¿Dos casos de falla en la entrada de aire VANOS del BMW 740Li?
Síntomas de fallo: Un sedán BMW 740Li del año 2010 está equipado con un motor N54 y tiene un kilometraje de 56.814 km. Debido a una aceleración repentina, el sistema de transmisión dio la alarma. Acuda a nuestra estación para su reparación. Hay una falla de prueba y la aceleración es débil cuando ocurre una alarma.
Diagnóstico de fallas: Los siguientes códigos de falla aparecen al conectarse al ISID: 130108 Error de ajuste de entrada de aire VANOS, posición no alcanzada; 120408 Ajuste de presión de refuerzo prohibido; Para el código de falla 120408, si falla el sistema VANOS de admisión, el DME desactivará el sistema de sobrealimentación y también requerirá que la falla del sistema VANOS se resuelva antes de ejecutar el plan de inspección. A continuación se muestra una breve introducción al sistema VANOS (Figura 1).
Figura 1 Esquema de ajuste de VANOS
Todos los motores N54 utilizan VANOS dobles continuos, y los dos árboles de levas pueden alcanzar cualquier posición según las instrucciones del DME. DME calcula las posiciones requeridas de los árboles de levas de admisión y escape en función de la velocidad, la señal de carga, la temperatura del aire de admisión y la temperatura del motor. La válvula solenoide VANOS recibe la señal DME y distribuye el aceite a las dos unidades VANOS. La unidad VANOS impulsa los árboles de levas de admisión y escape para que se ajusten de forma variable dentro de su rango de ajuste máximo. Cuando se alcanza la posición correcta del árbol de levas, la válvula solenoide VANOS mantiene constante el volumen de aceite en las dos cámaras de paletas del cilindro regulador, de modo que el árbol de levas de admisión se puede mantener en esta posición. Para realizar ajustes, el control del árbol de levas ajustable requiere una señal de retroalimentación con respecto a la posición actual del árbol de levas. Hay un sensor del árbol de levas en los lados de admisión y escape que detecta la posición del árbol de levas. A través del sensor del árbol de levas de admisión, el control del motor puede identificar si el cilindro 1 está en fase de compresión o en fase de ventilación. Además, el sensor proporciona una señal de posición del árbol de levas al DME para regular el árbol de levas variable (VANOS). El sensor del árbol de levas detecta la posición de los árboles de levas de admisión y escape a través de una rueda incremental (placa de engranaje del sensor del árbol de levas) fijada en el árbol de levas. La rueda incremental tiene seis superficies de dientes diferentes y un sensor Hall registra la distancia entre las superficies de los dientes. La señal de salida muestra un estado bajo a través del flanco del diente y un estado alto a través del hueco. Cuando falla el sensor del cigüeñal, DME calcula la velocidad del motor en función de la velocidad del árbol de levas y realiza operaciones de emergencia. Sin embargo, la resolución de la señal del sensor del árbol de levas era demasiado imprecisa para permitir el reemplazo del sensor del cigüeñal. El sensor del árbol de levas de admisión y el sensor del cigüeñal proporcionan juntos la señal de velocidad necesaria y el tiempo de encendido óptimo para el dispositivo de inyección secuencial. El controlador del motor lee la señal del sensor y la compara con una muestra guardada. Comparando la señal del sensor con una muestra, se puede identificar la posición correcta o la desviación del árbol de levas. A partir de esto se puede calcular la velocidad de rotación del árbol de levas y la posición exacta del árbol de levas. Para arrancar el vehículo, el DME verificará si se cumplen las siguientes condiciones: la señal enviada por el sensor del cigüeñal no tiene errores y la señal de velocidad del cigüeñal y la señal de velocidad del árbol de levas deben reconocerse