房宏威

（烟台汽车工程职业学院，山东 烟台 265500）

目前，汽车上采用废气涡轮增压技术的主要目的是增大发动机的进气量。通过发动机排气推动涡轮旋转，从而带动压气机高速旋转，进而对发动机进气进行压缩，增大其在加速和大负荷工况的进气量，因而大大提升发动机的输出功率。

北京现代γ发动机采用的废气涡轮增压系统，能在低转速范围下提供极大的后备功率。该废气涡轮增压器有2个通道的废气驱动涡轮，即双涡轮驱动，大大降低发动机高转速时的排气不畅；采用RVC（再循环阀），在加速踏板是OFF状态下保护涡轮增压器泵轮；废气涡轮增压器采用EWGA（电控废气门），大大提高涡轮增压器的瞬时响应，对涡轮的增压压力进行精准控制，在不同工况下，准确控制废气旁通阀的开度。本文将从北京现代γ发动机废气涡轮增压系统的结构入手，并对其工作原理进行深入研究，探讨其常见故障的检修思路。

1 废气涡轮增压系统的结构

北京现代γ发动机废气涡轮增压系统可以分为废气涡轮增压器、增压空气冷却器和控制元件等几部分。其中，废气涡轮增压器主要由涡轮壳、涡轮进口、涡轮出口和执行器等部件组成，装配关系如图l所示。该废气涡轮增压器安装在γ发动机两侧的排气歧管处，进气泵轮和排气涡轮分别装在该废气涡轮增压器的进气侧和排气侧，可实现进气泵轮和排气涡轮的同步旋转。排气涡轮由发动机排出的高压、高温的废气驱动旋转，通过其旋转带动进气泵轮旋转使进气增压，从而达到实现对进气系统进气进行增压的目的。

图1 γ发动机废气涡轮增压系统结构简图

如图2所示，废气涡轮增压器壳体是γ发动机排气歧管的组成部分。在γ发动机左侧的废气涡轮增压器为1、4缸的排气歧管；发动机右侧为2、3缸的排气歧管。排气道结构设计缩短，可以有效节省空间，同时使三元催化器快速达到正常工作温度，又能促进废气涡轮增压器对废气流快速响应，从而使增压效果更加理想。EWGA（电控废气门）装置设置在排气涡轮叶片旁的废气旁通道上，排气泵轮的废气流流量通过EWGA进行调整。由于汽油发动机的转速范围较广，因而增加EWGA装置可使γ发动机在特定转速范围内获得比较恒定的增压压力。由于进气被废气涡轮增压器强制增压后，汽油发动机气缸内混合气的燃烧压力、温度及爆燃倾向都会随之增加，所以爆燃检测及控制机构可用来及时调整点火提前角。在废气涡轮增压器出口与进气管间安装有中冷器来降低压缩气的温度，中冷器是一个独立冷却液循环系统。

图2 γ发动机排气歧管

1.1 再循环阀 （RCV）

北京现代γ发动机采用RCV（再循环控制阀），该控制阀有3个接口：一端与涡轮增压器泵轮后方相连，感应的是增压后的压力；另一端与进气歧管内的真空腔室相连，感应的是真空；还有一端与执行器的端口相连，感应的是增压后的压力或真空。RCV在节气门关闭时打开，平衡泵轮进出气口的瞬间压力，不仅能够消除喘振现象，有效地保护泵轮叶片，而且能提高涡轮增压器对加速踏板的动态响应速度。

如图3所示，当节气门处于关闭状态时，发动机则处于怠速或急减速工况，此时电磁阀执行器处于接通工作状态，电磁线圈产生磁场力，吸引RCV衔铁下移，此时增压压力端口与执行器端口相连，执行器两端均是高压，此时RCV阀处于关闭状态，发动机处于进气增压状态。

如图4所示，当节气门处于打开状态时，发动机则处于加速工况，此时电磁阀执行器处于断开不工作状态，衔铁会在弹簧力的作用下上移，执行器端口与真空端口相连，执行器一端为高压一端为低压，此时RCV阀处于打开状态，发动机处于自然吸气状态。

图3 RCV阀关闭图

图4 RCV阀打开图

1.2 电控废气门执行器 （EWGA）

北京现代γ发动机采用电控废气门执行器 （EWGA）来控制增压器的工作状态，如图5所示。该执行器由壳体、电机、盖及齿轮组等组成。该执行器由发动机ECU控制，当汽车处于怠速状态下，废气门处于完全打开的状态，此时废气涡轮增压器不增压；当汽车处于大负荷状态下，废气门完全关闭，此时涡轮增压器处于增压状态。

