奥迪汽车故障维修要点难点解析
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第二节 EA211发动机

一、EA211发动机构造原理

1.配气机构

①整体式缸盖罩壳:凸轮轴和缸盖罩壳集成为一体,凸轮和凸轮轴与缸盖罩壳是在专用装备夹具上在特定的温度条件下装配的,不能拆解(图2-2-1)。

图2-2-1 整体式缸盖罩壳

②凸轮轴不能从缸盖罩壳中拆出,凸轮轴前端轴承改为滚珠轴承,减少摩擦,降低油耗。

③曲轴皮带轮带扭转减振器,可以减小转矩波动造成的冲击(图2-2-2)。

图2-2-2 扭转减振器

④发动机进排气凸轮轴都装有VVT可变气门正时机构。

⑤正时链条改为正时皮带(图2-2-3),使用寿命可达30万千米,噪声低(首次保养90000km,之后每30000km检查,必要时更换)。

图2-2-3 正时皮带

⑥正时罩盖由EA111发动机的整体式铝压铸件改为三个零件组成,两个塑料件和一个中间罩盖铝压铸件,减轻了重量(图2-2-4)。

图2-2-4 正时罩盖

正时皮带由三个零件组成的正时皮带盖进行防尘保护,这样可以延长正时皮带的使用寿命。中部盖(铝制)为实心设计,它同时可作为发动机支架来使用。如果维修时仅需要拆下正时皮带,则可将发动机架保留在原位,这样可以有足够的空间以张紧正时皮带。

⑦进排气凸轮轴均装有VVT,进气凸轮轴的最大调节角度是超前28°曲轴角,滞后22°曲轴角,排气凸轮轴的最大调整角度是超前25°曲轴角,滞后15°曲轴角,另外发动机还装备有废气涡轮增压器帮助提升进气量(图2-2-5)。

图2-2-5 进排气凸轮轴VVT

该涡轮增压器只保留了N75增压压力调节电磁阀,取消了N249内循环阀。为了减小进气波动造成的噪声,在进气管部分进行了更改,内部添加了降低噪声的结构腔(图2-2-6)。

图2-2-6 降低噪声的结构腔

2.集成了排气歧管的缸盖

①取消铸铁排气歧管以减轻重量(图2-2-7)。

图2-2-7 铸铁排气歧管

②发动机采用四气门技术,滚珠摇臂式气门运动机构带液压挺杆。

排气歧管集成在缸盖上,减小尺寸,减轻重量,缩短起燃时间,从而有利于排放优化。横流式气缸盖可使冷却液从进气侧通过燃烧室流入排气侧。排气侧分成两个区域,一个在排气歧管上面,一个在排气歧管下面,冷却液流经多个排气口并吸收热量,从气缸盖流入节温器壳体,并与剩余的冷却液汇合(图2-2-8)。

图2-2-8 排气歧管结构

该结构具有以下优势。

①通过排出的气体使冷却液加热更快,预热发动机,使发动机可更快地达到其工作温度。这可降低耗油量,并且能更迅速地对车厢内进行加热。

②由于排气侧壁表面扩展至催化转换器的面积减小,因此排气在预热阶段不能释放出足够的热量,催化转换器可更快速地升温至其工作温度。

③冷却水进水口布置在缸盖上,燃烧室冷却充分,减小爆震风险,提高了发动机的压缩比,从而提升了燃油使用效率。

④若系统在全负载状态进行工作,冷却液温度将继续降低,从而扩大了发动机在氧传感器空气系数λ=1时的工作温度范围,降低了耗油量和废气排放量。

3.曲柄连杆机构的特点

(1)气缸体进气缸体上集成了曲轴箱通风的油气分离器(图2-2-9)。

图2-2-9 气缸体

(2)机油分离器 气体从曲轴箱进入机油分离器(图2-2-10)。大油滴首先被机油粗分离器中的隔板和涡流管道分离。然后,微小的油滴通过细分离器中的隔板除去。

图2-2-10 机油分离器

(3)止回阀 止回阀(图2-2-11)根据进气系统中的压力控制被分离过的曲轴箱气体的循环。发动机怠速或低转速,进气歧管中为负压时,真空效应会打开进气歧管内的阀并关闭涡轮增压器进气侧的阀。随着发动机转速提高,涡轮增压器工作时进气歧管内为正压力,则压力将关闭进气歧管内的阀。同时,涡轮增压器进气侧的阀被预设的压差打开,气体通过涡轮增压器再进入燃烧室燃烧。