en la secuencia de tiempo especificada. Este paso se llama proceso de sincronización. Sólo después de la sincronización el controlador del motor puede controlar correctamente la inyección de combustible. Sin sincronización, el vehículo no puede arrancar. Cuando se arranca el vehículo, el árbol de levas de admisión suministra energía a la válvula solenoide VANOS en la terminal de autobuses KL. 15N está en la posición extrema (en la posición de "retraso"). El sistema de control del motor envía señales de control moduladas en ancho de pulso. Al ralentí, el árbol de levas se ajusta para que solo tenga una pequeña superposición de válvulas o incluso ninguna superposición de válvulas. La pequeña cantidad de aire residual hará que la combustión sea más estable, por lo que la velocidad de ralentí es estable. Cuando se alcanza el solapamiento mínimo de válvulas, se acompaña de mayores ángulos de admisión y escape, e incluso se alcanza el máximo. En este momento, la válvula solenoide VANOS no está energizada. Incluso con el motor apagado, las posiciones de los árboles de levas siguen ocupadas. Para conseguir una buena potencia a altas velocidades y que la válvula de escape se abra más tarde, la combustión se extiende al pistón. La válvula solenoide VANOS se abre después del punto muerto superior y se cierra después del punto muerto inferior, por lo que el efecto dinámico de represurización del aire entrante se puede utilizar para aumentar la potencia del motor. Cuando la velocidad del motor de turbina es baja, la diferencia de presión de barrido en la zona de sobrealimentación es positiva y el ángulo de superposición de las válvulas es grande, lo que puede realizar completamente el barrido y obtener un mayor par. El aire que fluye a través del motor se quema más y hay. casi no hay gas residual en el cilindro.
El circuito de aceite existente (que se muestra en la Figura 2) ingresa al filtro de aceite del motor desde el cárter de aceite a través de la bomba de aceite a través de la válvula de cierre de retorno integrada en el filtro de aceite del motor, y pasa a través de las aberturas y componentes adicionales. se amplían aún más.
Figura 2 Diagrama esquemático básico del sistema hidráulico VANOS
El aceite ingresa a la válvula solenoide VANOS a través de la abertura en una proporción de 4/3. La válvula solenoide expone ambos lados del pistón de ajuste VANOS a la presión del aceite según sea necesario. El árbol de levas se ajusta mediante un engranaje cónico que engrana con el mecanismo de engranaje VANOS. DME identifica la posición del cigüeñal a través del sensor del cigüeñal y la posición del árbol de levas con respecto al cigüeñal a través del sensor del árbol de levas. Por lo tanto, el DME puede ajustar la posición del árbol de levas con respecto al cigüeñal controlando la válvula solenoide, y la curva característica con respecto a la posición del árbol de levas con respecto al cigüeñal se almacena en el DME. Estas curvas características tienen en cuenta principalmente los parámetros: régimen del motor y posición del acelerador (necesidad de carga).
Para sacar el VANOS de su posición de reposo (como se muestra en la Figura 3), el aceite se envía a través del conducto de aceite a la cámara de presión preregulada.
Figura 3 Esquema de ajuste de la unidad Vanos
Bajo la acción de la presión del aceite, el pasador de bloqueo supera la fuerza del resorte de bloqueo y presiona hacia afuera. Esto permite que el rotor se suelte de la carcasa con la corona dentada, lo que le permite girar bajo la influencia de la presión del aceite. El aceite de la cámara de presión de ajuste retardado se envía a la cámara de la válvula a través del conducto de aceite. Debido a que el conducto de aceite está ubicado en el punto más alto del conducto de aceite VANOS, el conducto de aceite VANOS no drenará el aceite.