图5 电控废气门执行器

图6 是采集的发动机怠速和加速状态下EWGA的数据流，从数据流中，可以读出发动机在怠速和加速状态下的废气门位置传感器的电压值、电控废气门电机的占空比、废气门位置开度及期望的废气门开度和发动机转速。从数据流中我们能够清晰地认识EWGA的工作状态。表1对数据流的采集进行了规整。

图6 电控废气门执行器数据流

表1 电控废气门工作数据流

2 废气涡轮增压系统的工作原理

结合上述γ发动机废气涡轮增压系统的结构组成及主要部件的功用，使我们更加容易理解掌握废气涡轮增压系统的工作原理，以便于分析判断废气涡轮增压器的常见故障。为此，下面将结合γ发动机废气涡轮增压器工作过程，对其工作原理进行阐述，如图7所示。

为避免γ发动机废气涡轮增压器因转速过高而导致损坏，因而需要对增压压力进行有效限制。γ发动机控制单元ECU通过对EWGA电机的控制，进而控制废气门的开启位置，可使部分废气从排气涡轮叶片旁的废气旁通道排出，从而起限制增压幅度的作用。

在增压过程中，随着增气压力的增大，增压空气温度会不断升高，进而减小进气密度，使充气效率降低，发动机的输出功率随之也会减小。因此，要想使燃油得到充分燃烧，并增大进气密度，就必须对增压后的空气进行冷却，从而使发动机热负荷减小，排气温度得到降低，使发动机经济性和动力性得到提升。北京现代γ发动机的废气涡轮增压器冷却装置是利用水来进行间接冷却的增压空气冷却器。

在进行压力调节过程中，为保证废气涡轮增压器按照既定的逻辑工作，有多个传感器参与工作，将信号传递给ECU，ECU来判断和控制增压器工作。参与工作的传感器主要有增压空气温度传感器、进气绝对压力传感器、冷却液温度传感器、增压压力传感器、机油温度传感器、海拔高度传感器、排气温度传感器、发动机转速传感器、爆震传感器等。

图7 废气涡轮增压系统的原理图

3 故障案例解析

自北京现代汽车使用废气涡轮增压技术以来，故障率极低，一方面说明废气涡轮增压技术的成熟，另一方面说明北京现代技术的可靠。不过，凡事无绝对，我们一起来探讨下面这个案例。

一辆2017款全新胜达，行驶里程2万km，事故车，曾经在汽修厂维修过。车主反映，事故维修后，每次在2挡和3挡加速时，发动机便会发出“咯啦、咯啦”的无规律异常响声。连接故障诊断仪GDS，读故障码：BPS增压性能／范围异常、涡轮增压器性能故障。根据故障码，排查步骤如下。

1）BPS增压性能／范围异常，可判断通常是增压管路的卡箍松动。经检查，与废气涡轮增压器涡轮出口处，卡箍松动。拧紧后，检查其他管路正常。

2）再次连接故障诊断仪GDS，读故障码，涡轮增压器性能故障依旧存在。

3）对故障车进行路试，读取动态数据流，并着重检查废气涡轮增压器增压压力值。通过观察发现，当车辆处于3挡、车速处于40 km／h的状态下，这时进行缓慢加速，GDS显示的增压压力值理论值应为101 kPa，而实际值却是127 kPa，并且能够清晰听到发动机发出“咯啦、咯啦”的响声，初步判断该故障现象很可能是实际增压压力过大，导致发动机爆燃所致。

4）继续检验旁通阀是否能正常开启。测得WGA阀位电压 （EWGA）：怠速时1.1 V,加速时3.7 V，正常。但是，对应的WGA阀位 （EWGA）：0%怠速时 （关闭）,0%加速时（关闭），不正常。

5）对RCV阀的真空管路及增压压力管路进行检查，发现两处端口接反。对调后重新试车，数据流实际增压压力值降为110 kPa，不再出现爆燃声。

4 总结

2017款全新胜达废气涡轮增压器废气增压管路与真空管路接头完全一样，由于是事故车，外边汽修厂操作不专业，将2个接头插反，才出现上述故障。最后，对北京现代废气涡轮增压系统拆检做一下总结。

1）只需替换EWGA总成，不需要调整EWGA关闭电压值；如果更换EWGA总成时，需要调整关闭位置电压值。

2）只检查废气门阀关闭位置学习值1次。关闭位置学习值最大偏差：±0.05 V（与之前学习值相比）；调整控制杆长度之后，重复ON／OFF点火开关，确认学习值变化与之前学习值相比是否小于0.05 V。

3）控制杆长度调整过度，导致故障。故障条件：调整到小于3.2 V或大于4.6 V，这将使ECU确定故障并且无法完成关闭学习，导致最后学习值被维护。

综上所述，只有在掌握γ发动机废气涡轮增压系统的构成及工作原理的基础上，才能更好地针对增压器突发的情况进行有效的诊断，进而快速完成增压器检修，取得客户满意。