图2-2-11 止回阀

(4)单向阀 单向阀(图2-2-12)是曲轴箱通风系统的一部分。此阀可使新鲜空气在发

动机内部流动,以将混合气从发动机和油底壳的内侧带走。如果发动机内侧有足够的负压,则新鲜空气从空气过滤器的清洁侧流入发动机,随后通过曲轴箱通风系统与混合气一起进入气缸。气缸盖罩上的单向阀可以防止机油或未过滤的混合气进入空气过滤器。

图2-2-12 单向阀

(5)活性炭罐过滤器系统(图2-2-13)ACF基本上与涡轮增压汽油发动机上采用的常规设计相同。根据发动机转速不同,燃油蒸气以两个不同的点进入进气流。活性炭罐过滤器电磁阀1(N80),打开通道以流入燃油蒸气。它是由发动机管理系统ECU进行控制的。燃油蒸气在发动机怠速以及低负载至中等负载时流入进气歧管节气门的下游。在涡轮增压器增压期间,燃油蒸气流入涡轮增压器的进气端。

图2-2-13 活性炭罐过滤器系统

4.进气系统的特点

进气系统(图2-2-14)由带有谐振腔的进气管、空气滤清器、节气门控制单元、带增压空气冷却器的进气歧管及气缸盖的进气口组成。在进气过程中,进气系统将产生振动并将引起噪声,本发动机在进气管内设置了谐振腔,能有效降低噪声。发动机控制单元通过进气压力传感器G71和进气温度传感器G42获取发动机的进气量。

图2-2-14 进气系统

(1)带集成式中冷器的进气歧管模块 EA211发动机系列上的中冷器集成在热压铸成的塑料进气管上,这样的优势是整个增压空气区域相对少的空气可以相对快速地进行压缩。压缩空气自压缩器通过塑料进料气管(涡轮增压器出口管)到进气歧管模块的距离也很短(图2-2-15)。

图2-2-15 带集成式中冷器的进气歧管模块

(2)V51电子水泵(图2-2-16) V51电子水泵具备自诊断的功能。发动机管理系统ECU会继续定期检查并确认泵运行,每10s将控制信号接地0.5s。如果探测到故障,则详细信息会发送至发动机管理ECU。

图2-2-16 V51电子水泵

V51电子水泵冷却增压空气冷却器和涡轮增压器,它的工作条件有:

①低怠速工况下120s工作10s;

②发动机输出转矩在100N·m以上;

③增压进气温度高于50℃;

④经过增压空气冷却器前后温度小于12℃。

发动机熄火后,如果水温高于100℃,V51电子水泵也会继续工作。

5.润滑系统的结构特点

①曲轴通过链条驱动的机油泵(图2-2-17)。

图2-2-17 机油泵

②机油泵为可变排量的自调节式,低压为1.8bar,高压为3.3bar。新车行驶前1000km范围内,机油泵的输出压力始终为3.3bar。

机油泵为外啮合齿轮泵,此泵的特点是被动齿轮为可轴向移动,其结构如图2-2-18所示。根据发动机负载、发动机转速、机油温度和其他工作参数,发动机控制单元改变油泵压力。通过被动齿轮轴向位置的变化,可以控制机油的输出流量和压力。减小了驱动机油泵的输出功率,因此降低了燃油消耗。

图2-2-18 机油泵结构

机油压力控制阀N428(图2-2-19)负责向调节式机油泵的调节活塞提供油压。它位于气缸体后部并由发动机管理系统ECU操作。在发动机低转速范围内,连接在供电电源(接线端15)的机油压力调节阀N428通过发动机管理控制单元接地,这将使机油泵切换至低压力设定。在发动机高转速范围或者发动机高负载(全负载-加速)时,机油压力调节阀N428通过发动机管理控制单元J623与接地断开,这将使机油泵切换至高油泵压力设定。

图2-2-19 机油压力控制阀N428

6.冷却系统的结构特点

①冷却系统分为增压空气冷却系统(如前面进气系统所述)和缸体缸盖冷却系统,该部分讲述缸体缸盖冷却系统,两套冷却系统通过节流阀和单向阀的控制基本上不互相通。

②冷却水泵(图2-2-20)由凸轮轴后端通过皮带驱动,该皮带也是长寿命类型。

图2-2-20 冷却水泵

③水泵与双节温器集成在一起,并安装在缸盖后端。

④双节温器控制双循环冷却系统,并保留EA111发动机的缸盖横流冷却的方式(图2-2-21)。

图2-2-21 节温器

气缸体和气缸盖冷却系统为双回路冷却系统,可以使气缸盖和气缸体内的冷却液达到不同的温度。气缸盖内为冷却液横流,可达到更均匀的温度分配。机油冷却器装在缸体上,由通过缸体的冷却液进行冷却(图2-2-22)。