El sistema de control de sincronización del dispositivo de control del árbol de levas ajustable se utiliza para aumentar el par en los rangos de velocidad baja y media y establecer la sincronización de válvulas más razonable para la potencia máxima y en ralentí para aumentar el rango de velocidades baja y media. esfuerzo de torsión. A medida que aumenta la velocidad del motor, el tiempo de cierre de la válvula de admisión se mueve en la dirección de "retraso". El tiempo de cierre debe elegirse para garantizar la mejor carga posible del cilindro para una mayor potencia de salida. Al utilizar un dispositivo de ajuste del árbol de levas, se puede cambiar la tasa de superposición de apertura de la válvula, controlando así la cantidad de gas residual en el cilindro. Mantener algo de gas residual en el cilindro limita las temperaturas de combustión, reduciendo así las emisiones de NOx. VANOS continuamente variable realiza la recirculación interna de los gases de escape cambiando la tasa de superposición de apertura de la válvula. Durante la fase de superposición de apertura de válvulas, los gases de escape fluyen desde el puerto de escape hacia el puerto de admisión, por lo que el ajuste del árbol de levas de admisión se utiliza principalmente para aumentar el par del motor y realizar la recirculación interna de los gases de escape en el rango de velocidad media a baja. Cuando la velocidad es alta, se utiliza principalmente para aumentar la potencia de salida. Los ajustes del árbol de levas de escape se utilizan para optimizar la calidad del ralentí o lograr tasas máximas de recirculación de gases de escape. En comparación con los motores sin doble VANOS continuo, se puede lograr un ahorro de combustible de hasta el 10%. En resumen, las principales ventajas del sistema VANOS doble continuo son: aumentar el par en el rango de velocidad baja y media; reducir la cantidad de aire restante al reducir la tasa de superposición de válvulas, mejorando así la recirculación interna de los gases de escape en el ralentí; rango de carga, reduce los óxidos de nitrógeno; calienta el convertidor catalítico más rápido y reduce los gases de escape sin tratar después de arranques en frío; reduce el consumo de combustible.
El código de falla 130108 ocurrió al ejecutar el plan de inspección. Las razones son las siguientes: sensor del árbol de levas de admisión está dañado, falla del circuito del sensor del árbol de levas de admisión, falla del circuito de la válvula solenoide VANOS de admisión, falla del DME, falla del programa de software, módulo de control VANOS de admisión está dañado, panel de señal de la unidad VANOS de admisión está dañado, admisión El árbol de levas está atascado, lo que provoca que la unidad VANOS no pueda ajustarse y que el control de presión de aceite no funcione correctamente. De acuerdo con el orden de simple a complejo, primero lave y pruebe la válvula solenoide VANOS de entrada de aire, pero la falla aún existe. Después de ajustar la válvula solenoide VANOS y eliminar el valor de ajuste VANOS, la falla aún existe. Después de programar el vehículo para eliminar la posibilidad de programación del software, la falla aún existe. Al ralentí comprobamos que la alimentación de la electroválvula VANOS de admisión es de 15,3V, lo cual es normal, y la conexión a tierra es normal. Cuando está en ralentí a 5000 rpm y se acelera rápidamente, la forma de onda de la válvula solenoide VANOS de admisión es normal (como se muestra en la Figura 4).
Figura 4 Forma de onda de la válvula solenoide VANOS de admisión
Compruebe que la fuente de alimentación del sensor del árbol de levas de admisión sea de 15,2 V, normal, y que la conexión a tierra sea normal. Al estar en ralentí a 5000 rpm y acelerar rápidamente, la forma de onda de la señal del sensor del árbol de levas de admisión es normal. Verifique los sensores del árbol de levas de admisión y escape y descubra que existe una falla. ¿Podría ser un problema con la unidad VANOS de entrada de aire? Retiramos la tapa de válvulas y comprobamos si la sincronización de válvulas y el dispositivo VANOS de admisión son normales. Las unidades VANOS de los motores N55 y N52 son propensas a tener problemas. Verifique que la unidad VANOS de entrada de aire del automóvil y el panel de señales estén normales. Sin embargo, por razones de seguridad, es normal reemplazar la unidad VANOS de entrada de aire durante la operación de prueba. Pensé que el problema estaba resuelto, pero el problema volvió a ocurrir cuando el cliente recogió el auto. Notamos que los fallos aparecían fácilmente al tomar curvas y acelerar.
