動機控制模塊將以占空比為65%～80%指令增壓控制電磁閥.歧管壓力高至240kPa時_渦輪增壓器排氣洩壓閥打開(圖5).

當發動機控制單元設置特定的故障診斷碼後_發動機控制模塊將限制增壓壓力的大小.限制增壓壓力是通過發動機控制模塊控制排氣洩壓閥控制電磁閥_保持占空比為0來實現的.這意味著發動機控制模塊在較大的發動機負載時_不能有效關閉排氣洩壓閥_此時系統限制為機械增壓.機械增壓意味著排氣洩壓閥將仍然移動_但是運動量被膜片閥中的回位彈簧的機械屬性、執行器的氣動屬性和排氣系統中排氣氣流的物理特性所限制.在這種操作模式下_歧管壓力的最大壓力值控制為140kPa.

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關鍵詞：渦輪增壓