图2-2-22 冷却系统

节温器壳体和集成式冷却液泵直接安装在发动机后端的气缸盖上。冷却液泵由排气凸轮轴的齿形皮带驱动。

⑤主冷却循环管路(图2-2-23)。

图2-2-23 主冷却循环管路

⑥增压空气冷却器(图2-2-24)。

图2-2-24 增压空气冷却器

7.供油系统(图2-2-25)的结构特点

图2-2-25 供油系统

发动机采用缸内直喷的供油方式,由进气凸轮轴后端的方形凸轮通过滚柱驱动高压燃油泵。该高压燃油泵为博世公司提供,怠速时的燃油压力为140bar,最高燃油压力为200bar。

高压燃油压力调节阀N276在通电的时候处于打开状态,工作原理与原来EA888 2.0TSI发动机以及EA111 1.4TSI CFB发动机一样为第三代高压燃油泵。由于断电不能对高压燃油系统进行泄压,所以要通过引导型功能对发动机进行泄压。

具体步骤如下:用诊断仪进入引导型功能→发动机→释放高压燃油的压力。

8.点火系统的结构特点

采用细直径的火花塞并保留了EA111发动机的独立点火形式,火花塞的中心电极为尖端状,通过尖端放电,可以确保缸内混合气被点燃。

9.能识别转动方向的转速传感器

发动机转速传感器G28集成在变速箱密封凸缘上,此传感器会扫描曲轴密封法兰上的变磁阻转子环信号。ECU从这些信号中探测发动机转速、发动机转动方向并且与霍尔传感器G40一起探测相对于凸轮轴的曲轴位置。

该传感器有三个不等距分布的霍尔效应片,传感器外侧的两个霍尔效应片同时探测到变磁阻转子环上的上升边和下降边。两个外侧霍尔效应片之间偏离中心的第三个霍尔效应片决定了是否可探测到转动的方向。如果发动机顺时针转动,首先霍尔效应片1探测到上升边。片刻之后,霍尔效应片3和2依次探测到上升边。因为霍尔效应片1和3之间的时间差比霍尔效应片3和2之间的时间差短,ECU可判断发动机是顺时针转动;反之可以判断出发动机熄火的时候出现了逆时针转动,这样即可以更准确地判断出熄火前发动机曲轴的准确位置,使发动机启动更迅速(图2-2-26)。

图2-2-26 G28正转和反转波形

10.发动机管理系统博世MED 17.5.25

发动机管理系统如图2-2-27所示。

图2-2-27 发动机管理系统

二、EA211发动机主要特点

1.主要优点

(1)更高的动力性和更低的油耗 与同排量的EA111发动机相比,发动机的功率和输出转矩都有一定的提升,同时油耗降低7%~10%,能满足国五排放标准,CO2排放量也减少。

(2)轻量化的设计 使用轻量化设计从而减少了原材料的使用,降低了制造成本,同时使发动机重量减轻了7%~8%。

(3)优化了总布置 发动机的长、宽、高尺寸比同排量的EA111发动机都减小,使新车能实现有竞争力的造型。

(4)提高了产品通用性 EA211系列的发动机都可运用于大众品牌的几款不同车型,具有较好的通用性。

2.主要技术特性

EA211系列发动机的技术亮点是大众首次在三缸、四缸发动机上所采用的气缸关闭系统(也可称为ACT主动气缸管理系统),而该技术的特点就是能够兼顾动力性能和燃油效率。换句话来说,就是在给我们提供强劲动力输出时,燃油的消耗量则会变得更少些,所以这也就达到了省油的目的。要知道在此之前这项技术一般都在大型V8、V12发动机上才会使用,而这次大众则将这种技术首次用于小排量的四缸发动机上,让本身具有一定省油优势的小排量引擎拥有了更加优异的燃油经济性。

三、EA211发动机维修要点和难点

1.曲柄连杆机构

为了不改变配气相位,在曲轴螺栓拆开或松动时,禁止转动曲轴,否则发动机有损坏的危险。因为将正时皮带轮固定在曲轴上的螺栓在松动的情况下,很容易引起正时错位(图2-2-28)。