Esta vez reorganicé mi pensamiento y comprobé que el filtro de aceite estaba normal y no tenía limaduras de hierro. El aceite nuevo después del primer mantenimiento puede eliminar los problemas con el aceite mismo. Mida la presión del aceite. Cuando el automóvil está caliente y en ralentí, es de 200 kPa, y cuando se aumenta a 3000 r/min, alcanza 600 kPa, lo cual es normal. Una válvula separada en el asiento de aceite mantiene la presión del aceite en la culata. ¿Podría ser su problema? Utilice el mismo vehículo para reemplazar la base del filtro de aceite y pruébelo. Existe la falla. Verifique si las válvulas de retención VANOS de admisión y escape en la culata están obstruidas y anormales debido a la suciedad, y ajuste las válvulas de retención VANOS de admisión y escape. La falla aún existe. Para eliminar la falla del cableado, cambié las clavijas de los mazos de cables de las válvulas solenoides de admisión y escape de VANOS, pero la falla aún existía. Se cambiaron las clavijas de los mazos de cables del sensor del árbol de levas de admisión y escape y la falla persistió. Se cambió la válvula solenoide VANOS de admisión, se cambió el sensor del árbol de levas de admisión y se cambiaron los circuitos relevantes. La unidad VANOS es nueva, ahora solo queda el DME. Reemplazó el DME y programé el vehículo, la falla persistió. Todo lo que había que solucionar se ha solucionado. ¿Habrá desgaste interno en el motor? Desmonte nuevamente el mecanismo de sincronización y desmonte la varilla de soporte del árbol de levas de admisión. No se encontró desgaste anormal en la varilla de soporte y el anillo rectangular era normal. La inspección del tensor de cadena y del árbol de levas reveló algunas horquillas y numerosos rayones, en comparación con el tensor de cadena del mismo automóvil que no tenía horquillas ni rayones. Con la actitud de intentarlo, monté el tensor de cadena en buen estado en el auto y lo ejecuté para una prueba. No hubo ninguna anomalía. Aceleré en muchas curvas cerradas y la falla no ocurrió.
Solución de problemas: Reemplace el tensor de la cadena y pruebe repetidamente para eliminar la falla.
Resumen de fallas: El propietario de este automóvil cometió un error al ajustar la unidad VANOS de admisión principalmente porque el tensor de la cadena estaba atascado, pero ¿por qué solo se informó la falla de ajuste de la leva de admisión? Cuando el motor acelera, el VANOS de admisión se ajusta más que el VANOS de escape. En este caso, sólo se informa de un fallo VANOS de admisión.
Caso 2: La varilla de soporte del árbol de levas de admisión del BMW 740Li (F02) 2012 está desgastada, provocando que el sistema de transmisión suene la alarma.
Síntomas de avería: Un BMW 740Li (F02) del año 2012 está equipado con un motor N54 y tiene un kilometraje de 92.586 km. Vino a nuestra fábrica para reparación, porque el sistema de transmisión dio la alarma y no podía acelerar. Se produjo una falla en la prueba de funcionamiento después de que el automóvil fuera recogido. El sistema de transmisión dio la alarma durante una aceleración rápida y no se pudo repostar combustible.