图2-2-28 正时皮带轮

(1)曲轴皮带轮的拆卸和安装 拆卸曲轴皮带轮的固定工具由专用工具3415配合转换工具CT80009组成(图2-2-29)。

图2-2-29 专用工具

需要说明的是,目前市面上存在两种类型的3415。进口的型号为3415,固定孔径为12mm,可使用配套的12mm螺栓。国产的型号为S 3415,固定孔径为14mm,无法使用CT80009所配套的螺栓,可使用12mm或者14mm的螺栓加螺母固定。

使用3415配合CT80009固定曲轴皮带轮,用扭矩扳手HAZET6294-1CT(或可承受最大扭矩400N·m以上的扳手)、转换接头HAZET6404-1(或21mm六角套筒)旋出曲轴皮带轮螺栓(图2-2-30)。

图2-2-30 拆卸皮带轮

注意:该螺栓安装时的拧紧力矩为150N·m,再顺时针旋转180°。为了防止正时错位,拆掉曲轴皮带轮时要使用T10368垫到原曲轴皮带轮与正时皮带轮接触处,将皮带轮螺栓拧紧(图2-2-31)。

图2-2-31 拧紧螺栓

在拆卸曲轴皮带轮和正时皮带后,可拔出曲轴正时皮带轮(图2-2-32)。

图2-2-32 拔出曲轴正时皮带轮

在安装曲轴正时皮带轮时,必须使曲轴正时皮带轮上的缺口与曲轴上的缺口对齐,否则将损坏曲轴、曲轴正时皮带轮并使配气正时产生误差。

(2)拆卸和安装双质量飞轮

①把专用工具3067插入缸体上的位置B,可拆卸飞轮螺栓,并拆下飞轮。只有一个位置可以将飞轮安装到曲轴上(图2-2-33)。

图2-2-33 安装专用工具

②把专用工具3067插入缸体上的位置A,可拧紧飞轮螺栓,安装飞轮。

(3)曲轴设置“上止点”的方法 旋出气缸体“上止点”孔的锁定螺栓。将专用工具T10340以30N·m的扭矩拧到气缸体上并拧到底。将曲轴沿顺时针方向转动,至限位位置(图2-2-34)。

图2-2-34 安装专用工具

注意:专用工具栓T10340顶在曲轴侧壁,它只能在发动机转动方向上锁定曲轴于上止点的位置上。如果定位销T10340没有拧到限位位置,曲轴就不位于1缸“上止点”位置。这时进行如下操作。

①旋出定位销。

②顺时针旋转曲轴,使曲轴转过1缸“上止点”270°左右。

③将定位销T10340以30N·m的扭矩拧到气缸体上并拧到底。

④将曲轴沿发动机转动方向再次转到底。

(4)曲轴后油封法兰安装注意事项

①曲轴必须在发动机转动方向上锁定于1缸“上止点”的位置,曲轴法兰上必须无油脂。

②必须使用T10134等专用工具(图2-2-35)。

图2-2-35 专用工具T10134

③不能转动信号轮,也不能将其从密封法兰上取下来。

④信号轮上的标记孔A必须与T10134的定位销B对齐(图2-2-36)。

图2-2-36 信号轮上的A与B对齐

⑤密封法兰前部放在干净的平面上,如图2-2-37所示,沿箭头方向向下压密封唇垫圈A,并使其平放在平面上,这样才能保证脉冲信号轮上边与密封法兰前边对齐。

图2-2-37 安装密封圈

⑥只有在信号轮压入曲轴法兰之后,才能将该压密封唇垫圈拆下(图2-2-38)。

图2-2-38 密封唇垫圈

⑦用专用工具T10134将曲轴后油封法兰装入曲轴后,拆除专用工具T10134和密封唇垫圈,必须用深度游标卡尺测量曲轴法兰A与信号轮B端面之间的距离a(图2-2-39)。标准值:a=0.5mm(曲轴端面高于信号轮端面0.5mm)。

图2-2-39 测量距离

⑧如果值太小,则用专用工具T10134继续压信号轮,如果达到标准值,则继续安装其他部分。

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(5)活塞连杆机构的拆装 在重新安装用过的活塞时,活塞顶部的箭头朝向曲轴皮带轮。可用彩色记号笔标出气缸的排列位置。不要用冲击痕、刮痕、刻痕在活塞顶进行标记(图2-2-40)。连杆轴瓦盖上的凸耳A指向飞轮端。

图2-2-40 安装标记

1~4—气缸编号

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新连杆有可能没有完全断开,如果连杆轴瓦盖不能用手拿开,如图2-2-41所示,用软金属(如铜等软材料)保护板将连杆轻轻地夹在台虎钳上,连杆只能在过圆心的直径线下面夹紧,将连杆螺栓拧出5圈(图2-2-41)。

图2-2-41 拆卸轴瓦

使用塑料槌小心地敲打连杆轴瓦盖的位置,直到瓦盖松开。

轴瓦必须安装在连杆和轴瓦盖的中间位置上,保证间距a相等(图2-2-42)。

注意:由于缸体铝合金材料容易变形,因此不能松开或拆下曲轴主轴承盖的固定螺栓,更不能拆下曲轴。

图2-2-42 轴瓦安装位置

(6)配气机构的拆装 配气机构拆装需要的专用工具如下。

固定曲轴皮带轮的专用工具使用专用工具3415和CT80009配合。

固定凸轮轴皮带轮的专用工具T10172。

固定曲轴上止点的专用工具T10340。

凸轮轴上止点锁止工具T10494。

皮带张紧轮调整工具T10499和T10500。

注意:拆卸正时皮带前,用粉笔或记号笔标出其运

行方向。为了不改变配气相位,在曲轴螺栓拆开或松动时,禁止转动曲轴,否则发动机有损坏的危险。

①拆卸正时皮带。

a.用使用由S3415配合CT80009组成的专用工具固定曲轴皮带轮(图2-2-43),拆下曲轴前多楔带皮带轮,将专用工具CT10368(尼龙块)放在曲轴正时皮带轮前端,并用曲轴螺栓压紧CT10368和曲轴正时皮带轮,防止曲轴正时皮带轮错位。

图2-2-43 固定曲轴皮带轮

b.拆下正时皮带前的曲轴前罩盖、凸轮轴罩盖、中间罩盖。

c.拆下凸轮轴后端的罩盖及水泵。

d.用专用工具T10340将曲轴定位于上止点的位置。

e.凸轮轴也应位于上止点,检查方法是:在凸轮轴的后端,不对称的卡槽都必须位于过圆心的水平中心线的上方(图2-2-44)。

图2-2-44 检查凸轮轴的位置

f.当凸轮轴位于上止点,即在凸轮轴的后端不对称的卡槽位于过圆心的水平中心线上方时,装入凸轮轴锁T10494,必须能很容易装入安装位置并用螺栓拧紧,不能用强行冲击的方法安装,否则将损坏零件(图2-2-45)。

图2-2-45 安装凸轮轴锁T10494

注意:装入T10494的时候,水泵链轮必须装上,否则排气凸轮轴后端的4个卡槽有两个位置可以装入T10494,可能导致凸轮轴正时位置错误。

g.用专用工具T10172/2和T10172拧松进气凸轮轴皮带轮的固定螺栓1,并用同样方法拧松排气凸轮轴皮带轮的固定螺栓,这两个螺栓都松开一圈(图2-2-46)。

图2-2-46 拧松进气凸轮轴皮带轮的固定螺栓

注意:松这两个螺栓的反作用力,必须由专用工具T10172/2和T10172承受,不能使凸轮轴锁T10494受力,否则将损坏工具和零件。

h.松开螺栓1,用30mm梅花扳手或专用工具T10499松开偏心张紧轮2(图2-2-47)。

图2-2-47 松开张紧器螺栓

i.将齿形皮带从凸轮轴上拆下。

②装配正时皮带、调整配气正时。

a.用专用工具T10340将曲轴定位于“上止点”位置,用凸轮轴锁T10494将凸轮轴固定在上止点位置。如前边所述,安装T10494的时候必须先装入水泵皮带轮(图2-2-48)。

图2-2-48 安装凸轮轴锁T10494

b.更换凸轮轴皮带轮固定螺栓1、2,并将其拧上,但不要拧紧,使凸轮轴皮带轮能在凸轮轴上转动,不能晃动(图2-2-49)。

图2-2-49 更换凸轮轴皮带轮固定螺栓

c.安装张紧轮,使张紧轮的凸耳(图2-2-50中箭头所示)必须嵌入气缸盖的铸造孔内,张紧轮的固定螺栓用手拧紧。

图2-2-50 安装张紧轮

d.按图2-2-51中序号顺序装上齿形皮带。

图2-2-51 正时皮带安装顺序

1—曲轴齿形皮带轮;2—张紧轮;3—排气凸轮轴皮带轮;4—进气凸轮轴皮带轮;5—导向轮。

e.如图2-2-52所示,用专用工具T10499将张紧轮的偏心轮2沿箭头方向转动,直到指示针3位于缺口右侧10mm处(目的是绷紧皮带),接着偏心轮2向回转,直到指示针3正好位于缺口中间。将偏心轮2保持在该位置上,同时用专用工具T10500拧紧固定螺栓1。