Diagnóstico de fallas: utilizando el equipo de diagnóstico original de BMW ISID, el código de falla es 120408: Ajuste de presión de refuerzo prohibido; 130108: Error de ajuste de entrada de aire Vanos, no alcanza la posición; Consejos para implementar el plan de detección de fallas de presión de sobrealimentación: Primero resuelva la falla de ajuste de la entrada de aire VANOS. Las causas de la falla incluyen falla de la unidad VANOS, daño al panel de señales de VANOS, desgaste y atascamiento del árbol de levas de admisión, problemas del sistema de suministro de combustible de la unidad VANOS, problemas de la válvula solenoide VANOS y sus circuitos, y problemas de DME. En teoría, cuando el sistema de transmisión falla durante una aceleración rápida, no se puede agregar combustible. DME dejó de usar el sistema de sobrealimentación por razones de seguridad, pero no descarta la posibilidad de que haya problemas con el sistema de sobrealimentación, por lo que primero es necesario solucionar la falla de VANOS. En orden de simple a complejo, primero use ISID para limpiar las válvulas solenoides VANOS de admisión y escape y elimine los códigos de falla para la prueba. El código de falla aparece durante la aceleración rápida, pero la falla de sobrealimentación no ocurre en este momento, lo que demuestra que es correcto resolver primero la falla de admisión VANOS. Después de cambiar las válvulas solenoides de admisión y escape y realizar una prueba de funcionamiento, la falla aún existe. En ralentí, verifique que la fuente de alimentación de la válvula solenoide VANOS de entrada de aire sea de 14,08 V y que el enchufe, la conexión a tierra y los cables sean normales. Al ralentí, la fuente de alimentación del sensor del árbol de levas de admisión es de 14,2 V y el enchufe, el cable de señal y el cable de tierra son normales. Verifique si la forma de onda de la válvula solenoide VANOS de admisión es normal y verifique si la forma de onda del sensor del árbol de levas de admisión es normal. Después de la inspección, se pueden eliminar el DME, las tuberías relacionadas y la válvula solenoide VANOS de entrada de aire. Dado que la forma de onda de la válvula solenoide VANOS de admisión es normal, la forma de onda del sensor del árbol de levas de admisión también es normal y el conductor de tierra para medir el voltaje no es anormal, es decir, la válvula solenoide VANOS de admisión, el sensor del árbol de levas de admisión, DME y las conexiones entre ellas. Las líneas son todas normales, solo quedan la presión de aceite y las partes mecánicas del sistema VANOS de admisión de aire. Comprobar la calidad del aceite. El color y la viscosidad son normales (el cliente realizó el mantenimiento del aceite antes de los 1000 km), sin impurezas ni limaduras de hierro. Verifique la presión del aceite. La presión es de 600 kPa cuando se arranca el automóvil frío, cae a 400 kPa después de 15 minutos y luego cae lentamente a 200 kPa. Cuando el coche está caliente y en ralentí, 200 kPa.
Cuando alcanza las 3000 rpm, la presión del aceite alcanza los 600 kPa y la presión del aceite es normal. Retire el tensor de cadena para inspeccionarlo y descubra que hay una horquilla en la expansión y contracción del tensor de cadena. Después de ajustar el nuevo tensor de cadena, la falla de la prueba persistió. Todavía hay un error de ajuste de VANOS de admisión durante la prueba y la posición no alcanza el código de falla. Ahora todo lo que queda es la sincronización de válvulas y las piezas mecánicas internas. Retire la tapa de la válvula y verifique si la sincronización de la válvula, el dispositivo VANOS de admisión y el panel de señales son normales. Después de retirar la varilla de soporte del árbol de levas de admisión, se encontró que la parte de contacto del anillo rectangular de la varilla de soporte del árbol de levas de admisión estaba muy desgastada (como se muestra en la Figura 5) y finalmente se identificó la causa de la falla. Al ralentí, debido a que la presión del aceite es relativamente baja, la unidad VANOS de entrada de aire se puede ajustar normalmente; cuando se acelera rápidamente, la presión del aceite aumenta porque la conexión entre la varilla de soporte y el anillo rectangular está muy desgastada y la línea de aceite no puede funcionar; Sellado, la presión del aceite disminuye y la presión del aceite disminuye. La unidad VANOS de entrada de aire no se puede conducir normalmente, por lo que la aceleración es débil y la luz de falla del motor emite una alarma. Esta es también la razón por la cual la prueba de ralentí se ejecuta normalmente pero falla cuando se acelera con fuerza.
Figura 5 Ubicación de desgaste
Solución de problemas: reemplace el árbol de levas de admisión y el anillo rectangular por uno nuevo, elimine el código de falla y pruebe la conducción repetidamente para eliminar la falla.