图2-2-52 紧固张紧轮螺栓

f.用专用工具器T10172/2和T10172将凸轮轴皮带轮的固定螺栓1、2拧紧至50N·m。

注意:拧紧这两个螺栓的反作用力,必须由T10172/2和T10172承受。

③检查配气正时。

a.拆下用于定位曲轴“上止点”位置的专用工具T10340,拆下用于固定凸轮轴上止点位置的凸轮轴锁T10494。

b.曲轴沿发动机转动方向转3圈+270°,将专用工具T10340以30N·m的力矩拧到气缸体上并拧到底。再将曲轴沿顺时针方向转到限位位置,使曲轴处于上止点。如果凸轮轴锁T10494能够很容易地安装到凸轮轴的止点位,并能用螺栓(图2-2-53中箭头所示)轻易地拧到底,则正时调整正确。

图2-2-53 安装专用工具

c.如果凸轮轴锁T10494无法顺利安装,则配气相位不合格,必须重新调整配气相位。

注意:不能用强行冲击的方法安装T10494,否则将损坏零件。

d.如果正时调整正确,则拆下用于定位曲轴“上止点”位置的专用工具T10340,再拆下用于固定凸轮轴上止点位置的凸轮轴锁T10494。

e.用专用工具器T10172/2和T10172将凸轮轴皮带轮的固定螺栓拧紧至最终的规定拧紧力矩(大于50N·m)。

f.最后安装外围零件。

(7)气缸盖拆装及检查

①气缸盖螺栓拆卸的顺序如图2-2-54所示,并使用专用工具3410。

图2-2-54 气缸盖螺栓拆卸的顺序

注意:该工具也可使用常用工具HAZET990 Slg10替代

②气缸盖变形检查:使用500mm直尺VAS 6075和塞尺在多个位置检查气缸盖是否变形,最大许可变形量为0.05mm(图2-2-55)。

图2-2-55 气缸盖变形检查

③气缸盖缸垫1要套入气缸体定位销(图2-2-56中箭头所示),并能够读到缸垫的零件号。

图2-2-56 安装气缸盖缸垫

④用定位曲轴“上止点”位置的专用工具T10340将曲轴定位于第一缸活塞的上止点位置。

⑤更换气缸盖螺栓并按图2-2-57中序号顺序及力矩要求拧紧气缸盖螺栓。

图2-2-57 气缸盖螺栓拧紧顺序

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(8)机油压力检测 检测条件:机油液位正常,发动机油温度在80℃以上,即冷却风扇运行一次。

①用油压检测设备VAG 1342检测低压油压开关和发动机油压。

②怠速时油压:最低0.6bar。

③2000r/min时油压:最低1.5bar超压。

④4500r/min时油压:最低2.8bar超压。

注意:新车行驶前1000km机油压力保持在3.3bar。

(9)冷却系统密封性检查

①将适配器VAG 1274/8拧在膨胀壶上,再装上冷却系统检测设备VAG 1274 B,用检测设备的手动泵生成约1.0bar的压力,保压检查,如果压力下降,则检查泄漏位置并排除故障(图2-2-58)。

图2-2-58 冷却系统密封性检查

②将适配器VAG 1274/9和冷却系统检测设备VAG 1274B安装到密封盖上。用冷却系统检测设备手动泵入压力,当压力为1.4~1.6bar时,必须打开限压阀。

四、EA211发动机易出故障的装置

①润滑系统。

②发动机电脑软件。

③活塞连杆组。

④曲轴箱通风系统。

⑤涡轮增压器。

⑥液压挺柱失效。

⑦点火系统。

五、EA211发动机故障诊断

1.发动机冷启动异响

(1)故障现象 冷启动后油底壳区域发出异响。

(2)故障分析

①无故障存储记录或仪表报警。

②冷启动后怠速转速接近800r/min时出现“嘎嘎”异响。异响持续时间为0.5~1min(取决于室外温度),之后异响消失。

③通过NVH记录,对比故障车辆上国产EA211发动机和A1进口EA211发动机加速度以及频率。

④通过外部连接的机油压力表观察油压。异响出现时机油压力存在0.5bar的振动,异响消失后最大的机油压力变化量为0.1bar。

⑤国产EA211发动机冷启动后加速度及频率测量(最大加速度达到±1.5g)如图2-2-59所示。

图2-2-59 国产EA211发动机冷启动后加速度及频率

⑥进口EA211发动机冷启动后加速度及频率测量(最大加速度达到±0.4g)如图2-2-60所示。

图2-2-60 进口EA211发动机冷启动后加速度及频率测量

(3)原理 EA211 1.4T发动机配备可调式机油泵。机油压力调节阀N428负责将机油压力加载到可调式机油泵的调节活塞上,该阀由发动机控制单元控制。

压力级是根据发动机负荷、发动机转速、机油温度和其他工作参数来确定的。在较低转速时,机油泵切换到较低压力级来工作;在较高转速或者较高负荷时(全负荷加速),机油泵切换到较高压力级来工作;通过移动调节活塞来匹配发动机转速从而改变机油的需求量(1.5~3.5bar)(图2-2-61)。

图2-2-61 机油泵

(4)机油压力监控策略

①车辆在最初行驶的1000km内,为了发动机初期更好的磨合及润滑,发动机电脑会控制机油压力在高压状态(3.5bar),此时活塞冷却喷嘴打开,造成机油压力波动,导致异响产生(当水温上升至60℃左右时,异响即可消失)。

②车辆行驶1000km以后,发动机电脑会根据发动机转速及负荷来调节机油压力,在怠速及低转速时为低压控制,高转速时为高压控制。在怠速和低转速时活塞冷却喷嘴关闭,不会造成机油波动,进而产生噪声。

注意事项:该异响不是质量问题。冷启动开始时的20s内,机油泵泄压阀开启,可能出现短暂的气流声,该声音属于正常现象,请注意与上述机油泵异响的区别。

2.EA211发动机P0441/P0444启停功能失效

(1)故障现象 EPC/OBD灯报警,启停功能不可用。

(2)故障分析 如图2-2-62所示。

图2-2-62 故障分析

(3)解决措施 单独更换油箱通风管(04E 133 366T)不能根本解决故障,会导致重复维修。故障原因为发动机电脑软件有偏差,阈值过小,导致报警。删除故障码,清洗节气门,用01A196升级发动机电脑。

3.连杆小头磨损故障

(1)故障现象 车辆怠速或加速时,发动机发出“哒哒”异响。

(2)故障分析

①无故障存储记录或仪表报警。

②机油压力正常、缸压正常。

③用听诊器确认异响来自发动机中部,随转速增加,异响频率增加。

④拆解气门室罩盖,气门、摇臂、液压挺柱正常。

⑤拆解活塞连杆,通过1~4缸对比,发现4缸活塞销与连杆小头间隙过大。

⑥更换活塞连杆组,异响消失。

(3)活塞销与连杆小头间隙判定说明

①由于活塞销与连杆小头加工精度及配合精确到微米级别,所以经销商处无法进行尺寸检查。

②Elsa中没有相关配合尺寸说明。

③根据以下两种方法检查。

a.检查4个缸的连杆小头,如果能明显感觉到某缸活塞销与连杆小头间隙比其他缸偏大,则说明配合存在问题。

b.检查4个缸的连杆小头内部是否存在压痕或磨损痕迹。请将正常活塞销和不正常活塞销拆下来后立在桌面上对比,透过光线目视检查:不正常活塞销表面会有明显加工痕迹条纹。这点是故障根本原因:活塞销表面圆度不达标,导致高速旋转运动时连杆小头产生压痕或磨损痕迹(图2-2-63)。

图2-2-63 正常活塞销和不正常活塞销对比

4.曲轴箱通风系统止回阀故障

(1)故障现象 热车状态下发动机与变速箱连接处发出异响。

(2)故障分析 车辆预热以后,异响在各个挡位均会出现,收油或熄火时明显。

可能有以下原因:

①飞轮(替换飞轮后异响未消除);

②双离合器(替换双离合器后异响未消除);

③发动机(进一步排查);

④打开机油加注口机(异响消除);

⑤曲轴箱负压在-190~-160mbar之间,异常(正常值为-50~-20mbar)。判定为曲轴箱通风系统堵塞。

(3)解决措施 止回阀堵塞而引起异响,更换止回阀后异响排除,曲轴箱负压正常(-19mbar)(图2-2-64)

图2-2-64 止回阀堵塞

说明:止回阀保证新鲜空气流入发动机,以便带走发动机内部和油底壳内的水蒸气及机油蒸气。

该案例中止回阀堵塞导致新鲜空气不能及时补充到曲轴箱,导致负压过高,引起异响。

总结:曲轴箱负压是发动机正常运转的一个重要的参数,如果负压不正常,则会导致发动机故障,例如机油消耗高、发动机异响等。

各车型曲轴箱负压:

①EA824为-150mbar;

②EA837 3.0T为-150mbar(措施后),EA837 EVO为-150mbar;

③EA888 Gen3为-100mbar,EA888 EVO2为-100mbar(措施后),EA888 EVO2为-30mbar(未采用新措施,例如8P);

④EA211-50~-20mbar。

故障思维导图如图2-2-65所示。

图2-2-65 故障思维导图

5.涡轮增压器故障

(1)故障现象 加速时车辆前部异响,类似于金属摩擦声。

(2)故障分析 用户抱怨可再现,发动机急加速至1800~2500r/min时出现异响。异响来自涡轮增压器。

(3)异响原因

①异响来自涡轮增压器旁通阀机构,即图2-2-66中1~3位置。

图2-2-66 涡轮增压器旁通阀机构

②摇臂及弹簧垫圈(图2-2-67)异常磨损导致图2-2-66中位置2产生轴向窜动。

图2-2-67 摇臂及弹簧垫圈

③摇臂硬度不够及弹性垫圈弹簧力衰减导致摇臂及弹性垫圈异常磨损。

④摇臂和弹性垫圈异常磨损及弹性垫圈弹性衰减而导致的轴向窜动。

6.EA211发动机抖动

(1)故障现象 发动机抖动、OBD灯报警,有时伴有发动机异响,严重情况下引起拉缸。

(2)技术背景

①EA211发动机火花塞拧紧力矩为(20+5)N·m。

②Elsa保养手册中拧紧力矩错误,过大拧紧力矩会导致火花塞损坏。

③从2017年2月起,Elsa中相关信息已经更正。

7.EA211发动机失火

(1)故障现象

①OBD灯报警。

②怠速运转时,发动机抖动/运行不平稳。

(2)故障分析 在怠速运转期间,发动机控制单元中记录气缸1和气缸4和/或气缸2和气缸3同时出现失火(图2-2-68)。

图2-2-68 故障码

(3)解决措施 用01A196升级发动机控制单元,将软件版本号升级到9265(图2-2-69)。

图2-2-69 升级软件版本号

8.涡轮增压器区域传来叮当噪声

(1)适用车型 A3 1.4T FBU(EA211)。

(2)故障现象 车辆前部传出金属发出的咯咯声,主要在加速时,在2000~3000r/min的转速范围内出现此噪声。在服务站可以再现用户抱怨的故障。在负载情况下,从涡轮增压器区域传出此噪声。

(3)故障分析 旁通阀连杆区域内轴与轴套之间的公差会使旁通阀连杆在特定转速范围内发生振动,这种振动会导致旁通阀连杆发出叮当噪声。

(4)解决措施 在旁通阀连杆(图2-2-70)上安装零件号为04E 145 220的卡簧。

图2-2-70 旁通阀连杆

9.OBD灯报警且存有故障存储器记录P2188或机油量过高

(1)适用车型 A3 1.4T(EA211)。

(2)故障现象 OBD灯报警,机油标尺显示机油量过多。

存储故障码P2188000含义为当转速高于怠速转速时,气缸列1燃油计量系统过浓。

(3)故障分析 由于高压泵内部泄漏,导致机油循环回路中有燃油。

(4)解决措施 检查/更换高压泵(图2-2-71),以及更换机油和滤清器。

图2-2-71 高压泵

10.起步时,尤其在坡道上起步时,很难起步

(1)适用车型 EA211 1.4TFSI。

(2)年型 MJ13、MJ14、MJ15。

(3)故障现象 起步时,尤其在坡道上起步时,发动机转速偶尔低于怠速转速(<600r/min)。在极端情况下必须重新启动发动机。

(4)故障分析 发动机控制单元内的软件偏差。

(5)解决措施 出现故障时,请升级发动机控制单元的软件,软件版本管理代码为01A184。